轻质混凝土研究进展.pptx

Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（一）、概述（一）、概述（二）、采用轻质混凝土的意义（二）、采用轻质混凝土的意义（三）、轻质混凝土的工作性能研究（三）、轻质混凝土的工作性能研究（四）、轻质混凝土的配比研究（四）、轻质混凝土的配比研究（五）、主要问题（五）、主要问题（六）、结束语（六）、结束语目目 录Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（一）概述（一）概述 轻质混凝土是以硅酸盐水泥(或硫铝酸盐水泥、氯氧镁水泥)、活性硅.和钙质材料(如粉煤灰、磷石膏、硅澡土)等无机胶结料，集发泡、稳泡、激发、减水等功能为一体的阳离子表面活性剂为制泡剂，形成的双套连续结构的聚合物微孔轻质砼。砼终凝后气泡形成大量独立封闭的匀质微孔，形成蜂窝结构，降低体积密度和导热系数，提高热阻和隔音性能。根据使用功能的不同也可掺入填料和骨料(如砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、聚苯乙烯泡沫粒、膨胀珍珠岩等)，可设计成轻质超强和超轻砼。工程中应用的轻质混凝土分为“匀质”多孔性混凝土和轻骨料混凝土。1 1、定义和分类、定义和分类加气砼砖加气砼砖陶粒空心砖陶粒空心砖高强陶粒高强陶粒建筑陶粒建筑陶粒Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（一）概述（一）概述2 2、强度和密度、强度和密度（3 3）、高强轻骨料砼）、高强轻骨料砼日本 28天强度80MPa，密度2100Kg/m3 2 （1 1）、用于结构工程）、用于结构工程 强度：CL15CL50 密度：13001900Kg/m3 （2 2）、泡沫混凝土）、泡沫混凝土强度：0.4MPa10MPa 常用密度：3001200Kg/m3 超低密度：100300Kg/m3 Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（一）概述（一）概述3 3、力学和热工性能指标、力学和热工性能指标表表1:1:轻质混凝土和普通混凝土的主要力学和热工性能指标比较轻质混凝土和普通混凝土的主要力学和热工性能指标比较11图图1 1：轻质混凝土的密度和抗压强度的关系：轻质混凝土的密度和抗压强度的关系11轻质混凝土与普通混凝土的主要力学和热工性能指标比较轻质混凝土与普通混凝土的主要力学和热工性能指标比较材料种类密度kg/m3抗压强度N/mm2强度比值ft/fc弹性模量103N/mm2泊松比导热系数W/（mK）线膨胀系数10-6/K普通混凝土2200230020500.080.1225350.21.630.58630轻骨料混凝土1400190015300.100.1210180.21.160.29710加气混凝土500800380.080.101.52.20.20.140.318注:轻质混凝土的性能指标随密度而变化。Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（一）、概述（一）、概述（二）、采用轻质混凝土的意义（二）、采用轻质混凝土的意义（三）、轻质混凝土的工作性能研究（三）、轻质混凝土的工作性能研究（四）、轻质混凝土的配比研究（四）、轻质混凝土的配比研究（五）、主要问题（五）、主要问题（六）、结束语（六）、结束语目目 录Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（二）采用（二）采用轻质砼的意的意义1 1、轻质节能、轻质节能 一般可使建筑物自重降低25%，有些可达结构物总重的3040%。在民用建筑、海洋工程、桥梁工程等各行业中应用都有极大意义。2 2、保温隔热性能好、保温隔热性能好 通常密度等级在3001200Kg/m3 范围的泡沫混凝土，导热系数在0.08-0.3W/(m.K)之间，热阻约为普通凝土的1020 倍。3 3、隔音耐火性能好、隔音耐火性能好 泡沫混凝土属多孔材料，因此是良好的隔音材料，混凝土本身不会燃烧。4 4、其他、其他 低弹减震性好，耐久性好，Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（一）、概述（一）、概述（二）、采用轻质混凝土的意义（二）、采用轻质混凝土的意义（三）、轻质混凝土的工作性能研究（三）、轻质混凝土的工作性能研究（四）、轻质混凝土的配比研究（四）、轻质混凝土的配比研究（五）、主要问题（五）、主要问题（六）、结束语（六）、结束语目目 录Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（三）（三）轻质混凝土的工作性能研究混凝土的工作性能研究1 1、耐久性的研究、耐久性的研究 清华大学的孙德强、丁建彤、郭玉顺等通过比较采用高强或普通陶粒的轻骨料混凝土和普通混凝土在不同强度下水渗性和氯离子渗透性的差异，研究轻骨料渗透性的规律，并得出了混凝土强度等级相同时，采用高强或普通陶粒的轻质砼渗透性远远低于普通混凝土结论3。骨料种类编号水胶比28天强度/Mpa渗水高度/mm扩散系数/10-12m2/s高强陶粒半干myd0.4535.8223.12湿myw0.4532.6253.63普通碎石同强度mns0.5237.11127.05同配比mnp0.4548.7343.96普通陶粒半干mgd0.4527.9354.7湿mgw0.4525.2374.91表表2：LC30系列渗水高度及氯离子扩散系数对比结果系列渗水高度及氯离子扩散系数对比结果3Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（三）（三）轻质混凝土的工作性能研究混凝土的工作性能研究2 2、耐火性能研究进展、耐火性能研究进展 轻质混凝土的耐火性能与热工性能和力学性能有关。沈阳建筑大学的王晴、刘永军、刘磊等通过对国内外的相关研究的回顾，得出结论：与普通混凝土相比，轻质混凝土具有较佳的耐火性能，应用在建筑结构中，可增加耐火时间，提高建筑结构的安全水平4。台湾中心大学的张德育通过实验表明：当干燥的混凝土构件受到火害侵袭时，在低强度（20MPa）时，受8410 C火害后，轻质混凝土构件的抗压强度要比砼强度等级的普通混凝土高出38%，在高强度时更是高出50%，其耐火性能明显优于普通混凝土4。Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（三）（三）轻质混凝土的工作性能研究混凝土的工作性能研究3 3、抗震性能研究、抗震性能研究l 河北工业大学的戎贤、渠运国等通过对不同配筋形式轻骨料混凝土剪力墙抗震性能进行实验分析表明：轻质混凝土剪力墙的抗震受力变形性能良好，但破坏有突然性，通过配置少量的斜向钢筋，提高了变形的延性、变形能力和耗能能力5。图2：剪力墙曲线图5 图3：刚度退化随水平荷载的变化5Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（三）（三）轻质混凝土的工作性能研究混凝土的工作性能研究3 3、抗震性能研究、抗震性能研究表4：剪力墙曲线图5试件编号开裂荷载/KN开裂位移/mm屈服荷载/KN屈服位移/mm极限荷载/KN极限位移/mm延性系数=Um/UyLWC1158.91.396399.3210.892454.7923.6392.17LWC297.2612573.4.1113.872467.12344.0323.17表3：剪力墙试验数据5试件编号边缘构件总钢量/kg剪力墙总钢量/kg总钢量/kg钢筋增加百分比/%耗能能量/（kNmm）耗能提高百分比/%LWC183.3125.91109.22010750.780LWC283.3130.78114.0918.7920568.3691.32 结论：在水平荷载作用下，配有斜向钢筋网的轻质混凝土墙LWC2为弯曲破坏，配有横纵钢筋网的轻质混凝土剪力墙LWC1破坏为剪切破坏，LWC2与LWC相比较，钢筋用量增加 18.79%,耗能提高了91.32%，耗能提高比例是用钢量提高比例的4.86倍5。Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（三）（三）轻质混凝土的工作性能研究混凝土的工作性能研究3 3、抗震性能研究、抗震性能研究图4：塑性铰弯矩-转角变化6 图5：结构墩顶位移6l 长安大学的赵国辉、刘健新通过对轻质混凝土上部结构的高桥墩连续刚性桥的抗震性能进行对比分析，得出结论:轻质混凝土在地震力激励下，桥墩内力明显减小，墩顶位移及主梁端部位移明显减小，墩底塑性铰消耗地震能力减少30%，桥墩破坏程度明显降低6。Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（一）、概述（一）、概述（二）、采用轻质混凝土的意义（二）、采用轻质混凝土的意义（三）、轻质混凝土的工作性能研究（三）、轻质混凝土的工作性能研究（四）、轻质混凝土的配比研究（四）、轻质混凝土的配比研究（五）、主要问题（五）、主要问题（六）、结束语（六）、结束语目目 录Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（四）（四）轻质混凝土的配比研究混凝土的配比研究1 1、轻骨料的研究、轻骨料的研究（1）、欧洲应用最多的是膨胀粘土轻颗粒。欧洲和美国“特定密度混凝土”的采用2，在桥梁和石油平台的应用。（2）、日本研究高强度粉煤灰轻骨料，密度1800kg/m3 ，砼强度80MPa2。（3）、美国普遍使用预湿骨料进行结构骨料混凝土的泵送施工2。（4）、台湾彭予柱开展了淤泥再生高强度轻质骨料开发研究，并取得成功7 。（5）、甘肃省建材科研设计院田斌守进行了轻质高性能泥岩陶粒混凝土的研究8，并取得成功。（6）、上海交通大学土木工程系陈兵等对EPS轻质混凝土进行研究，并得出相关工艺和改进性能的相关方法9。Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（四）（四）轻质混凝土的配比研究混凝土的配比研究2 2、发泡剂及发泡技术、发泡剂及发泡技术（1）、广东工业大学化工系研究了一种泡沫混凝土砌块发泡剂10。（2）、中国建筑材料科学研究院房建所研制的型固体发泡剂10。（3）、同济大学材料科学与工程学院研制了一种高性能混凝土引气剂10。（4）、国外发泡剂多为蛋白型，具有较好的起泡性和稳泡性，做法固定，且有成熟的技术指标及测试方法10。技术指标：发泡剂 发泡倍数 沉降距 泌水量Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（四）（四）轻质混凝土的配比研究混凝土的配比研究3 3、掺合料的研究、掺合料的研究（1）、北京市市政工程研究院的催宁、王贯明等研究了LC45高强轻集料混凝土掺加磨细矿渣和粉煤灰后，在强度、收缩、抗冻、抗氯离子渗透性能以及弹性模方面的影响，提出了矿粉和粉煤灰复合应用于高强轻骨料混凝土中的合理方法和配比范围11。（2）、河北省张家口的金瑞江对脱硫石膏粉煤灰复合加气轻质混凝土性能进行了研究，得出了脱硫石膏粉煤灰复合加气轻质混凝土的合理发气剂掺量、温度湿度控制及养护时间等参数12。Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（四）（四）轻质混凝土的配比研究混凝土的配比研究4 4、配比应用、配比应用（1）、武汉市商品混凝土管理站的彭波等提出了超轻质混凝土的配置技术，采用正交试验方法成功制备出湿表观密度1450/m3 、28天抗压强度达23MPa、流动性大、匀质性好、无泌水离析的泵送超轻混凝土，并在武汉天河机场泵送施工应用13。（2）、甘肃省建材科研设计院的曹万智等进行了纤维增强微孔轻质混凝土系列墙体制品的研制开发，获得成功14。（3）、甘肃省建材科研设计院进曹万智等行了多功能微孔轻质混凝土复合砌块的研制开发，并获得成功15 。（4）、武汉理工大学王发洲等进行了新型轻质桥面混凝土的研究与应用，效果良好16。（5）、北方工业大学的姜德民等提出了利用废旧聚苯乙烯（EPS）泡沫塑料颗粒作为轻骨料，研制轻质混凝土吸声板，该板采用复合结构，具有良好的吸收低频和高频声波的性能17。Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（一）、概述（一）、概述（二）、采用轻质混凝土的意义（二）、采用轻质混凝土的意义（三）、轻质混凝土的工作性能研究（三）、轻质混凝土的工作性能研究（四轻质混凝土的配比研究（四）、轻质混凝土的配比研究（五）、主要问题（五）、主要问题（六）、结束语（六）、结束语目目 录Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（五）主要（五）主要问题1、密度低的泡沫混凝土强度偏低。、密度低的泡沫混凝土强度偏低。2、强度较高的轻质砼，需要采用高强陶粒和较多的水泥用量，、强度较高的轻质砼，需要采用高强陶粒和较多的水泥用量，价格较高。价格较高。3 3、较高强度的轻集料砼容易分层离析，工作性能差。、较高强度的轻集料砼容易分层离析，工作性能差。4、轻质砼容易开裂、吸水。、轻质砼容易开裂、吸水。5、与强度较高的砼结构组合后，由于温度线膨胀系数相差较大、与强度较高的砼结构组合后，由于温度线膨胀系数相差较大而强度较低，不能协调变形而容易发生开裂现象。而强度较低，不能协调变形而容易发生开裂现象。Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（一）、概述（一）、概述（二）、采用轻质混凝土的意义（二）、采用轻质混凝土的意义（三）、轻质混凝土的工作性能研究（三）、轻质混凝土的工作性能研究（四）、轻质混凝土的配比研究（四）、轻质混凝土的配比研究（五）、主要问题（五）、主要问题（六）、结束语（六）、结束语目目 录Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行（六六）结束束语 轻质混凝土目前在原材料选用和配比设计方面的基础研究工作已经成形并初具规模，其以优良的工作正在建筑领域扮演越来越重要的角色，随着国家节能推广的力度逐步加大，轻质混凝土的应用必将进一步广泛应用。但随着现有建筑对材料要求越来越高，轻质混凝土也需要进一步提高性能，以适应在更广泛的应用。主要如下：1、从循环利用资源入手，利用多种废弃资源，开发多种形式粗骨料，以降低造价，节能环保。2、开发价格低廉的高强度超轻粗骨料，并进行配比研究，提高低密度轻质砼的强度，降低高强度轻质砼价格，以拓宽轻质砼适用范围。3、进行泡沫剂及其他掺和料的综合研究，改善轻质混凝土的工作性能，以进一步推广轻质混凝土的应用。Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行1过镇海、时旭东 编著，钢筋混凝土原理，第一版。北京：清华大学出版社。2丁建彤、郭玉顺、木村薰，结构轻骨料混凝土的现状与发展趋势。混凝土，2000年第9期。3孙德强、丁建彤、郭玉顺，普通混凝土与采用不同陶粒的轻质混凝土的水渗性和氯离子渗透性比较。混凝土，2005年第二期。4王晴、刘永军、刘磊，轻质混凝土耐火性能研究进展。混凝土，2005年第12期。5戎贤、渠运国、李雨润、景荫，不同配筋型式轻骨料混凝土剪力墙抗震性能试验研究，自然灾害学报，2007年6月16卷3期。6赵国辉、刘健新，轻质混凝土连续刚构抗震性能分析。交通科学与工程，2009年9月第25卷第3期。7彭予柱，淤泥再生高强度轻质骨料开发。沈阳建筑大学学报，2010年11月第26卷第6期。8田斌守，轻质高性能泥岩陶粒混凝土的研究。水泥与混凝土。9陈兵、涂思炎、翁友法，EPS轻质混凝土性能研究。建筑材料学报，2007年2月第10卷第1期。10吴忠华、程开华、张振华，用于泡沫轻质混凝土中的泡沫剂的发展状况。江苏建筑，2011年第3期。11崔宁、王贯明、吴冰、曾新霞，矿物掺合料对轻质高强混凝土性能的影响。市政技术，2007年11月第25卷第6期。12金瑞江，脱硫石膏粉煤复合加气轻质混凝土性能研究。桥隧工程。13彭波、黄修林、丁庆军，泵送超轻质混凝土的制备与应用。施工技术，2008年6月第37卷第6期。14曹万智、王洪镇等，纤维增强微孔轻质混凝土系列墙体制品的研制开发。建筑砌块与砌块建筑，2004年NO.415曹万智、王洪镇等，多功能微孔轻质混凝土复合砌块的研制开发。新型墙体材料与施工，2003年7月。16王发洲、胡曙光等，新型轻质桥面混凝土的研究与应用。公路交通科技，2005年3月第22卷第3期。17姜德民、杜明军等，环保型轻质混凝土吸声板的研制。混凝土与水泥制品，2005年第6期。参考文献参考文献Oct 2011轻质混凝土研究进展轻质混凝土研究进展与 时 俱 进 博 学 笃 行=谢谢谢谢=