高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土的應(yīng)用探討

張仁杰，張陽光

（1. 遼寧海星建設(shè)工程有限公司，遼寧 營口 115000；2. 營口峰茂建設(shè)監(jiān)理有限公司，遼寧 營口 115000）

1 國內(nèi)外高強(qiáng)輕集料混凝土的發(fā)展及優(yōu)勢

一般把以人造輕集料為基本材料的輕混凝土的最早使用年代追溯到1920年左右，S.J海德是最初運(yùn)用回轉(zhuǎn)窯燒粘土的先驅(qū)者之一。到1928年，美國開始把這種方法用于商業(yè)生產(chǎn)。西歐在第二次世界大戰(zhàn)以后才開始有了輕集料的生產(chǎn)。輕集料混凝土根據(jù)其用途和功能分為3類：一是以結(jié)構(gòu)為主的工程，二是結(jié)構(gòu)與保溫同等重要的工程，三是以保溫為主的工程。

我國輕集料混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用是從人造輕集料的研制開始的。我國高強(qiáng)輕集料混凝土的研究始于20世紀(jì)70年代，天津建筑科學(xué)研究所等單位在實(shí)驗(yàn)室用高強(qiáng)粉煤灰陶粒配制出CL40干硬高強(qiáng)輕集料混凝土。20世紀(jì)80年代初，鐵道部大橋局橋梁科學(xué)技術(shù)研究所在實(shí)驗(yàn)室采用高強(qiáng)粘土陶粒和 625 #水泥配制出CL60干硬性高強(qiáng)輕集料混凝土。將CL40粉煤灰陶粒高強(qiáng)混凝土應(yīng)用于金山公路跨度為22 m的箱形預(yù)應(yīng)力橋梁，使橋梁自重減輕20%以上，是我國高強(qiáng)輕集料混凝土應(yīng)用的一個成功范例。

2 高強(qiáng)輕集料混凝土存在的問題

目前，影響高強(qiáng)輕集料混凝土工程應(yīng)用的主要原因是其易導(dǎo)致的工作性能差，不能滿足現(xiàn)代混凝土建筑施工的要求，為此，開展控制輕集料混凝土分層離析技術(shù)的研究十分必要。

輕集料混凝土拌和物主要是由輕集料、細(xì)集料、膠結(jié)材和水組成，這4種組成部分的密度各不相同，在混凝土拌和后會產(chǎn)生分層現(xiàn)象。一般對于普通混凝土，密度較小的水、水泥漿及帶有較小細(xì)集料的水泥砂漿上浮，粗集料及較大顆粒的細(xì)集料及包裹它們的水泥漿下沉，造成混凝土整體的不均勻，形成了混凝土的外分層結(jié)構(gòu)。但對于輕集料混凝土，則是密度較小的輕集料、水等上浮，水泥漿和細(xì)集料砂下沉，造成混凝土整體的不均勻，形成了輕集料混凝土的外分層結(jié)構(gòu)。由于輕集料與水泥石的密度相差懸殊，輕集料混凝土的離析問題十分嚴(yán)重，很難滿足現(xiàn)代混凝土建筑施工的工藝要求。只有有效控制輕集料混凝土的離析問題，才能促進(jìn)這種集結(jié)構(gòu)與功能一體化的建筑材料更為廣泛的應(yīng)用。

3 輕集料混凝土分層的控制技術(shù)

3.1 控制輕集料的最大粒徑

輕集料的運(yùn)動速度與粒徑的平方成正比，因此，輕集料的粒徑是影響輕集料混凝土作性的最主要因素。粒徑越大，輕集料越容易上浮。顆粒越大，在相同配合比條件下，擴(kuò)展度越大，集料的分層離析越嚴(yán)重，相應(yīng)混凝土的強(qiáng)度越低。輕集料的粒徑越小，顆粒分布越均勻，但是由于粒徑減小，輕集料的表面積增加，將會導(dǎo)致水泥用量的增加，而水泥用量的增加會進(jìn)一步增加差值，這對于減輕輕集料混凝土的離析反而不利。資料表明，對于泵送輕集料混凝土，輕集料的粒徑在5～20 mm為宜。

3.2 摻加礦物摻和料

混凝土與輕集料的密度差越大，輕集料上浮的運(yùn)動速度越大，混凝土越易離析。混凝土的粘度越大，輕集料的上浮速度越小。眾所周知，相對水泥的密度3.15 kg/m3而言，粉煤灰、礦渣和硅灰的密度較小。因此，采用粉煤灰、礦渣和硅灰替代部分水泥，一方面可以減小水泥石的密度，進(jìn)而減小水泥石與輕集料的密度差；另一方面，由于礦渣和硅灰的摻入，會使得混凝土拌和物的粘度增加，降低輕集料上浮的運(yùn)動速度。

據(jù)資料表明，摻入20%粉煤灰后混凝土的坍落度明顯增加，如果摻入20%的礦渣，混凝土的坍落度達(dá)到18 cm，混凝土基本沒有離析，而硅灰的摻入使混凝土的坍落度在一定條件下減小。單摻粉煤灰或同時摻加粉煤灰和礦渣的混凝土可以配制出既流動性好，又不分層離析的混凝土拌和物。

3.3 調(diào)整砂率

水泥石密度與輕集料密度差值越大，混凝土越易離析。然而，當(dāng)砂率增加時，顆粒的表面積增加，在水泥用量一定的情況下拌和物的粘度會增加，因此，砂率對混凝土性能的影響必然存在一個最佳值。據(jù)文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論可知，在一定范圍內(nèi)，隨著砂率的增加，坍落度增加，混凝土的流動性變好。當(dāng)砂率增加到39%之后，混凝土的坍落度達(dá)到最大值22 cm，但繼續(xù)增大砂率，拌和物的粘聚性增加，坍落度反而降低；而當(dāng)砂率較低時，混凝土拌和物則容易產(chǎn)生分層離析，這說明拌和物存在一個最佳砂率，即在該值時拌和物不易產(chǎn)生分層離析，此時拌和物的工作性能最好。

4 結(jié)束語

（1）輕集料混凝土具有和普通密度混凝土不同的分層特點(diǎn)。輕集料混凝土的集料易于漂浮在拌和物表面，產(chǎn)生上大下小的分層離析結(jié)構(gòu)。

（2）輕集料混凝土的離析程度受輕集料粒徑、水泥砂漿粘度和水泥石與輕集料的密度差控制，通過摻加礦物摻和料、調(diào)整砂率、摻加適宜品種的纖維和減小輕集料粒徑的技術(shù)措施可配制工作性能好，易泵送的CL40－CL60高強(qiáng)輕集料混凝土。

（3）坍落度與擴(kuò)展度之比在0.4～0.5范圍內(nèi)，混凝土拌和物工作性最好，利于泵送；坍落度與擴(kuò)展度之比大于0.5，混凝土拌和物過于粘稠，不宜泵送；坍落度與擴(kuò)展度之比小于0.4，混凝土拌和物則容易分層離析，輕集料易漂浮至表面，砂漿沉入拌和物底層。