轻骨料混凝土的研究现状与发展

黄志平

深圳市永恒业混凝土有限公司广东深圳518000

摘要：轻骨料混凝土是一种拌合轻型粗、细骨料（砂石料）、胶凝性材料（水泥）和水的混凝土。与普通混凝土不同的是，轻骨料混凝土自身具有质量轻、强度大、保温性好、抗震能力强和耐火能力强等优势。因此，在建筑工程施工行业的应用前景非常好。下面，笔者就针对轻骨料混凝土的研究现状与发展作详细讨论。

关键词：轻骨料混凝土；配合比设计；养生

轻骨料混凝土是一种表观密度不超过1950kg/m3的新型混凝土，它在高层房屋、大跨度桥和装配式厂房中应用极为广泛，它可以减小结构的断面、减轻结构自重、强化保温性能，轻质、耐久和高强度是其最重要的特点。因此，对轻骨料混凝土的现状及发展予以研究十分必要。

1轻骨料混凝土的分类

（1）根据施工用途进行分类。轻骨料混凝土根据施工用途可分为保温轻骨料混凝土、结构轻骨料混凝土和结构保温轻骨料混凝土。

（2）根据细骨料类别不同进行分类。轻骨料混凝土根据细骨料类别不同又可分为全轻混凝土（即采用轻砂）和砂清混凝土（即采用普通砂）。

（3）根据轻骨料类别不同进行分类。轻骨料混凝土根据轻骨料类别不同可分为天然轻骨料混凝土和人造轻骨料混凝土、工业矿渣轻骨料混凝土。

2轻骨料混凝土的研究现状

2.1设计原则

轻骨料混凝土拌合要求强度等级和表观密度等级同时达标，因而在拌合混凝土方面要严格设计配合比参数，这是轻骨料混凝土拌合所涉及配合比设计的一项重要基本原则。那么，如何在配合比设计方面采取一定措施来保证轻骨料混凝土的强度呢？笔者认为有如下六个方面可以实现。

（1）选用高强度等级的水泥材料。通过大量工程实践表明，保证混凝土强度可优先选用强度等级在42.5MPa以上的水泥。

（2）选用级配良好的粗骨料。轻骨料混凝土选用的粗骨料一般要求为圆球形颗粒，且级配好、筒压强度大。

（3）选用中粗砂（或可掺部分普通砂）作为细骨料。细骨料一般选用中粗砂，可以掺入20%~30%的普通砂。

（4）选用粒径合格的轻粗骨料。轻粗骨料的粒径一般要求不超过2cm。

（5）严格控制水灰比。水灰比是拌合混凝土保证质量的重要指标。通常，在施工拌合阶段要求混凝土水灰比要使得实际施工所要求和易性指标达标为前提条件控制水灰比最小为宜。

（6）制定并执行有关轻骨料混凝土拌合的规程，保证浇筑、养生及成型阶段的混凝土和易性达标。

（7）适当掺入添加剂可提升拌合混凝土的密实性，也可掺入一定比例的火山灰矿物作为掺和料。

2.2减小表观密度

（1）轻粗骨料的选择对象为圆球形且颗粒表面孔隙率较小的集料，最大粒径控制不超过4cm。

（2）以强度指标达标为前提，减小砂与水泥的掺和量。

（3）选用堆积密度小（一般为200kg/m3~300kg/m3，不超过500kg/m3）的轻砂料，主要适用于保温轻骨料混凝土的拌合。

（4）轻骨料混凝土拌合可加入一定比例的引气剂（或可用泡沫剂），以此保证轻骨料混凝土的表观密度更小。

（5）在混凝土构件设计允许的范围内，可选用无砂大孔混凝土用作施工材料。

（6）须严格把控轻骨料混凝土的拌合时间和捣固时间，不宜过短，也不能超振。

3轻集料混凝土的新发展

3.1应用新型轻骨料

轻骨料混凝土的推广与应用将减少建筑垃圾的产生量，于社会生活环境具有极大的利好。轻骨料混凝土研究的新发展方向则正是基于此点，并在此方面投入的力度很大。比如，利用废玻璃材料进行加工处理作为骨料掺入混凝土。但是，玻璃材料的主要成分为硅元素，掺和过多的废玻璃材料必然增大混凝土的硅含量，硅与碱性物产生化学反应引起结构破坏，将对建筑物的使用安全埋下隐患。为解决这一问题，将废玻璃材料细磨成粉末（直径不大于0.1mm），并掺入一定比例的膨胀剂于880摄氏度持续加热15分钟左右，可加工成为表观密度仅为0.18g/m3、吸水率仅为11%的轻型骨料。由于轻骨料堆积存在一定孔隙，而孔隙可以吸收体积并发送形变，将其与含氧化纳成分约0.92%的水泥材料掺和制成试件无膨胀裂缝问题的出现。为证明碱性物与骨料之间的化学反应过程被消除，将废玻璃材料细磨成粉末后通过筛选得到合适的粒径和玻璃含量，由此掺和拌制的混凝土将对结构强度的提升十分显著。

废锯木也是轻骨料混凝土骨料选择的一个重要来源。但是，废锯木作为骨料必需要重视其使用的范围。究其原因，废锯木材料含有大量的半纤维元素，该元素极易遭碱性物质破坏，进而造成轻骨料混凝土结构构件破坏。为解决这一问题，可通过采取特殊工艺做法对废锯木予以处置，使其能够满足各项要求。

除此以外，某些包装材料（如泡沫聚苯乙烯材料等）可以有效回收和利用。泡沫聚苯乙烯材料的自身密度很小，且绝热良好，掺和泡沫聚苯乙烯材料的轻骨料混凝土可以做到保温效果。人造陶粒骨料也可以绿色环保为主导进行转变，如采用海泥、尾矿粉或硅藻土等原材料来烧制陶粒即可实现。

3.2推广高性能轻骨料混凝土

日本等发达国家自1990年便对新型轻骨料混凝土开始了研究。当时，国内外尚未对轻骨料混凝土具有明确认识和定义。但是，各国对普通混凝土掺和外加剂和矿物骨料的做法具有共识。发展高性能轻骨料混凝土的关键在于选准优质的轻骨料。

通常，高性能的轻骨料的获取渠道主要有两个方面，即：普通轻骨料表面喷涂石蜡或聚苯乙烯等防水涂料降低骨料吸水率与另选骨料。普通轻骨料表面喷涂石蜡或聚苯乙烯等防水涂料降低骨料吸水率的做法非常有效，但工艺过程较为复杂，且喷涂防水材料也会对骨料的浆体界面的结合性产生不好的影响。另选骨料的做法则可以选用一些高性能的轻骨料，这种轻骨料的内部孔隙小且均匀，颗粒呈球状并以一种完全封闭的形态存在。此方面的研究在日本研究较为先进，主要涉及两方面：其一，以90%的粉煤灰、适量膨润土和碳酸钙、煤粉掺和，经1300摄氏度高温煅烧制成，所产骨料的表观密度一般为1800kg/m3，吸水率高于3%；其二，以珍珠岩、流纹岩等火成岩为主要材料、添加辅助材料和发泡剂，经“粉碎-混合-脱水-干燥-造粒-预热-焙烧-冷却”过程生产而成。国内专家联合日本学者共同研究，利用现有的资源可以大量产出骨料。这种轻骨料的吸水率很低，尤其在真空环境下可以保证优越的抗冻性能和可泵性能。

3.3应用矿物掺和料工艺

混凝土高性能化可通过复合技术来实现。轻混凝土掺加粉煤灰、矿渣和硅灰等矿物掺和料已然是改善轻混凝土性能的重要渠道。首先，矿物掺和料密度比水泥材料要小的多，可在一定程度上降低水泥砂浆的密度，减少轻集料上浮对拌合料的影响，这样的混凝土还具有水化较慢，利于混凝土泵送等优点。其次，矿物掺和料对轻混凝土的强度也有所贡献，这样的混凝土具有比表面积以及表面能大等优点，可以易于吸附并粘结在轻集料表向上，与水泥拌合物一起调配成较好的壳结构，大大提高了轻集料的硬度。

4结束语

总而言之，轻骨料混凝土可以减小结构的断面、减轻结构自重、强化保温性能，轻质、耐久和高强度是其最重要的特点，必将在推行建筑产业现代化和绿色建筑的浪潮中迎来高速发展的契机。随着标准体系的逐步完善，轻骨料混凝土将国家基础设施建设和国民生活中扮演更为关键的角色。

参考文献

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