建筑材料之轻质混凝土.ppt
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1、新型混凝土材料 轻质混凝土轻质混凝土 概 述 轻质混凝土轻质混凝土(LC)(LC)定义:干表观密度定义:干表观密度1950kg/m1950kg/m3 3的混凝土,采用多孔轻质骨料配的混凝土,采用多孔轻质骨料配制而成,或采用特殊方法在混凝土内部造成制而成,或采用特殊方法在混凝土内部造成大量孔隙,使混凝土具有多孔结构。其保温大量孔隙,使混凝土具有多孔结构。其保温性能较好,主要用于保温、结构保温或结构性能较好,主要用于保温、结构保温或结构材料。材料。copyrightNanFei2008轻质混凝土的种类轻质混凝土的种类以表观密度较小的粗轻骨料、轻砂、水泥和水配制而成的混凝土。在混凝土砂浆或净浆中引入
2、大量的气泡而制得的混凝土。在轻骨料混凝土和多孔混凝土的基础上发展起来的混凝土由骨料粒径相近的粗骨料、水泥和水为原材料配制而成。轻骨料轻骨料混凝土混凝土轻骨料轻骨料多孔混多孔混凝土凝土 多孔多孔混凝土混凝土 大孔大孔混凝土混凝土copyrightNanFei2008轻骨料混凝土copyrightNanFei2008 一、概述一、概述二、原材料组成二、原材料组成三、技术性能三、技术性能四、配合比设计四、配合比设计五、工程应用五、工程应用发展概况 轻质混凝土是一种发展史近80年的新型建筑材料,工程上最常使用的轻质混凝土是轻骨料混凝土和加气混凝土等,这些材料对高层和超高层建筑的发展起着非常重要的作用。
3、竣工于1974年的希尔斯大厦 美国是轻骨料混凝土应用最早、最广泛的国家之一。20世纪70年代初期,美国的轻骨料产量已经达到1800万立方米,并且以每年5%8%的速度递增,轻骨料的质量并不断提高,使轻骨料混凝土越来越多运用于承重结构。copyrightNanFei2008发展概述(国外篇)前苏联于1955年在莫斯科建成了第一个粘土陶粒中间试验厂,随后在全国迅速推广应用,成为世界上第一大轻骨料生产国。丹麦于1959年首先生产超轻陶粒,成为当今世界上人均产量最多的国家。德国和日本是当今世界上天然轻骨料参量最高的国家。目前,国外轻骨料混凝土正向着高强方向发展,现已配制出6080MPa的轻质高强混凝土。
4、copyrightNanFei2008发展概述(国内篇)我国于1956年开始研制人造轻骨料。1958年前后许多地区的试制和生产黏土陶粒、页岩陶粒和粉煤灰陶粒。1966年在天津建成了第一个年产5万立方米的粉煤灰陶粒厂。到目前为止,全国已建成黏土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒、膨胀矿渣珠和大颗粒膨胀珍珠岩等各种轻骨料厂30余个,总设计年产能力达200万立方米,全国已建成轻集料混凝土建筑约1000万平方米。copyrightNanFei2008目前,我国在轻骨料混凝土的应用正向着轻质、高强、多功能方向发展。一、概述copyrightNanFei2008 定义:轻骨料混凝土技术规程(JGJ51-2002)
5、用轻粗骨料、轻细骨料(普通砂)、水泥胶凝材料和水,按一定比例配制而成的混凝土,其表观密度不大与1950kg/m3者,称之为轻骨料混凝土。(Light Weight Aggregate Concrete)分类:按用途用途不同分类按混凝土密度密度等级分类按细骨料细骨料不同分类按粗骨料粗骨料不同分类 各国规范对轻骨料混凝土的定义一、概述copyrightNanFei2008 用于保温的混凝土密度小、强度低;用于结构的混凝土密度大、强度高。一、概述copyrightNanFei2008 密度等级密度等级干表观密度的变化范围干表观密度的变化范围密度等级密度等级干表观密度的变化范围干表观密度的变化范围60
6、056065013001260135070066075014001360145080076085015001460155090085095016001560165010009601050170016601750110010601150180017601850120011601250190018601950 轻骨料混凝土密度等级(JGJ512002)轻骨料混凝土按细骨料种类分类(JGJ512002)混凝土名称混凝土名称细集料种类细集料种类全轻混凝土细集料全部用轻砂,如粉煤灰、岩砂与陶砂等轻砂混凝土细集料部分或全部采用普通砂 轻骨料混凝土按粗骨料种类分类(RELEM)copyrightNanFei
7、2008 混凝土种类混凝土种类粗骨料种类粗骨料种类轻骨料混凝土轻骨料混凝土混凝土名称表观密度抗压强度/Mpa天然轻骨料混凝土浮石火山渣多孔凝灰岩浮石混凝土火山灰混凝土多孔石灰岩混凝土1200180015.020.0工业废料轻骨料混凝土炉渣碎砖自然煤矸石膨胀矿渣珠炉渣混凝土碎砖混凝土煤矸石混凝土膨胀矿渣混凝土1600180020.030.0粉煤灰陶粒粉煤灰陶粒混凝土1750190040.050.0人造轻骨料混凝土膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩混凝土800140010.020.0页岩陶粒黏土陶粒页岩陶粒混凝土岩土陶粒混凝土800140030.050.0 copyrightNanFei2008 浮石火山渣多孔
8、凝灰岩copyrightNanFei2008 浮石火山渣多孔凝灰岩膨胀矿渣珠粉煤灰陶粒自然煤矸石copyrightNanFei2008膨胀珍珠岩粘土陶粒页岩陶粒二、原材料组成copyrightNanFei2008 水 泥 品种 强度轻骨料 结构表面特征及颗粒形状 骨料颗粒级配及最大粒径 堆积密度 强度及强度等级 吸水率与软化系数掺合料拌合水外加剂二、原材料组成copyrightNanFei2008 p水泥轻骨料混凝土本身对水泥无特殊要求,在选择水泥品种和强度等级时,主要应根据混凝土和耐久性的要求进行。由于轻骨料混凝土的强度可以在一个很大的范围内(550Mpa)变化,所以不宜用高强度等级的水泥配
9、制低强度等级的轻骨料混凝土,以免影响混凝土拌合物的和易性。如果由于各种原因的限制,必须采用高强等级的水泥配制低强度等级的轻骨料混凝土时,可以通过掺加适量的粉煤灰粉煤灰进行调节。决定混凝土力学性能的三要素决定混凝土力学性能的三要素:骨料的性能、硬化水泥浆体的性能和水泥石的黏结性能。普通混凝土,骨料强度通常大于水泥石强度,骨料与水泥石的界面区是最薄弱环节。轻骨料混凝土,骨料强度往往小于水泥石强度,因此轻骨料混凝土往往产生骨料破坏。骨料轻强度是混凝土强度的决定因素。(轻骨料与水泥石的相对强度)二、原材料组成copyrightNanFei2008p轻骨料的强度和强度等级1.筒压强度I.我国规定用筒压法
10、测定粗骨料的强度;II.不是极限抗压强度,只是反映骨料颗粒强度的相对强度;III.试验证明,轻骨料的筒压强度与其松散表观密度密切相关。注:注:将粒级为10mm20mm的粗骨料放入面积为100mm2的桶内做抗压试验,将压入深度2cm对应的压强作为筒压强度。二、原材料组成copyrightNanFei2008p轻骨料的强度和强度等2.强度标号 通过轻骨料混凝土受载时的破坏特征来说明轻骨料混凝土合理强度的物理意义。三、技术性能copyrightNanFei2008(一)力学性能1.强度和强度等级轻骨料混凝土的强度等级与普通混凝土一样,也是以150mm 150mm 150mm的立方体28天抗压强度标准
11、值作为数值标准的,而且与普通混凝土相对应,轻骨料混凝土可以划分为CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50等11个等级。轻骨料混凝土强度增长规律与普通混凝土增长规律相似,但是也有不同。当轻质混凝土强度较低(CL15),强度增长规律与普通混凝土相似,但是随着强度的提高,早期强度与同种水泥配比的同强度普通水泥混凝土相比也更高,例如CL30的轻骨料混凝土的7天抗压强度可达到28天抗压强度的80%以上。2.密度和密度等级三、技术性能copyrightNanFei2008(二)变形性能1.弹性模量混凝土的弹性模量取决于混凝土的骨料和硬
12、化水泥浆体的弹性模量及骨胶比,由于轻骨料的弹性模量比普通混凝土的砂石低,所以轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低。根据轻骨料的种类、轻骨料混凝土的强度及骨料在混凝土中的配比不同,其弹性模量一般比普通混凝土低25%50%,并且随着混凝土强度等级越低,弹性模量比普通水泥混凝土低得越多;轻骨料的密度越小,其弹性模量也随之减小。2.徐变弹性模量大较大的混凝土,其徐变相应也比较小,所以轻骨料混凝土的徐变也比普通混凝土大。根据材料试验证明,CL20CL40的轻骨料混凝土徐变值,比C20C40普通混凝土的徐变越大15%40%。三、技术性能copyrightNanFei2008(二)变形性能1.弹性模量混凝土
13、的弹性模量取决于混凝土的骨料和硬化水泥浆体的弹性模量及骨胶比,由于轻骨料的弹性模量比普通混凝土的砂石低,所以轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低。根据轻骨料的种类、轻骨料混凝土的强度及骨料在混凝土中的配比不同,其弹性模量一般比普通混凝土低25%50%,并且随着混凝土强度等级越低,弹性模量比普通水泥混凝土低得越多;轻骨料的密度越小,其弹性模量也随之减小。2.徐变弹性模量大较大的混凝土,其徐变相应也比较小,所以轻骨料混凝土的徐变也比普通混凝土大。根据材料试验证明,CL20CL40的轻骨料混凝土徐变值,比C20C40普通混凝土的徐变越大15%40%。三、技术性能copyrightNanFei2008
14、(二)变形性能3.收缩变形轻骨料混凝土的收缩变形一般大于同强度等级的普通混凝土,其原因与混凝土的徐变类似,其主要原因是轻骨料混凝土中的水泥用量较大,从而产生的化学收缩也较大。另外,轻骨料混凝土干燥收缩也比普通混凝土大。干燥条件下,轻骨料混凝土的最终收缩值为0.41mm/m,为同强度等级的普通水泥混凝土的15倍。4.温度变形轻骨料混凝土的温度变形与同强度等级的普通水泥混凝土相差很小。三、技术性能copyrightNanFei2008(三)热物理性能由于轻骨料混凝土保温性能良好,常被用作保温隔热材料,因此其热物理性能是轻骨料混凝土及其重要的性能。指标:导热率、比热容、导温系数和传热系数。影响因素:
15、材料组成的化学成分、结构和含水状况。(四)抗冻性能抗冻性能是评价轻骨料混凝土耐久性的重要指标。影响因素:水灰比、水泥用量。(五)抗碳化性能轻骨料混凝土的抗碳化性是通过快速碳化试验方法来进行的,其28天碳化深度必须满足相应的要求。四、配合比设计copyrightNanFei2008 p配合比设计的特点轻骨料混凝土配合比设计,与普通混凝土相比,具有以下几个方面的特点:1.除了满足强度、和易性、耐久性和经济性的要求外,还必须满足表观密度的要求,以达到限制轻骨料混凝土容重的目的。2.轻骨料混凝土的强度,不但取决于水灰比,而且骨料强度和体积含量对其也有很大的影响。3.由于轻骨料呈多孔结构,因此必须充分考
16、虑其吸水对混凝土性能的影响。主要原则:提高轻骨料混凝土的强度和降低 其表观密度。(轻质高强轻质高强)四、配合比设计copyrightNanFei2008 p提高轻骨料混凝土强度的措施提高轻骨料混凝土强度的措施采用较高强度等级的水泥;选用圆球形的,颗粒级配良好的,筒压强度较高的陶粒,作为配制轻骨料混凝土的粗骨料采用普通中砂作为细骨料,或者在轻砂中掺入一定比例的普通砂(约占细骨料总量的20%30%为宜)选用最大粒径不大于20mm的轻粗骨料 正确选择混凝土的水灰比,使之具有符合施工所要求的和易性指标的最小水灰比选择与轻骨料混凝土拌合物和易性相适应的浇筑成型与养护制度掺入适量的提高混凝土密实性的化学外
17、加剂,或掺入适量的火山灰质的磨细矿物掺合料四、配合比设计copyrightNanFei2008 pp降低轻骨料混凝土表观密度等级的措施降低轻骨料混凝土表观密度等级的措施降低轻骨料混凝土表观密度等级的措施降低轻骨料混凝土表观密度等级的措施选用圆球形的,表面孔隙少的,空隙率低的轻粗骨料选用圆球形的,表面孔隙少的,空隙率低的轻粗骨料在满足强度等性能指标的前提下,尽可能减少普通砂和水泥的用量在满足强度等性能指标的前提下,尽可能减少普通砂和水泥的用量在满足设计强度等级的前提下,选用较大粒径的轻粗骨料,但最大在满足设计强度等级的前提下,选用较大粒径的轻粗骨料,但最大粒径不得大于粒径不得大于40mm.40m
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