輕混凝土的性能與特點

　　輕混凝土是指表觀密度小于1950kg/m³的混凝土。可分為輕集料混凝土、多孔混凝土和無砂大孔混凝土三類。輕混凝土的主要特點為：
　　1．表觀密度小。輕混凝土與普通混凝土相比，其表觀密度一般可減小1/4～3/4，使上部結(jié)構(gòu)的自重明顯減輕，從而顯著地減少地基處理費用，并且可減小柱子的截面尺寸。又由于構(gòu)件自重產(chǎn)生的恒載減小，因此可減少梁板的鋼筋用量。此外，還可降低材料運輸費用，加快施工進度。
　　2．保溫性能良好。材料的表觀密度是決定其導(dǎo)熱系數(shù)的最主要因素，因此輕混凝土通常具有良好的保溫性能，降低建筑物使用能耗。
　　3．耐火性能良好。輕混凝土具有保溫性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點，遇火強度損失小，故特別適用于耐火等級要求高的高層建筑和工業(yè)建筑。
　　4．力學性能良好。輕混凝土的彈性模量較小、受力變形較大，抗裂性較好，能有效吸收地震能，提高建筑物的抗震能力，故適用于有抗震要求的建筑。
　　5．易于加工。輕混凝土中，尤其是多孔混凝土，易于打入釘子和進行鋸切加工。這對于施工中固定門窗框、安裝管道和電線等帶來很大方便。
　　輕混凝土在主體結(jié)構(gòu)的中應(yīng)用尚不多，主要原因是價格較高。但是，若對建筑物進行綜合經(jīng)濟分析，則可收到顯著的技術(shù)和經(jīng)濟效益，尤其是考慮建筑物使用階段的節(jié)能效益，其技術(shù)經(jīng)濟效益更佳。
　　一、輕骨料混凝土
　　用輕粗骨料、輕細骨料（或普通砂）和水泥配制而成的混凝土，其干表觀密度不大于1950kg/m³，稱為輕骨料混凝土。當粗細骨料均為輕骨料時，稱為全輕混凝土；當細骨料為普通砂時，稱砂輕混凝土。
　　（一）輕骨料的種類及技術(shù)性質(zhì)
　　1．輕骨料的種類。凡是骨料粒徑為5mm以上，堆積密度小于1000kg/m³的輕質(zhì)骨料，稱為輕粗骨料。粒徑小于5mm，堆積密度小于1200kg/m³的輕質(zhì)骨料，稱為輕細骨料。
　　輕骨料按來源不同分為三類：①天然輕骨料（如浮石、火山渣及輕砂等）；②工業(yè)廢料輕骨料（如粉煤灰陶粒、膨脹礦渣、自燃煤矸石等）；③人造輕骨料（如膨脹珍珠巖、頁巖陶粒、粘土陶粒等）。
　　2．輕骨料的技術(shù)性質(zhì)。輕骨料的技術(shù)性質(zhì)主要有松堆密度、強度、顆粒級配和吸水率等，此外，還有耐久性、體積安定性、有害成分含量等。
　?。?）松堆密度：輕骨料的表現(xiàn)密度直接影響所配制的輕骨料混凝土的表觀密度和性能，輕粗骨料按松堆密度劃分為8個等級：300、400、500、600、700、800、900、1000kg/m³。輕砂的松堆密度為410～1200kg/m³。
　　（2）強度：輕粗骨料的強度，通常采用“筒壓法”測定其筒壓強度。筒壓強度是間接反映輕骨料顆粒強度的一項指標，對相同品種的輕骨料，筒壓強度與堆積密度常呈線性關(guān)系。但筒壓強度不能反映輕骨料在混凝土中的真實強度，因此，技術(shù)規(guī)程中還規(guī)定采用強度標號來評定輕粗骨料的強度?！巴矇悍ā焙蛷姸葮颂枩y試方法可參考有關(guān)規(guī)范。
　?。?）吸水率：輕骨料的吸水率一般都比普通砂石料大，因此將顯著影響混凝土拌合物的和易性、水灰比和強度的發(fā)展。在設(shè)計輕骨料混凝土配合比時，必須根據(jù)輕骨料的一小時吸水率計算附加用水量。國家標準中關(guān)于輕骨料一小時吸水率的規(guī)定是：輕砂和天然輕粗骨料吸水率不作規(guī)定，其他輕粗骨料的吸水率不應(yīng)大于22%。
　　（4）最大粒徑與顆粒級配：保溫及結(jié)構(gòu)保溫輕骨料混凝土用的輕骨料，其最大粒徑不宜大于40mm。結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土的輕骨料不宜大于20mm。
　　對輕粗骨料的級配要求，其自然級配的空隙率不應(yīng)大于50%。輕砂的細度模數(shù)不宜大于4.0；大于5mm的篩余量不宜大于10%。
　　（二）輕骨料混凝土的強度等級
　　輕骨料混凝土按干表觀密度一般為800～1950kg/m³，共分為12個等級。強度等級按立方體抗壓強度標準值分為CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50等11個等級。
　　按用途不同，輕骨料混凝土分為三類，其相應(yīng)的強度等級和表觀密度要求見表

　　輕骨料混凝土由于其輕骨料具有顆粒表觀密度小、總表面積大、易于吸水等特點，所以其拌合物適用的流動范圍比較窄，過大的流動性會使輕骨料上浮、離析；過小的流動性則會使搗實困難。流動性的大小主要取決于用水量，由于輕骨料吸水率大，因而其用水量的概念與普通混凝土略有區(qū)別。加入拌合物中的水量稱為總用水量，可分為兩部分，一部分被骨料吸收，其數(shù)量相當于1h的吸水量，這部分水稱為附加用水量，其余部分稱為凈用水量，使拌合物獲得要求的流動性和保證水泥水化的進行。凈用水量可根據(jù)混凝土的用途及要求的流動性來選擇。另外，輕骨料混凝土的和易性也受砂率的影響，尤其是采用輕細骨料時，拌合物和易性隨著砂率的提高而有所改善。輕骨料混凝土的砂率一般比普通混凝土的砂率略大。
　　對于輕骨料混凝土，由于輕骨料自身強度較低，因此其強度的決定因素除了水泥強度與水灰比（水灰比考慮凈用水量）外，還取決于輕骨料的強度。與普通混凝土相比，采用輕骨料會導(dǎo)致混凝土強度下降，并且骨料用量越多，強度降低越大，其表觀密度也越小。
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　　輕骨料混凝土的另一特點是，由于受到輕骨料自身強度的限制，因此，每一品種輕骨料只能配制一定強度的混凝土，如要配制高于此強度的混凝土，即使降低水灰比，也不可能使混凝土強度有明顯提高，或提高幅度很小。
　　輕骨料混凝土的變形比普通混凝土大，彈性模量較小，約為同級別普通混凝土的50%～70%，制成的構(gòu)件受力后撓度較大是其缺點。但因極限應(yīng)變大，有利于改善構(gòu)筑物的抗震性能或抵抗動荷載能力。輕骨料混凝土的收縮和徐變比普通混凝土相應(yīng)地大20%～50%和30%～60%，熱膨脹系數(shù)則比普通混凝土低20%左右。
　　（三）輕骨料混凝土的制作與使用特點
　　1．輕骨料本身吸水率較天然砂、石為大，若不進行預(yù)濕，則拌合物在運輸或澆注過程中的坍落度損失較大，在設(shè)計混凝土配合比時須考慮輕骨料附加水量。
　　2．拌合物中粗骨料容易上浮，也不易攪拌均勻，應(yīng)選用強制式攪拌機作較長時間的攪拌。輕骨料混凝土成型時振搗時間不宜過長，以免造成分層，最好采用加壓振搗。
　　3．輕骨料吸水能力較強，要加強澆水養(yǎng)護，防止早期干縮開裂。
　　（四）輕骨料混凝土配合比設(shè)計要點
　　輕骨料混凝土配合比設(shè)計的基本要求與普通混凝土相同，但應(yīng)滿足對混凝土表觀密度的要求。
　　輕骨料混凝土配合比設(shè)計方法與普通混凝土基本相似，分為絕對體積法和松散體積法。砂輕混凝土宜采用絕對體積法，即按每立方米混凝土的絕對體積為各組成材料的絕對體積之和進行計算。松散體積法宜用于全輕混凝土，即以給定每立方米混凝土的粗細骨料松散總體積為基礎(chǔ)進行計算，然后按設(shè)計要求的混凝土表觀密度為依據(jù)進行校核，最后通過試拌調(diào)整得出（詳見規(guī)范JG51-90）。
　　輕骨料混凝土與普通混凝土配合比設(shè)計中的不同之處主要有兩點，一是用水量為凈用水量與附加用水量兩者之和；二是砂率為砂的體積占砂石總體積之比值。
　　二、多孔混凝土
　　多孔混凝土中無粗、細骨料，內(nèi)部充滿大量細小封閉的孔，孔隙率高達60%以上。多孔混凝土可分為加氣混凝土和泡沫混凝土兩種。近年來，也有用壓縮空氣經(jīng)過充氣介質(zhì)彌散成大量微氣泡，均勻地分散在料漿中而形成多孔結(jié)構(gòu)。這種多孔混凝土稱為充氣混凝土。
　　根據(jù)養(yǎng)護方法不同，多孔混凝土可分為蒸壓多孔混凝土和非蒸壓（蒸養(yǎng)或自然養(yǎng)護）多孔混凝土兩種。由于蒸壓加氣混凝土在生產(chǎn)和制品性能上有較多優(yōu)越性，以及可以大量地利用工業(yè)廢渣，故近年來發(fā)展應(yīng)用較為迅速。
　　多孔混凝土質(zhì)輕，其表觀密度不超過1000kg/m³，通常在300～800kg/m³之間；保溫性能優(yōu)良，導(dǎo)熱系數(shù)隨其表觀度降低而減小，一般為0.09～0.17W/m·k；可加工性好，可鋸、可刨、可釘、可鉆，并可用膠粘劑粘結(jié)。
　　（一）蒸壓加氣混凝土
　　蒸壓加氣混凝土是用鈣質(zhì)材料（水泥、石灰）、硅質(zhì)材料（石英砂、尾礦粉、粉煤灰、粒狀高爐礦渣、頁巖等）和適量加氣劑為原料，經(jīng)過磨細、配料、攪拌、澆注、切割和蒸壓養(yǎng)護（在壓力為0.8MPa～1.5MPa下養(yǎng)護6～8h）等工序生產(chǎn)而成。
　　加氣劑一般采用鋁粉膏，它能迅速與鈣質(zhì)材料中的氫氧化鈣發(fā)生化學反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，形成氣泡，使料漿形成多孔結(jié)構(gòu)。
　　除鋁粉膏外，也可采用雙氧水、碳化鈣、漂白粉等作為加氣劑。
　　蒸壓加氣混凝土通常是在工廠預(yù)制成砌塊或條板等制品。蒸壓加氣混凝土砌塊按其強度和表觀密度劃分產(chǎn)品等級。根據(jù)我國《蒸壓加氣混凝土砌塊》（GB/T11968－1997）規(guī)定。

　　強度級別分為A1.0，A2.0，A2.5，A3.0，A3.5，A5.0，A7.5，A10共七個級別，其強度平均值和單塊最小值應(yīng)分別滿足表4－27的要求。體積密度級別分為B03，B04，B05，B06，B07，B08共六個級別。各強度級別和密度級別的要求見表

　　蒸壓加氣混凝土砌塊在溫度為20±2℃、相對濕度為41%～45%的條件下，測定的干燥收縮值不大于0.5mm/m。表觀密度為B03，B04，B05的導(dǎo)熱系數(shù)分別小于0.10 W/m·k ，0.12 W/m·k ，0.14W/m·k，可用作保溫層。
　　蒸壓加氣混凝土砌塊適用于承重和非承重的內(nèi)墻和外墻。強度等級A3.5級、密度等級B05和B06級的砌塊用于橫墻承重的房屋時，其樓層數(shù)不得超過三層?？偢叨炔怀^10m; 強度等級A5.0級、密度等級B06級和B07級的砌塊，一般不宜超過五層，總高度不超過16m。蒸壓加氣混凝土砌塊可用作框架結(jié)構(gòu)中的非承重墻。
　　加氣混凝土條板可用于工業(yè)和民用建筑中，作承重和保溫合一的屋面板和隔墻板。條板均配有鋼筋，鋼筋必須預(yù)先經(jīng)防銹處理。另外，還可用加氣混凝土和普通混凝土預(yù)制成復(fù)合墻板，用作外墻板。蒸壓加氣混凝土還可做成各種保溫制品，如管道保溫殼等。
　　蒸壓加氣混凝土的吸水率大，且強度較低，所以其所用砌筑砂漿及抹面砂漿與砌筑磚墻時不同，需專門配制。墻體外表面必須作飾面處理，與門窗固定方法也與磚墻不同。
　　（二）泡沫混凝土
　　泡沫混凝土是將由水泥等拌制的料漿與由泡沫劑攪拌造成的泡沫混合攪拌，再經(jīng)澆注、養(yǎng)護硬化而成的多孔混凝土。
　　配制自然養(yǎng)護的泡沫混凝土時，水泥強度等級不宜低于32.5，否則強度太低。當生產(chǎn)中采用蒸汽養(yǎng)護或蒸壓養(yǎng)護時，不僅可縮短養(yǎng)護時間，且能提高強度，還能摻用粉煤灰、煤渣或礦渣，以節(jié)省水泥，甚至可以全部利用工業(yè)廢渣代替水泥。如以粉煤灰、石灰、石膏等為膠凝材料，再經(jīng)蒸壓養(yǎng)護，制成蒸壓泡沫混凝土。
　　泡沫混凝土的技術(shù)性質(zhì)和應(yīng)用，與相同表觀密度的加氣混凝土大體相同。也可在現(xiàn)場直接澆注，用作屋面保溫層。
　　三、大孔混凝土
　　大孔混凝土指無細骨料的混凝土，按其粗骨料的種類，可分為普通無砂大孔混凝土和輕骨料大孔混凝土兩類。普通大孔混凝土是用碎石、卵石、重礦渣等配制而成。輕骨料大孔混凝土則是用陶粒、浮石、碎磚、煤渣等配制而成。有時為了提高大孔混凝土的強度，也可摻入少量細骨料，這種混凝土稱為少砂混凝土。
　　普通大孔混凝土的表觀密度在1500～1900kg/m³之間，抗壓強度為3.5～10MPa。輕骨料大孔混凝土的表現(xiàn)密度在500～1500kg/m³之間，抗壓強度為1.5～7.5MPa。
　　大孔混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫性能好，收縮一般較普通混凝土小30%～50%，抗凍性優(yōu)良。
　　大孔混凝土宜采用單一粒級的粗骨料，如粒徑為10～20mm或10～30mm。不允許采用小于5mm和大于40mm的骨料。水泥宜采用等級為32.5或42.5的水泥。水灰比（對輕骨料大孔混凝土為凈用水量的水灰比）可在0.30～0.40之間取用，應(yīng)以水泥漿能均勻包裹在骨料表面不流淌為準。
　　大孔混凝土適用于制做墻體小型空心砌塊、磚和各種板材，也可用于現(xiàn)澆墻體。普通大孔混凝土還可制成濾水管、濾水板等，廣泛用于市政工程。