[摘要] 輕骨料混凝土以其優(yōu)越的性能, 應用范圍日益廣泛; 而新型輕骨料混凝土彌補了輕骨料混凝土抗拉、抗剪強度低、輕骨料易于上浮等缺點; 通過對新型輕骨料混凝土進行簡要介紹, 就新型輕骨料混凝土性能展開了研究。
[關鍵詞] 新型; 輕骨料混凝土; 特性
[中圖分類號] TU582.2
[文獻標志碼] A
[文章編號] 1002- 3550-( 2006) 12- 0065- 02
1 輕骨料混凝土發(fā)展簡介
輕骨料混凝土( LAC) 由輕骨料( 天然輕骨料、工業(yè)廢料輕骨料、人造輕骨料) 、輕砂( 或普通砂) 、膠凝材料和水配制而成,干表觀密度不大于1 950kg/m3。由于輕骨料混凝土具有輕質(zhì)、高強且隔熱保溫性能好、抗震性能好、耐火性能好、抗?jié)B性能好、環(huán)保等一系列的優(yōu)點, 廣泛應用于工業(yè)與民用建筑, 特別適用于高層和大跨度結構中。
1913 年美國便開始研制人造輕骨料, 并成功研制出頁巖陶粒, 隨后便開始大批量生產(chǎn)和使用輕骨料; 20 世紀50 年代, 美國將輕骨料混凝土應用于高層和大跨度結構[1, 2], 使得輕骨料混凝土受到廣泛關注; 90 年代以來, 輕骨料混凝土技術得到飛速發(fā)展, 特別是美國、丹麥、挪威、德國、日本等發(fā)達國家研究和應用水平都比較高, 編制出一系列的規(guī)范性文件。并且自1995 年以來連續(xù)召開了結構輕骨料混凝土國際會議, 為今后輕骨料混凝土的研究和應用指明了方向。
我國20 世紀50 年代開始研究和應用輕骨料及輕骨料混凝土, 并于1958 年建成了第一棟輕骨料混凝土裝配式大板試點建筑, 隨之帶來輕骨料混凝土的廣泛應用; 到90 年代, 我國輕骨料混凝土技術得到較快發(fā)展; 目前已廣泛應用于房屋建筑、橋梁、海洋平臺等各方面, 年產(chǎn)量超過400 萬m3; 并編制出達到美國、德國等同類標準水平的規(guī)范。
2 新型輕骨料混凝土特性與應用
目前隨著輕骨料混凝土的廣泛應用, 需求量不斷增大;設計、生產(chǎn)高強新型輕骨料混凝土顯得尤為重要; 而國內(nèi)外關于新型輕骨料混凝土研究較多的主要有: 鋼纖維輕骨料混凝土、鋼骨輕骨料混凝土、自密實輕骨料混凝土等。
2.1 鋼纖維輕骨料混凝土
纖維增強混凝土發(fā)展較早, 尤其是鋼纖維增強混凝土研究最早, 也最廣泛; 混凝土中加入亂向分布的短鋼纖維, 其主要作用是阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展和外部宏觀裂縫的發(fā)生和發(fā)展, 改善混凝土的脆性性能; 從而提高混凝土的抗拉、抗彎、抗剪等性能; 增強混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能; 提高結構的耐疲勞性及其耐久性; 延長了結構的使用壽命[3]; 鑒于以上優(yōu)點鋼纖維混凝土已廣泛用于建筑、水利等各個行業(yè)。
2.1.1 鋼纖維輕骨料混凝土特性
將鋼纖維與輕骨料結合: 采用人造膨脹珍珠巖作為粗骨料, 普通砂為細骨料, 摻入亂向分布的短鋼纖維配制成新型多項材料復合的混凝土———鋼纖維輕骨料混凝土。用鋼纖維增強輕骨料混凝土, 可以充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)越性能, 符合混凝土發(fā)展方向; 但目前國內(nèi)外關于鋼纖維輕骨料混凝土的研究和應用較少。
綜合文獻[4, 5]提供的試驗研究可以得到輕骨料混凝土中加入亂向分布的短鋼纖維, 相對于普通輕骨料混凝土有如下性能:
(1) 鋼纖維以其優(yōu)越的性能, 加入輕骨料混凝土后可以彌補輕骨料混凝土的不足, 提高輕骨料混凝土各方面的性能。
(2) 輕骨料混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維, 在配制和運輸過程中可以抑制輕骨料上浮, 減少材料的分層離析, 從而保證了鋼纖維輕骨料混凝土的均勻性, 避免了二次振搗。
(3) 輕骨料混凝土抗壓強度接近普通混凝土, 而抗拉強度則較低; 摻入鋼纖維后其抗拉強度得到有效的提高, 這成為鋼纖維輕骨料混凝土最主要的優(yōu)點之一; 且輕骨料混凝土的抗折、劈拉強度的提高尤為顯著。
(4) 摻入鋼纖維后, 輕骨料混凝土的抗壓強度變化不大, 但輕骨料的抗壓韌性有較大改善, 降低了輕骨料混凝土的脆性,延性大大提高。
(5) 為改善輕骨料混凝土剪力墻的抗震性能, 提高剪力墻的抗剪性能, 可以在輕骨料混凝土剪力墻中摻入一定量的鋼纖維。
鋼纖維輕骨料混凝土優(yōu)越的性能, 越來越受科學工作者的青睞, 具有很大的發(fā)展前景。
2.1.2 鋼纖維輕骨料混凝土應用
目前國內(nèi)外對輕骨料混凝土和鋼纖維都有比較充分的研究和應用, 而對兩者的結合( 鋼纖維輕骨料混凝土) 的研究和應用則較少; 在所查閱的文獻中鋼纖維輕骨料混凝土已應用于舊橋的維修中[6]。
隨著交通運輸?shù)牟粩喟l(fā)展, 許多橋梁已經(jīng)不能適應現(xiàn)代運輸業(yè)的要求。天津港東環(huán)立交橋就是其中的一座, 它位于天津港北疆港區(qū)四號路與東環(huán)路相交處, 是天津港內(nèi)重要的交通樞紐之一。由于常年通行大體積、大質(zhì)量的運輸車, 此橋損壞較為嚴重, 雖已歷經(jīng)多次維修, 但作用不大。此次維修為確保不需要對基礎進行加固更新, 必須使橋梁上部結構的自重接近原橋結構的自重, 因此采用鋼纖維輕骨料混凝土進行橋面鋪裝。經(jīng)過運行觀察, 橋面外觀良好, 行車舒適。并且節(jié)約了后期運行和維修費用, 收到良好的效果。
2.2 鋼骨輕骨料混凝土
組合結構成為繼四大結構體系之外的一種新型結構體系,而鋼骨輕骨料混凝土就是其中的一員。
2.2.1 鋼骨輕骨料混凝土特性
鋼骨輕骨料混凝土是將型鋼與輕骨料混凝土結合在一起組成的新型結構體系; 國內(nèi)外關于鋼骨混凝土和輕骨料混凝土性能的研究已有很多, 在理論與應用方面都比較充分; 而將勁性鋼筋與輕骨料混凝土結合起來, 則具有非常重要的意義。
遼寧工程技術大學、東北大學、天津大學等院校對鋼骨輕骨料混凝土結構進行過專門研究, 并取得了一定的成果[7,8]:
(1) 鋼骨輕骨料混凝土彌補了普通輕骨料混凝土抗剪強度低的缺點, 大大提高了輕骨料混凝土的抗剪性能。
(2) 鋼骨與輕骨料混凝土之間由于錨固力、機械錨固作用等, 使得二者具有較好的共同工作性能。
(3) 提出了理論值與試驗值吻和較好的鋼骨輕骨料混凝土的抗剪承載力計算公式。目前對鋼骨輕骨料混凝土的研究還剛剛起步, 雖然已對鋼骨輕骨料混凝土的梁、柱等構件進行了研究; 但許多方面還處于空白, 仍有許多工作要做, 有很多問題急待解決。
2.2.2 鋼骨輕骨料混凝土的應用
由于鋼骨輕骨料混凝土綜合了鋼骨的優(yōu)點( 承載力高、延性大、抗震、耐腐蝕等) 和輕骨料混凝土的優(yōu)點, 特別適用于高層結構和大跨度結構中, 以及對抗震要求較高的結構中, 具有非常顯著的技術經(jīng)濟效益和廣闊的發(fā)展前景。
2.3 自密實輕骨料混凝土
2000 年在挪威召開的第二屆結構輕骨料混凝土國際會議上, 將自密實輕骨料混凝土結構作為新型輕骨料混凝土結構的發(fā)展方向, 因而自密實輕骨料混凝土發(fā)展勢頭迅猛, 前景看好。
2.3.1 自密實輕骨料混凝土特性
自密實輕骨料混凝土是在自密實混凝土技術基礎上, 用輕骨料和高性能輕骨料代替普通骨料配制而成的一種干表觀密度小于1 950kg/m3 的新型高性能混凝土。它兼有自密實混凝土和輕骨料混凝土的優(yōu)點[9], 具有很好的發(fā)展趨勢。
( 1) 自密實輕骨料混凝土具有同普通輕骨料混凝土相同的干表觀密度, 可減輕結構自重, 這一點從定義即可看出。
( 2) 自密實輕骨料混凝土克服了自密實混凝土大流動時普通骨料易于下沉, 而輕骨料混凝土中的輕骨料易于上浮的缺點, 保證了自密實輕骨料混凝土的均勻性, 且不易分層離析。
( 3) 自密實輕骨料混凝土工作性能良好。自密實輕骨料混凝土集自密實混凝土與輕骨料混凝土的優(yōu)點于一身, 是眾多科學工作者夢寐以求的目標。
2.3.2 自密實輕骨料混凝土的應用
世界各國關于自密實輕骨料混凝土的研究還處于初級階段。隨著新型結構體系的發(fā)展, 對混凝土的性能要求越來越高。其不但要滿足輕質(zhì)、高強、隔熱保溫等要求, 而且要綠色環(huán)保,以造福社會與人民。自密實輕骨料混凝土適應了時代的潮流,符合人類的意愿, 具有非常重要的理論與實用價值。
3 結語與展望
混凝土是一種非常重要的建筑材料, 從出現(xiàn)至今已經(jīng)發(fā)生了幾次質(zhì)的飛躍。輕骨料混凝土作為一種新型混凝土, 以其優(yōu)越的性能, 廣泛應用于高層、大跨度結構、海上平臺等工程中。
而由其發(fā)展而來的新型輕骨料混凝土, 更是輕骨料混凝土中的姣姣者, 它彌補了輕骨料混凝土的不足, 有獨特的性能。且具有非常大的發(fā)展?jié)摿Α２痪玫膶硇滦洼p骨料混凝土必將展示出它們的優(yōu)勢, 受到廣泛關注。
[參考文獻]
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[8] 金煥.鋼骨輕骨料混凝土斜梁截面抗剪承載力的數(shù)值模擬及計算方法的研究[R].遼寧工程技術大學，2004，12：3- 5.
[9] 王振軍.自密實輕骨料高性能混凝土的研究[R].西安建筑科技大學，2004，5：1- 3.
[作者簡介] 王金晶（1982-），女，學士。
[單位地址] 河北省張家口市蔚縣，蔚州礦業(yè)有限責任公司崔家寨礦技術室（075700）
[聯(lián)系電話] 13463318629
[收稿日期] 2006- 10- 08
