(内蒙古电力堪测设计院，内蒙古 呼和浩特 010020)
摘 要： 文章通过国内外轻骨料混凝土发展的对比分析，着重介绍了轻骨料混凝土的发展概 况以及轻骨料和高强轻骨料混凝土的特性。
关键词：轻骨料；轻骨料混凝土；高强轻骨料混凝土
中图分类号：TU528.2 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2009)07—0213—02
近几十年来，随着建筑节能要求的不断提高及建筑业的工业化、机械化和装配化的不断推广 ，以及不断向高层，大跨度方向发展，对材料的性能相应的有了更高的要求，因而轻骨料混 凝土也得到了很大的发展。它是一种轻质高强、保温耐火、减震抗震性和耐久性良好的混凝 土，可广泛应用于各种工业与民用建筑以及道路、桥梁等工程中，具有很好的技术经济效益 。随着建设事业的发展，“高强、轻质”已成为混凝土的发展趋势。近年来，在世界各国得 到了广泛的发展和应用，特别是60年代以来发展更为迅速，成为建筑材料行业发展较快的新 型材料之一。
1 轻骨料混凝土概况
1.1 国外轻骨料混凝土的研究应用
轻骨料混凝土(又名轻集料混凝土，LightweightAggregateConcrete)是指轻粗骨料、轻细骨 料(或普通砂)、水泥和水，必要时加入化学外加剂的矿物合料配制而成，并且在标准养护条 件下，28d龄期的干表观密度＜1 950kg/m3的混凝土。人造轻骨料最早使用年代在1920年 左右。SJ海德是最初运用回转窑烧制膨胀黏土轻骨料，1928年，美国开始把这种方法用于商 业生 产。西欧在第二次世界大战以后才开始有了轻骨料的生产，美国和前苏联因缺少天然的普通 骨料，大量生产和使用了人造轻骨料，使轻骨料混凝土在这两个国家得到飞速发展，但是轻 骨料混凝土长期以来一直被当作非结构材料使用，应用范围受到了很大的限制。
自20世纪60年代中期，美国采用轻骨料混凝土取代普通混凝土，修建了休斯敦贝壳广场大厦 并取得了显著的技术经济效益。如今，国外发达国家高性能轻骨料混凝土的应用已取得了丰 富的经验。CL50一CL6O轻骨料混凝土己在工程中大量使用，结构轻骨料混凝土的抗压强度最 高为80MPa，其表观密度1 800～2 000kg/m3之间。
20世纪90年代初期，挪威、日本等国家研究了高性能轻骨料混凝土的配方、生产工艺、高性 能轻骨料等，重点在于改善混凝土的工作性和耐久性，并取得了一定的成果。例如，英国采 用高强轻骨料混凝土建造了北海石油平台;挪威已成功应用CL60级轻骨料混凝土建造了世界 上 跨度最大的悬臂桥;日本则1998年成立了一个由18家公司组成的高强轻骨料混凝土研究委员 会，专门研究粉煤灰轻骨料混凝土。
1993年以来，美国每年轻骨料使用量都在350～415万m3，其中用于混凝土结构部分在80万 m3左右。挪威自1987年以来，已应用高性能轻骨料混凝土建了11座桥梁。
1.2 国内轻骨料混凝土的研究应用
我国从20世纪50年代开始研究人造轻骨料，先后研制成黏土陶粒、页岩粒和烧结粉煤灰陶粒 ，目前年产量达300万m3。据1990年对10个省市不完全统计，从20世纪70～80年代用 于房屋建筑外墙板的轻骨料混凝土约占总用量的50%;用于建筑砌块约占砌块的27%。但是， 由于我国的轻骨料质量较差，以粉煤灰为主的其他品种陶粒的质量不尽如人意所配制的结构 用轻骨料凝土的表观密度一般为1 800～1 950kg/m3，抗压强度为5.0～25MPa，即密 度较大，而强度偏低，使其应用和发展受到一定的限制。
20世纪90年代我国轻骨料混凝土的应用从以高层建筑外墙板为主，改变成以高层建筑框架填 充墙用的小型空心砌块为主的格局;而在承重结构中的应用反而有所减少，显现极少应用结 构轻骨料混凝土的奇怪现象。分析其原因主是国内轻骨料过多偏重于墙体材料的应用，而用 于承重结构的高性能陶粒的生产与开发并没有受到应有的重视，轻骨料混凝土发展缺乏统一 的管理和协调。
随着对建筑节能和建筑物功能性要求的提高，高性能轻骨料混凝土的研究和应用也得到了快 速发展。据1995年不完全统计，以超轻陶粒为主的各种陶粒年产量在20万m3以上。如今广 州、乌鲁木齐、昆明、黑龙江和京津唐地区已为超轻陶粒生产基地。上海生产出堆积密度为 700～800kg/m3的粉煤灰陶粒500kg/m3以下的超轻陶粒;湖北宜昌生产的高强陶粒，可以 配制出强度等级CL30～CL60或更高的轻骨料混凝土。
随着宜昌、上海等地高强、高性能轻骨料的规模化生产，高强轻骨料混凝土，结构轻骨料混 凝土在我国已逐步应用。
2 轻骨料及轻骨料混凝土特性
2.1 轻骨料特性
轻骨料按来源不同可分为天然轻骨料和人造轻骨料。按照粒径大小又分为轻粗骨料和轻细骨 料。轻粗骨料习惯上称为轻骨料，是指粒径大于5mm，堆积密度不大于1 100kg/m3的陶粒 。轻细骨料是指粒径不大于5mm，堆积密度不大于1 200kg/m3，的陶砂。制备高性能轻骨 料混凝土的粗骨料需要采用品质好且性能稳定的优质人造轻骨料，而细骨料主要采用质量较 好的河沙。目前使用最多的人造轻骨料有膨胀黏土陶粒、膨胀页岩(板岩)陶粒和粉煤灰陶粒 三类。
因原料和烧制工艺不同，轻骨料的外形和质地有较大差别，从极不规则的碎石形到圆球形各 种粒形都有，我国轻骨料混凝土技术规程将轻骨料分为圆球形、碎石型和普通型三种。轻骨 料的颗粒形状、表面特征、级配以及强度等性能对混凝土的和易性、强度、容重等各种性能 都有重要影响。
评价轻骨料品质的常用指标有堆积密度、颗粒表观密度，筒压强度、强度标号，吸水率， 级配，最大粒径，粒型系数，浮粒率，抗冻性等，其中堆积密度、筒压强度和吸水率是最主 要的指标，习惯上人们将它们称之为三大指标。我国轻骨料及其试验方法按照堆积密度大小 将轻骨料分为不同级别，用于配制高强与高性能轻骨料混凝土的轻骨料一般为600～900级的 高强优质轻骨料，轻骨料的级别主要依据混凝土容重、强度要求进行选取。
2.2 高强轻骨料混凝土特性
轻骨料混凝土的强度等级用CL表示。强度等级达到CL30及以上者称为高强轻骨料混凝土。一 般来说，高强轻骨料混凝土具有如下优点：
2.2.1 轻质高强。采用轻骨料混凝土替代普通混凝土是减轻结构自重的最直接、最有效的措施，在承载力相同 的条件下可减轻重量20%～40%。轻骨料混凝土所具有的性能主要是指同其他品种的混凝土 相比，轻骨料混凝土能在保持具有高强度的基础上，使混凝土的自重显著下降。对于结构恒 载(即自重)占有较大比例且材料性能有较高要求的高层建筑、大跨度桥梁等工程而言，轻骨 料混凝土的种优势表现出明显的优越性并使其具有很强的市场竞争力。J·Brakel研究了混 凝土(自重=2 500kg/m3)和轻骨料混凝土(自重=1 750kg/m3)对桥梁荷载的影响，认为桥 梁跨度越大，采用轻骨料混凝土建造桥梁，其降低结构的自重越大，经济性也就越显著。
当轻骨料混凝土用于建造桥梁时，将带来显著的技术经济效益，可使桥梁跨度增大，减少桥 墩的数量，减少上部结构预应力钢筋的用量，降低基础处理费用(尤其在沿海地基上，由于 基础处理费用相对较高，节省的幅度将更大)，降低原材料和构件运输和安装费用等。
2.2.2 抗震性能好。地震力和上部结构的自重成正比，当结构采用轻骨料混凝土后，由于自重的下降，将降低地 震力。同时，由于轻骨料混凝土的弹性模量比同等级的普通混凝土低，结构的自振周期将变 长，变形能力增强，结构破坏时将消耗更多的变形能。因此，轻骨料混凝土有利于改善建筑 物的抗震性能和抵抗动荷载作用的能力。据介绍，陶粒混凝土相对抗震系数为109，普通混 凝土为84，砖砌体64。从实际地震考验结果来看，位于京津地区的几十幢轻骨料混凝土工业 与民用建筑，经1976年唐山强烈地震后都基本完好，可正常使用，而周围的砖混结构建筑都 有不同程度的破坏或倒塌。
2.2.3 抗裂性好。同普通混凝土相比，轻骨料混凝土的热膨胀系数和弹性模量较小，使得于冷缩和干缩作用引 起的拉应力相对较小，表现为轻骨料混凝土构件的抗裂较好，这对改善结构的耐久性，延长 结构的使用寿命是非常有利的，并有助降低结构在使用期间的维护费用。
2.2.4 耐久性好。使用轻骨料能有效避免混凝土的碱集料反映问题，延长结构的使用寿命。同时由于轻骨料混 凝土的骨料一基质界面黏结牢固，具有一定的自养护功能水泥砂浆相的质量相对较好等因素 ，轻骨料混凝土抗有害介质侵入的能力也都较强。
2.2.5 耐火性好。轻骨料混凝土都是多孔性材料，导热系数和线膨胀系数都小于普通混凝土，热工性能较好， 所建造结构的保温、抗高温和耐火极限等性能均明显超过普通混凝土结构。一般建筑物发生 火灾时，普通混凝土耐火1h，而轻骨料混凝土耐火4h;在600e高温下，轻骨料混凝土能维持 室温时强度的85%，而普通混凝土只能维持35%～75%。
2.2.6 综合技术经济效益好。尽管轻骨料自身的价格比普通石子贵，导致轻骨料混凝土的单方造价高于同强度等级的普通 混凝土，但是由于其减轻了结构自重，缩小断面尺寸，增加使用面积，降低基础荷载而具有 显著的综合经济效益。国内外工程实践证明，在高层、大跨度的土木建筑工程中，采用轻骨 料混凝土可使工程造价降低10%～20%。根据美国咨询公司的使用经验，在沿海软土地基上建 造大型桥梁时即使不考虑桥梁后期维护费用的降低，使用轻骨料混凝土代替普通混凝土并经 过合理的设计，桥梁建设的直接投资将降低10%～15%。若考虑由于轻骨料混凝土桥梁的耐久 性相对较好等因素，进行桥梁使用寿命周期成本计算，节省的幅度将会更大。
3 结束语
通过对轻骨料及轻骨料混凝土的发展概况和特性分析，轻骨料混凝土满足利废、节能原则 ，具有良好的经济效益和社会效益，对于实现建材工业的建筑节能和墙体改革的目标具有积 极的推动作用。
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