特殊效能混凝土

2022-09-26 18:12:07 字數 3995 閱讀 7281

大多數新品種的混凝土是基於傳統普通混凝土的基礎上發展起來的,但效能又各具特點,不同於普通混凝土,它們共同組成的混凝土家族,擴大了混凝土的應用範圍。從長遠看是很有發展潛力的。本節簡要的介紹幾種典型的特殊效能混凝土。

一、輕混凝土

表觀密度小於1590kg/m3的混凝土稱為輕混凝土,輕混凝土分輕骨料混凝土、多孔混凝土及無砂混凝土三類。(輕骨料吸水性強)

普通混凝土的體積密度大(2000-2800kg/m3)是其一大缺點,由於混凝土廣泛用於各類建築工程中,所以人們一直不懈地探求降低混凝土自重的途徑。輕混凝土,是指乾密度小於1950kg/m3混凝土。根據原料和製造工藝的不同特點,可分為輕骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土。

1. 輕骨料混凝土

根據《輕骨料混凝土技術規程》規定,輕骨料混凝土是指用輕粗集料、輕砂(或普通砂)、水泥和水配製而成的幹體積密度不大於1950kg/m3的混凝土。為進一步改善輕骨料混凝土的各項技術效能,輕骨料混凝土中還常摻入各種化學外加劑各摻和料(如粉煤灰等)。

1) 輕骨料的定義及其技術效能

(1) 輕骨料的種類

堆積密度不大於100kg/m3的輕細集料和堆積密度不大於1200kg/m3輕粗集料總稱為輕骨料。輕骨料按**不可分為三類。

1 天然輕骨料;天然形成的(如火山爆發)多孔岩石,經破碎、篩分而成的輕骨料,如浮石、火山渣等。

2 人造輕骨料;以天然礦物為主要原料經加工製粒、燒脹而成的輕骨料。如黏土陶粒。

3 工業廢料;輕骨料以粉煤灰、煤渣、煤矸石高爐融礦渣等工業廢料為原料專門加工工藝而製成的輕骨料。如粉煤灰陶粒、煤渣、自燃煤矸石、膨脹礦渣珠等。

輕粗集料按其效能分為三類;堆積密度不大於500kg/m3的保溫用或結構保溫用骨料;堆積密度大於510kg/m3的輕骨料;強度等級不小於25mpa的結構用高強輕骨料。

按顆粒形狀不同,輕骨料可分為三類;a)圓球型;如粉煤灰陶粒、黏土陶粒;b)普通型;如頁岩和膨脹珍珠岩等;c)碎石型;如浮石、火山渣、煤渣等。

(2) 輕骨料的技術要求

輕骨料的技術要求主要有顆粒級配(細度模數)、堆積密度、粒型係數、筒壓強度(輕粗集料尚應檢測強度等級)和吸水率等,此外軟化係數、燒失量、有毒物質含量應符合有關規定。其中堆積密度是輕骨料的關鍵指標。輕骨料安堆積密度劃分密度等級,輕粗集料分為10個等級,輕細集料分為8個等級,並符合表一的要求;輕細焦筒壓強度符合表二的要求。

輕骨料的勻質性指標,以等級密度的變異係數計,不應大於0.10。

輕骨料密度等級表一

輕骨料筒壓強度表二

2) 輕骨料混凝土的分級分類及技術效能

(1) 輕骨料混凝土的分級分類

輕骨料混凝土的強度等級按立方體抗壓強度標準值劃分為lc5.0、lc7.5、lc10、lc15、lc20、lc25、lc40、lc45、lc50、lc55、lc60。

輕骨料混凝土因其表觀密度變化範圍大,對其技術效能有較大影響,故又按其幹表觀密度劃分為14個密度等級見表三,某一密度等級標準值可取該密度等級幹表觀密度變化範圍的上限值。

輕骨料混凝土根據其用途可分為三大類。其各類對應的強度等級、密度等級的合理範圍及用途見表四。

輕骨料混凝土的密度等級表三

輕骨料混凝土按用途分類表四

(2) 輕骨料混凝土的技術效能

輕骨料混凝土的技術效能主要有拌和物的工作性和硬化輕骨料混凝土的體積密度、保溫效能、變形效能和耐久性。

1 拌和物的和易性

輕骨料具有表觀密度小,表面多孔粗糙、吸水性強等特點,因此其拌和物的和易性與普通混凝土有明顯不同。輕骨料混凝土拌和物的黏聚性和保水性好,但流動性差。若加大流動性,則骨料上浮,易離析。

國家標準對輕骨料1h的吸水率的規定是灰陶粒不大於22%;黏土陶粒和頁岩陶粒不大於10%。同普通混凝土一樣,拌和水量過大,流動性可加大,但會降低其強度。選擇坍落度指標時,考慮到振搗成型時輕骨料吸入的水發布,加大流動性,故應比普通混凝土拌和物的坍落度值低10-20mm。

輕骨料混凝土與普通混凝土一樣,砂率是影響拌和物的工作性的另一主要因素。尤其是採用輕砂時,隨著砂率的提高,拌和物的工作性有所改善。在輕骨料混凝土的配合比設計中,砂率計算採用的是體積比,即粗集料與粗、細集料總體積之比。

2 體積密度

與普通混凝土不同,輕骨料混凝土的體積密度範圍變化較大,而且直接與硬化輕混凝土的抗壓強度、導熱性、抗滲性、抗凍性有關係,故以體積密度為其主要的技術性質。一般來說,輕骨料混凝土的密度等級越小,其強度越低,導熱係數越小,抗滲性越差。輕骨料的體積佔輕骨料混凝土總體積的70%以上,故輕骨料混凝土的體積密度主要決其粗細輕骨料的體積密度。

3 體積密度

輕骨料強度雖低於普通骨料,但輕骨料混凝土仍可達到較高強度。輕骨料混凝土的強度和體積密度是說明其效能的主要指標。強度超高,體積密度越小的輕骨料混凝土效能越好。

效能優良的輕骨料混凝土,幹表觀在1500-1800kg/m3間,而其28d抗壓強度可達40-70mpa。(輕骨料混凝土受力時不是沿介面破壞,而是骨料或水泥石遭破壞)

4 變形效能

輕骨料混凝土的彈性模量小,一般為同強度等級普通混凝土的50%-70%。而且不同強度等級的輕骨料混凝土的彈性模量可相差3倍之多。(有利於建築的抗震和抵抗運動荷載)

輕骨料混凝土的乾縮和徐變較大。同強度的結構輕骨料混凝土構件的軸向收縮值,為普通混凝土的1-1.5倍。

累輕骨料混凝土這種變形的特點,在設計和施工中都應給予足夠的重視,在《輕骨料混凝土技術規程》中,對彈性模量、收縮變形和徐變值的計算都給予了明確規定。

5 熱工性

由於輕骨料具有較多孔隙,在硬化混凝土中多以封閉孔隙的形態存在,故其導熱係數較小,可有效提高混凝土的保溫隔熱性,對建築物的節能有重要意義。表五引出了不同密度等級的輕骨料混凝土的保溫隔熱係數。可見其導熱係數直接與密度等級有關,密度等級越小,其導熱係數越小,保溫隔熱性真好。

輕骨料混凝土的導熱係數表五

6 抗凍性

大量試驗表明,輕骨料混凝土具有較好的抗凍性的主要原因是其在正常使用條件下,當受凍時很少達到孔隙吸水飽和。故孔隙內有較大的未被水充滿的空間,當外界溫度下降,孔隙內水結冰體積發生膨脹時可有效釋放膨脹壓力。故有較高的抗凍能力。

另一方面,輕骨料混凝土較小的導熱係數,也降低了冬季室內外溫差在牆體下引起水分的負向遷移。故進一步降低了凍害作用。

(3) 輕骨料混凝土配合比設計及施工要點

1 輕骨料混凝土配合比設計的基本要求除與普通混凝土配合比設計相同的強度、和易性、耐久性和經濟方面的要求外,還應滿足對表觀密度的要求。普通混凝土的配合比設計的原則和方法,同樣應用於輕骨料混凝土,但由於輕骨料種類繁多、效能各異,給配合比設計增加了複雜性,故其更多的依據於經驗。

2 輕骨料混凝土的水灰比以淨水灰比表示。淨水灰比是不包括輕骨料1h吸水量在內的淨用水量與水泥用量之比。配製全輕混凝土時,允許以總水灰比表示。

總水灰比是指包括輕骨料1h吸水量在內的淨用水量與水泥用量之比。

3 輕骨料易上浮,不易攪拌均勻。因此,應採用強制式攪拌機,且攪拌時間要比普通混凝土略長一些。

4 為減少混凝土拌和物坍落度損失和離析,應盡量採用縮短運距。拌和物從攪拌機卸料起到澆築入模的延續時間,不宜超過45min。

5 為減少輕骨料上浮,施工中最好採用加壓振搗,且振搗時間以搗實為準,不宜過長。

6 澆築成型後應及時覆蓋並灑水養護,以防止表面失水太快而產生網狀裂縫。養護時間視水泥品種不同,應不少於7-14d。

7 輕骨料混凝土在氣溫5℃的季節施工時,可根據工程需要,對輕骨料進行預溼處理,這樣拌製的拌和物和易物和水灰比比較穩定。

2. 多孔混凝土

多孔混凝土是一種不用焦的輕混凝土,其內部充滿大量細小封閉的氣孔,孔隙率極大,一般可達混凝土總體積的85%。它的表觀密度一般在300-1200kg/m3之間,導熱係數為0.08-0.

29(w/(m·k))。因此多孔混凝土是一種輕質多孔材料,兼有保溫及隔熱等功能,同時容易切削和鋸解。多孔混凝土可製件屋面板、內外牆板、砌塊和保溫製品,廣泛用於工業及民用建築和管道保溫。

根據氣孔產生的方法不同,多孔混凝土可分為加氣混凝土和泡沫混凝土。加氣混凝土在生產下比泡沫混凝土具有更多的優越性,所以生產和應用發展較快。

(1) 加氣混凝土

加氣混凝土是用鈣質材料(如水泥、生石灰等)和含矽材料(如石英砂、粉煤灰、尾礦粉、粒化高爐礦渣等)加水並加入適量的發氣劑和其他附加劑,經過磨細、配料、混合攪拌、澆築發泡、坯體靜停與切割,再經蒸壓或常壓蒸汽養護而製成的一種不含粗集料的輕混凝土。

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