4.1.4轻骨料混凝土.pptx

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1、 轻骨料混凝土 第一页，共五十五页。轻混凝土的分类轻混凝土的分类1轻集料混凝土轻集料混凝土2多孔混凝土多孔混凝土3轻集料多孔混凝土轻集料多孔混凝土4大孔混凝土大孔混凝土第二页，共五十五页。大孔混凝土第三页，共五十五页。加气混凝土第四页，共五十五页。国外工程应用情况休斯顿贝壳广场第五页，共五十五页。国外工程应用情况Canary Wharf塔楼第六页，共五十五页。国外工程应用情况Stolma Bridge第七页，共五十五页。国外工程应用情况Raftsundet Bridge第八页，共五十五页。用于房屋建筑外墙板的非结构体系中对轻集料及轻集料混凝土进行研究虽然在工程中已应用于结构承载体系中，但技术水

2、平与国外相比仍有很大的距离国内轻骨料混凝土研究状况上世纪50年代上世纪90年代目前第九页，共五十五页。国内工程应用情况武汉琴台剧场第十页，共五十五页。国内工程应用情况珠海国际会议中心第十一页，共五十五页。国内工程应用情况武汉证券大厦第十二页，共五十五页。国内工程应用情况蔡甸汉江大桥第十三页，共五十五页。国内工程应用情况武汉市外环线桥面改造第十四页，共五十五页。泡沫混凝土泡沫混凝土加气混凝土砌块适用于承重和非承重的内墙和外墙。加气混凝土砌块适用于承重和非承重的内墙和外墙。加气混凝土条板可用于工业与民用建筑中，做承重和保温合一的加气混凝土条板可用于工业与民用建筑中，做承重和保温合一的屋面板和墙板。

3、条板均配有钢筋，钢筋必须先经防锈处理。另外屋面板和墙板。条板均配有钢筋，钢筋必须先经防锈处理。另外还可用加气混凝土和普通混凝土预制成复合墙板，用作外墙板。还可用加气混凝土和普通混凝土预制成复合墙板，用作外墙板。注：蒸压加气混凝土的吸水率高，且强度较低，所以其所注：蒸压加气混凝土的吸水率高，且强度较低，所以其所用砌筑砂浆及抹面砂浆与砌筑砖墙湿不同，需专门配置。用砌筑砂浆及抹面砂浆与砌筑砖墙湿不同，需专门配置。墙体外表必须做饰面处理墙体外表必须做饰面处理。第十五页，共五十五页。2.轻骨料混凝土的定义及分类 2.1定义 但凡用轻粗骨料、轻细骨料或普通砂、胶凝材料和水配制而成，其表观密度不大于1950

4、-1900kg/m3的混凝土,称为轻骨料混凝土。第十六页，共五十五页。2.2 按其在建筑工程中的用途不同分类u1.保温轻骨料混凝土，主要用于保温的维护结构或者热工构筑物强度，密度u 2.结构保温轻骨料混凝土，主要用于不配筋或配筋的维护结构强度，密度u3.结构轻骨料混凝土，主要用于承重的配筋构件、预应力构件或构筑物强度，密度第十七页，共五十五页。2.2按所用细骨料品种分类 1.全轻混凝土：细骨料采用轻砂的轻骨料混凝土2.砂轻混凝土：采用局部或全部轻砂作为细骨料的轻骨料混凝土3.无砂轻骨料混凝土：轻骨料中不含有细骨料第十八页，共五十五页。5.轻骨料混凝土的优点轻质高强：CL30以上的高强轻集料混凝

5、土的表观密度为 1600kgm31900kgm3，比相同强度等级的普通密度混凝土轻25%30%。当轻骨料混凝用于建造桥梁时，将带来显著的技术经济效益，可使桥梁的跨度增大，减少桥墩的数量，减少上部结构预应力钢筋的用量，降低根底处理的费用(尤其在沿海地基上，由于根底处理费用相对较高，节省的幅度将更大)，降低原材料和构件运输和安装费用等。第十九页，共五十五页。第二十页，共五十五页。5.轻骨料混凝土的优点隔热保湿性能好；表观密度为1750kgm3的高强轻集料混凝土的导热系 数为0.84wmk，大大低于普通密度混凝土的导热系数l.5wmk，22cm厚的轻集料混凝土墙板阻值相当于37cm砖墙。第二十一页，

6、共五十五页。5.轻骨料混凝土的优点耐火性好：一般建筑物发生火灾时，普通密度混凝土耐火lh，而轻集 料混凝土可耐火4h，在600高温下，轻集料混凝土能维护室温强度的85%，而普通密度混凝土只能维持35%75%。第二十二页，共五十五页。抗震性能好：由于它密度小、质量轻、弹性模量低，因而在地震荷载作用下所承受的地震力就小，对冲击能的吸收很快，减震效果显著。经历了唐山大地震的京津地区的几十栋轻骨料混凝土的工业与民用建筑，根本上都完好无损。轻集料混凝土相对抗震系数为109，普通密度混凝土为 84，砖砌体为64。5.轻骨料混凝土的优点第二十三页，共五十五页。5.轻骨料混凝土的优点抗渗性好：由于高强轻集料混

7、凝土的“双微孔微泵性能，其界面粘结非常好，堵住了水路，抗渗性能优良。宁波建造的两条轻集料混凝土囤船，水上作业愈十余年仍未出现渗漏现象。第二十四页，共五十五页。5.轻骨料混凝土的优点高抗裂性：在同样的约束条件和温差作用下，轻骨料混凝土的开裂趋势较小。且它能利用轻骨料内部所含水分进行养护,抑制自身收缩和干缩自身收缩和干缩。对日对日本东京高速公路万平方米陶粒混本东京高速公路万平方米陶粒混凝土桥面板进行的专业试验发现，其凝土桥面板进行的专业试验发现，其开裂程度仅为普通混凝土的开裂程度仅为普通混凝土的1/31/3。第二十五页，共五十五页。5.轻骨料混凝土的优点 此外，同普通混凝土相比，轻骨料混凝土的热膨

8、胀系数和弹性模量较小，热膨胀系数和弹性模量较小，使得由于冷缩和干缩作用引起的拉应力使得由于冷缩和干缩作用引起的拉应力相对较小，相对较小，表现为轻骨料混凝土构件的抗裂性较好，这对改善结构的耐久性，延长结构的使用寿命。第二十六页，共五十五页。在高耐久性方面，由于轻骨料与砂浆之间的良好弹性协调性减少了内应力及相应的微裂纹，轻骨料与砂浆之间粘接紧密，强化了普通混凝土中最薄弱的环节，抗渗性和耐久性都非常好。国际上已有结构轻骨国际上已有结构轻骨料混凝土在严酷暴露条件下的海洋结构物料混凝土在严酷暴露条件下的海洋结构物以及桥梁中成功应用多年的实例。以及桥梁中成功应用多年的实例。5.轻骨料混凝土的优点第二十七页

9、，共五十五页。5.轻骨料混凝土的优点综合技术经济效果好：尽管高强轻集料混凝土单方造价比同强度等级的普通密度混凝土高，但由于其减轻了建筑物的自重、降低根底处理费用、缩小结构断面和增加使用面积，可降低工程造价 5 10，同时可以增加桥梁跨度，因而具有显著的综合经济效益。第二十八页，共五十五页。6.轻骨料混凝土存在的问题在拌和和浇筑阶段，由于轻集料的多孔、吸水性质会影响轻集料混凝土的工作性能；在混凝土硬化阶段，较高的水泥用量，良好的保温性能那么会引起较高的水化温升；第二十九页，共五十五页。6.轻骨料混凝土存在的问题轻集料中的水分会在很大范围影响硬化水泥石组成和结构以及轻集料与水泥石的界面组成与结构。

10、因此，在早期的硬化过程中混凝土体积稳定性与轻集料中水分的变化有很大的关系；轻集料混凝土硬化后由于收缩变形大，易于开裂，严重影响混凝土的使用寿命等问题。第三十页，共五十五页。7.轻骨料混凝土的技术性质 7.1 新拌轻集料混凝土结构形成特点 对于轻集料混凝土，比重较小的轻集料、水等 上浮，水泥浆和细集料砂下沉，造成混凝土整体的 不均匀，形成了混凝土的外分层结构。这与普通混 凝土恰恰相反。第三十一页，共五十五页。7.2 轻骨料混凝土的强度 轻骨料混凝土的强度分别取决于水泥砂浆的强度、骨料的强度。由于轻骨料和水泥石之间的牢固的黏结力，界面不再是薄弱环节界面不再是薄弱环节。强度一般随水泥石强度和水泥石强

11、度和水泥用量的增加而提高水泥用量的增加而提高；当水泥石强度与水泥用量一定时，其强度又随轻骨料本身强度的提高而提高其强度又随轻骨料本身强度的提高而提高。第三十二页，共五十五页。轻骨料轻骨料界面界面砂浆砂浆轻混凝土轻混凝土界面显著加强界面显著加强第三十三页，共五十五页。7.3 轻骨料混凝土变形性能7.3.2 弹性模量混凝土的弹性模量取决于骨料和水泥石的弹性模量，混凝土的弹性模量取决于骨料和水泥石的弹性模量，以及两种组成在混凝土中的比例。我国轻骨料混凝土以及两种组成在混凝土中的比例。我国轻骨料混凝土的弹性模量比同标号的普通混凝土低的弹性模量比同标号的普通混凝土低25256565。其中堆积密度大于14

12、00kg/m3，CL30以上的高强度轻骨料混凝土低25 30，堆积密度小于1400kg/m3，标号小于CL15结构保温轻骨料混凝土低60 65。第三十四页，共五十五页。7.3.2 徐变 轻骨料混凝土与同标号的普通混凝土相比，由于水泥用量较多、骨料的弹性模量由于水泥用量较多、骨料的弹性模量小和骨料限制变形的能力低，故一般轻骨小和骨料限制变形的能力低，故一般轻骨料混凝土徐变要比普通混凝土大些。料混凝土徐变要比普通混凝土大些。例如CL20-CL40的轻骨料混凝土徐变大1540。上海CL40粉煤灰陶粒混凝土的徐变测试结果，在加荷为0.4倍轴压强度时，一年的徐变比普通混凝土大15。第三十五页，共五十五页

13、。7.3.3 收 缩 在枯燥空气条件下，轻骨料混凝土最终收缩值约为0.4-1mm/m,其为同标号普通混凝土收缩的1-1.5倍。第三十六页，共五十五页。7.3.4 温度变形 轻骨料的弹性模量小，所以在混凝土中对水泥石的温度变化约束力也小。一般情况，轻骨料混凝土的线膨胀系数710-6/k-1110-6/k；卵石混凝土为910-6/k-1310-6/k；石灰石混凝土为610-6/k-910-6/k。第三十七页，共五十五页。7.3.5 抗冻性 由于轻骨料多孔，因此当采用轻骨料配制混凝土时，即使不掺引气剂也能获得良好的抗冻性第三十八页，共五十五页。8.轻骨料混凝土在国内的开展u1956年在山东博山利用水

14、泥回转窑试制成功我国第一批粘土陶粒之后，至1975年轻集料的生产有了一定的规模，生产厂家开展到十几个，轻集料及其混凝土的科研取得一定的成绩，当时，轻集料混凝土主要用作墙体材料，混凝土强度等级低于CL20，轻集料混凝土大量用于生产工业与民用建筑的装配式大型墙板，少量用作砌块。第三十九页，共五十五页。8.轻骨料混凝土在国内的开展u1975年以后，随着我国建筑工业化和墙体改革的开展，轻集料生产和应用得到较大开展，天然轻集料开始大量开采和利用。u至1978年各种轻集料的年产量达 115万m3，其中人造轻集料约 30万m3，天津、西安、上海等地研制出CL30干硬性高强轻集料混凝土，并将其应用试制预应力空

15、心楼板和屋面板以及最大跨度达七米的预应力双T板和折板。第四十页，共五十五页。u至1990年，我国人造轻集料生产厂有30余家，设计年产量53万m3，1990年实际生产量为30万m3，仅达生产能力的57。同年由中国建筑科学研究院主持编制出?轻集料混凝土技术规程?JGJ5190，新规程到达了美、俄、德等国同类标准水平。为我国进一步开展轻集料混凝土技术提供了科学理论依据和技术保证。8.轻骨料混凝土在国内的开展第四十一页，共五十五页。8.轻骨料混凝土在国内的开展u1986年，由国家建工总局和上海市建委下达的岚皋路高层试点工程建筑三幢二十层钢筋粘土轻集料混凝土全大模剪力墙住宅楼，该工程是由原设计18层的普

16、通混凝土改造成20层轻集料混凝土，由于采用了轻集料混凝土，每m2自重减轻13，使用面积净增1200m2,根底造价减少10%，节约钢材3.7，实际降低建筑造价16%，与临近同结构的18层普通混凝土住宅建筑相比，沉降量小32.5，具有显著的技术经济效益。第四十二页，共五十五页。u近几年来在国家墙改政策的推动下，轻集料的生产又得到进一步开展，仅合肥地区就新增两家粘土陶粒生产厂，加上原来一家非锻烧粉煤灰轻集料厂轻集料年产量达3万m3。但我国轻集料混凝士的应用仍主要用于低强度的非承重结构，如生产小砌块。8.轻骨料混凝土在国内的开展第四十三页，共五十五页。8.轻骨料混凝土在国内的开展u我国高强轻集料混凝土

17、的研究始于七十年代。天津建筑科学研究所等单位在实验室用高强粉煤灰陶粒配制出CL40干硬高强轻集料混凝土。八十年代初，铁道部大桥局桥梁科学技术研究所在实验室采用高强粘土陶粒和 625水泥配制出CL40干硬性高强轻集料混凝土，将将CL40CL40粉煤灰陶粒高强混凝土应用于粉煤灰陶粒高强混凝土应用于金山公路跨度为金山公路跨度为2222米的箱形预应力桥梁，使桥梁自米的箱形预应力桥梁，使桥梁自重减轻重减轻2020以上，是我国高强轻集料混凝土应用的以上，是我国高强轻集料混凝土应用的一个成功范例。一个成功范例。第四十四页，共五十五页。u目前，我国关于高性能混凝土技术的研究正方兴未艾。高强页岩轻骨料的开发和生

18、产，为高等级轻骨料混凝土的开展铺平了道路。一些大专院校、科研、工程建设单位己经先后开展了高强轻集料混凝土和高性能轻集料混凝土的研究，并在一些桥梁、高层建筑中应用。可是相比之下我国高性能轻集料混凝土的研究仍然处于起步阶段，水平较低。8.轻骨料混凝土在国内的开展第四十五页，共五十五页。9.工程应用情况p在1969年，美国就用高强轻集料混凝土建成了高217.6m，52层的休斯敦贝壳广场大厦；p日本在软土地基上用40MPa的页岩陶粒高强混凝土建造了32.2m的双线铁路预应力钢筋混凝土桥梁；p美国采用高强轻集料混凝土建造了北海石油平台；p挪威已成功应用CL60级轻集料混凝土建造了世界上跨度最大的悬臂桥。

19、第四十六页，共五十五页。p1960年在河南平顶山我国建成了第一座轻集料混凝土大桥洛河大桥。此后，在宁波和上海之间又建造了三十多座中、小型预制箱形预应力公路桥，南京长江大桥和九江、黄河大桥的局部桥面板先后也应用了轻集料混凝土；p珠海国际会议中心应用了CL30泵送高强轻集料混凝土；p南京宁波高速公路桥面施工中应用了CL40高强轻集料混凝土。第四十七页，共五十五页。国外轻骨料混凝土应用典型实例 休斯敦贝壳广场大厦建造时间1967年一1969年，52层，高218 m，建筑面积130000m2。该建筑原设计为35层的简中简结构体系，设计人员在仔细分析了所有结构地基的情况后，提出全部梁、板、柱墙体钢筋网根

20、底采用轻骨料混凝土的主张，就地面标高一7.18 m浮型钢筋网根底而言，可在原采用普通混凝土建造35层的相同重量情况下，以同样的开挖深度建成52层的大厦，有效地提高了土地的利用率，取得了显著的经济效益。第四十八页，共五十五页。国外轻骨料混凝土应用典型实例 挪威特假设尔海洋采油(气)平台挪威特假设尔(Troll)海洋采油平台的大型钢筋重力式结构，高度为369 m，其根底为19室的大型沉箱。沉箱下面是深36m，每个直径为32m的环形断面套简群。套简插入水下303m的很软的土层中，以防止平台移动。沉箱的9个室中每个延仲成平台的脚柱，高度300 m，直径从33.0-15.4 m。顶部荷载为220000k

21、N。为减少平台在岸上制作后向现场拖引的困难，采用了轻质高性能混凝土。其特点是用优质的轻骨料替代一局部粗骨料，现场浇筑混凝土的密度为2250kg/m3，28 d抗压强度为75 MPa。第四十九页，共五十五页。国内轻骨料混凝土应用典型实例蔡甸汉江大桥第五十页，共五十五页。工程配合比第五十一页，共五十五页。10.经济、社会效益及应用前景 十五期间是我国经济建设飞速开展时期，大量的根底设施在建和待建，混凝土需求量十分巨大。随着国家对根底设施建设投入的不断加大，我国平均年混凝土需求量将超过40亿立方米。如按用于结构部位的混凝土需求量为60计，那么年需结构混凝土24亿立方米。其中如果10的混凝土采用轻集料

22、混凝土，那么年需轻集料混凝土2.4亿立方米，市场十分巨大。第五十二页，共五十五页。10.经济、社会效益及应用前景 国际著名的美国林同炎中国公司对我国建筑市场作深入调查研究后认为：仅在以普通混凝土为主要结构材料的高层、大跨度的土木建筑工程中推广高强轻集料工程优化设计和结构轻集料两项新技术，可使工程造价降低1020。即使在国产的高强陶粒一时供不上，不得不采用进口的轻集料时，还可便工程造价降低5 10。第五十三页，共五十五页。由此可见，轻集料混凝土将由由此可见，轻集料混凝土将由很宽广的应用前景，将是建材市很宽广的应用前景，将是建材市场的一个新的经济增长点，将社场的一个新的经济增长点，将社会带来极大的经济效益。会带来极大的经济效益。第五十四页，共五十五页。内容总结轻骨料混凝土。加气混凝土砌块适用于承重和非承重的内墙和外墙。1956年在山东博山利用水泥回转窑试制成功我国第一批粘土陶粒之后，至1975年轻集料的生产有了一定的规模，生产厂家开展到十几个，轻集料及其混凝土的科研取得一定的成绩，当时，轻集料混凝土主要用作墙体材料，混凝土强度等级低于CL20，轻集料混凝土大量用于生产工业与民用建筑的装配式大型墙板，少量用作砌块第五十五页，共五十五页。