轻骨料混凝土发展现状及施工技术

□□ 赵　转，师　伟，程香丽　(运城职业技术学院，山西 运城　044000)



轻骨料混凝土发展现状及施工技术

□□ 赵转，师伟，程香丽(运城职业技术学院，山西 运城044000)

摘要：随着近年来国家对建筑节能要求的不断提高，轻骨料混凝土(LWAC)应用越来越广泛。在参考国内外文献和课题试验的基础上，对轻骨料(LWA)和轻骨料混凝土(LWAC)的含义、性能、发展现状、施工技术等方面作了论述。

关键词：轻骨料；轻骨料；混凝土；施工技术

引言

在经济水平与发展力度加快的当下，混凝土已经成为各种建筑施工不可或缺的部分，它对工程建设质量与安全具有十分重要的影响。与普通混凝土相比，轻骨料混凝土由于多孔结构、密度较小、吸水率偏高等因素的影响，必须认真对待施工的每个环节，这样才能确保建筑工程施工质量，推动现代化建设的可持续发展。

轻骨料可以减轻混凝土的自重以及提高其热工性能，其相对密度一般在2 000 kg/m3以下。而以轻骨料作粗骨料，天然砂或轻砂作细骨料，用硅酸盐水泥、水和外加剂(或不掺外加剂)按配合比要求配制而成的干表观密度≯1 950 kg/m3的混凝土，称为轻骨料混凝土[1]。按骨料来源的不同，轻骨料混凝土可以分为天然轻骨料混凝土、人造轻骨料混凝土、工业废料混凝土；按细骨料的不同，轻骨料混凝土可以分为全轻混凝土(轻砂作细骨料配制的混凝土)、砂轻混凝土(普通砂或部分轻砂作细骨料配制的混凝土)和无砂轻骨料混凝土(不含细骨料)[2]。

轻骨料一般为多孔材料，相同体积的轻骨料混凝土与普通骨料混凝土相比，质量可以减轻20%~40%。适用于大跨度结构、高层结构等，有利于减轻自重，改善结构受力情况。

轻骨料中孔隙多，导热系数小，故轻骨料混凝土保温隔热效果好，而且抗高温、耐火性能好。轻骨料的导热系数与表观密度和含水率有关，表观密度越大，导热系数越小；含水率越大，导热系数越小。轻骨料混凝土的导热系数主要与轻骨料种类及掺量有关，据试验研究，轻骨料掺量越多，导热系数越小，另外，随着水泥强度的提高，导热系数增大。

1轻骨料与轻骨料混凝土的发展现状

1.1　国内发展现状

轻骨料可以分为天然轻骨料、人造轻骨料、工业废料。从20世纪50年代起，我国开始对轻骨料进行研究与应用，经过不懈的努力，取得了很大的进展。最初，轻骨料混凝土的强度等级低于LC20，主要用作墙体材料。随着高强轻骨料混凝土的出现，预应力楼板和屋面板以及大跨度预应力桥梁应用到工程中。目前，轻骨料混凝土主要以天然轻骨料和工业废料轻骨料的研究应用为主，已广泛应用于高层建筑、大跨度桥梁等。例如，珠海国际会议中心为24层的框剪结构，9层以上部分梁和板使用轻骨料混凝土，减轻了结构自重，并成功地在其上增加了游泳池；金山公路上的箱型预应力桥梁，跨度达22 m，采用LC40高强轻骨料混凝土，自重减轻20%。另外，山东黄河大桥、九江大桥和南京长江大桥的部分桥面板也应用了轻骨料混凝土。

1.2　国外发展现状

欧美和日本对轻骨料混凝土的研究与应用相对较早，技术发展比较先进，从早期的天然轻质骨料到20世纪初出现的人造轻骨料，已应用于工业与民用建筑、桥梁和船舶制造以及石油平台等领域。

1987年，挪威将高强轻骨料混凝土应用于桥梁的施工，先后建成11座，其中包括悬臂桥6座(主跨154~301 m)，在当时居世界桥梁跨度之首；美国的世界贸易中心采用钢结构套筒体系，其中楼板和墙体使用膨胀页岩轻骨料混凝土；1969年建成的休斯敦贝壳大厦，原设计为35层的筒中筒结构，采用轻骨料混凝土替代普通混凝土后，增加到52层，高217.6 m；1998年，日本多家公司联合成立高强人造轻骨料混凝土研究委员会，主要对高强粉煤灰混凝土进行研究，另外，日本也比较重视新型轻骨料混凝土的研究，包括钢纤维轻骨料混凝土和自密实高性能轻骨料混凝土等，1991年建设的福冈悬索大桥应用了自密实轻骨料混凝土。

2轻骨料混凝土的施工技术

轻骨料的堆放应区分不同的品种和粒径，以避免影响混凝土的和易性、强度和表观密度，堆放过程中应防止杂物的混入，还应采取防雨措施[3]。

粗细骨料、水、水泥和外加剂，均应按一定的配合比进行配制，外加剂应在轻骨料完全吸水后加入，以免吸入骨料内部失去其作用。轻骨料混凝土宜采用强制式搅拌机，在混凝土搅拌前，应测定轻骨料的含水率。对于材质较脆的轻骨料，应根据试配适当减少搅拌时间。

由于轻骨料堆积密度小，在静置一段时间后或运输途中易上浮使混凝土离析，因此在条件允许时可在施工现场建造临时搅拌站，以减少运输距离；或在运输至施工现场后进行二次拌和。浇筑时，采用泵送技术比较困难，因在泵送压力下骨料不易吸收水分，使轻骨料混凝土变得干硬，易引起泵送管道堵塞，造成泵送施工过程中的许多难题。

泵送施工工艺要求混凝土具有良好的匀质性、流动性、坍落度保持性能[4]。而轻骨料混凝土容易出现离析现象，影响拌合物的匀质性，会导致结构不同部位的抗压强度差异，埋下结构的安全隐患。

解决轻骨料混凝土配制与泵送过程中的问题可采取以下措施，包括原材料的选择、配合比的优化设计、生产工艺的设计。

在原材料选择方面，选用吸水率较小的轻骨料，可有效解决混凝土出现的离析现象，使其保持工作性。因此，24 h吸水率<5%的高性能轻骨料使用较为普遍。

在配合比优化设计方面，对骨料的最大粒径进行控制，选用较小的水灰比，使用需水量较大的增黏组分，也可在水泥浆体中掺用密度小的材料，如粉煤灰。这些措施可保证轻骨料混凝土的匀质性。

在生产工艺设计方面，可采用真空饱水法、浸泡法、连续喷淋法对轻骨料预湿，也可从搅拌工艺的调整来改善混凝土的性能。

3轻骨料混凝土的浇筑与养护

3.1　混凝土运输

在轻骨料混凝土运输中，由于其密度偏小、容易上浮，所以与普通混凝土相比更容易离析。为避免混凝土出现离析现象，应尽量缩短运输距离和运输时间。若运送至施工现场时混凝土出现离析，应在施工现场进行二次搅拌，但决不能二次加水。从搅拌到浇筑的时间最好控制在45 min内，如果停放时间过久，很可能影响混凝土和易性和拌合物性能。与普通混凝土泵送相比，轻骨料混凝土泵送更加困难，在压力影响下骨料难以吸收水分，当混凝土越来越干时，也增大了泵送管道与混凝土的摩擦力，因而可能导致管道堵塞。若先将粗骨料吸水到饱和状态，就能避免泵送压力下轻骨料再次吸水。

3.2　浇筑成型

因为轻骨料的表观密度相对有限，下层混凝土的荷载附加值相对较小，内部衰减力度很强，必须充分振捣。在竖向构件浇筑中，浇筑厚度控制在30~50 cm，通过插入式振捣的方式进行振捣。当混凝土倾落高度>2 m时，利用溜管、斜槽、串筒等工具辅助，避免拌合物离析。当浇筑的构件面积较大并且较厚时，应先用振捣棒进行振捣，然后再进行表面振捣，直至成型。插入式振捣器在轻骨料混凝土施工中，其振捣半径只有普通混凝土的1/2，所以振捣器插入的间距是普通混凝土的1/2。振捣周期以捣实为准，振捣时间不能太长，这样才能避免上浮，通常控制在10~30 s。

3.3　混凝土养护

轻骨料混凝土的孔隙率较高，其内部水分完全满足轻骨料混凝土养护。水分自混凝土表层蒸发期间，其内部水分开始向水泥砂浆靠拢。在连续转移水分的同时，还能保证水泥水化反应的正常进行，并且混凝土满足强度要求。该周期的长短，与周边气候有很大关系。对于潮湿与温暖的气候环境，轻骨料的水分能确保水泥水化作用，无需任何喷水养护与覆盖。对于气候干燥、炎热的夏天，由于表层失水速度过快，很容易出现网纹，此时必须对其进行喷水与覆盖养护。

在自然养护中，湿养护必须遵循相关规定与标准，养护周期不能少于14 d，同时用塑料薄膜密封好构件。

3.4　质量检验

与普通混凝土相比，轻骨料混凝土和易性的波动明显偏大，所以施工中必须定时抽检轻骨料混凝土拌合物的和易性。通常每班不能低于1次，以确保用水量。不仅要检验轻骨料强度，还需保证密度始终在要求的范围内。

4结语

对于轻骨料混凝土泵送施工工艺出现的技术难题，需要根据实际情况采取合理的措施，并在工程实践中不断探索和优化解决问题的方案，进而使轻骨料混凝土得到更广泛的应用。

参考文献：

[1] JGJ 51—2002，轻骨料混凝土技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2] 李珠，穆启华，秦尚松.玻化微珠保温系统研究[J].山西建筑，2006(12)：1-3.

[3] 冯小强，任小普.轻骨料混凝土施工技术探讨[J].河南建材，2011(3)：20-21.

[4] 高育欣，王军，陈景，等.泵送轻骨料混凝土的配制及应用[J].施工技术，2011(3)：95-97.

(编辑盛晋生)

Current Situation and Construction Technology of Lightweight Aggregate Concrete

ZHAO Zhuan，SHI Wei，CHENG Xiang-li

(Yuncheng Polytechnic College，Yuncheng，Shanxi，044000，China)

Abstract：Lightweight aggregate concrete (LWAC) is widely used with the constant improvement of national requirements for building energy conservation.On the basis of reference literatures at home and abroad and subject tests，this paper discusses the meaning，performance，present situation and construction technology of lightweight aggregate (LWA) and lightweight aggregate concrete (LWAC).

Key words：lightweight aggregate；concrete；construction technology

收稿日期：2015-11-13

作者简介：赵转(1984-)，女，山西运城人，助教，硕士，2012年7月毕业于太原理工大学固体力学专业，现从事教学工作。

中图分类号：TU 528.2

文献标识码：A

文章编号：1009-9441(2015)06-0012-02