轻骨料混凝土的研究进展与应用前景.pdf
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1、第 卷第 期 年 月应 用 化 工 .收稿日期:修改稿日期:基金项目:“十三五”国家重点研发计划()吉林省科技发展重点研发计划项目()作者简介:肖力光()男吉林长春人吉林建筑大学二级教授博士博士生导师从事新型建筑材料研究 电话:.通信作者:陈喜昌()男在读硕士研究生 电话:.轻骨料混凝土的研究进展与应用前景肖力光陈喜昌(吉林建筑大学 材料科学与工程学院吉林 长春)摘 要:介绍了轻骨料混凝土的特性分析了轻骨料配合比设计方法综述了国内外近年来不同轻骨料混凝土受各因素影响的性能研究进展探究了轻骨料混凝土的微观表象指出了轻骨料混凝土存在的如工作性较差、可泵送性易受阻等缺陷不足给出了合理建议对轻骨料混凝
2、土的未来发展方向和应用前景做出了展望关键词:轻骨料混凝土性能微观结构研究进展应用前景中图分类号:.文献标识码:文章编号:()():.:混凝土是土木工程建设领域用量最大、应用最为广泛的复合材料数据显示 年全国商品混凝土产量 万 增长.增速同比提高 个百分点可见混凝土需求仍然强劲 但是随着时代的发展工程建设越来越趋向多样、一体、大型和复杂化使得工程对混凝土强度、承载力等提出了更高的要求同时由工业废弃物带来的环境和能耗问题已较为严重而建筑材料还要每年消耗天然骨料 亿 亿 环境问题更为突出亟待解决 轻骨料混凝土由于其自重相对较轻在大跨度桥梁工程结构以及高层建筑结构中能够有较好的应用 另外轻骨料混凝土还
3、具有轻质、高强、保温性好、抗震性好、耐久性良好等特性 基于结构可靠性和材料低碳性要求这两点研究轻骨料混凝土是非常有必要的 轻骨料混凝土配合比设计方法研究混凝土配合比设计是混凝土材料科学中最基本且最重要的一个问题直接关系到所研究材料性能的好坏 普通混凝土配合比设计方法主要是基于绝对体积法和假定容重法的半理论半经验设计方法 轻骨料混凝土配合比设计与普通混凝土几乎并无差异轻骨料混凝土技术规程()给出了两种配合比设计方法分别是松散体积法和绝对体积法牛建刚等采用最紧密堆积理论和浆体膜厚理论作为理论支撑对高强轻骨料混凝土基础配合比进行设计并在测定多元粉体材料和多元骨料体系的最佳搭配比例时分别采用最小需水量
4、法和紧密堆积法配制的混凝土均符合设计要求 丁波等以颗粒最紧密堆积原理()配合比设计法为基础同时采用真空搅拌技术改善孔结构后成功配制出了表观密度 且性能良好的轻骨料混凝土 等提出了一种基于植物骨料的混凝土配合比设计方法 其原理是确定特定实施方式植物骨架的堆积密度然后对占据颗粒间剩余孔隙体积的黏结剂膏体配比 对于给定体积的空气(和添加量)根据 定律调整水泥和有效水的数量以实现目标性能 等提出了以砂浆膜厚为关键技术指标的新型配合比设计方法 该方法将混合料设计过程分为基于砂浆流变特性的自密实性能设计和基于应用化工第 卷砂浆有效水灰比规则的强度设计 等采用了一种新型轻集料配合比设计法即中心复合设计法()
5、研究此法对轻质高强混凝土()的性能影响发现在此法上加入中空玻璃微球()能有效降低 密度而不损失强度 不同因素对轻骨料混凝土性能的影响.纤维影响纤维具有桥接、增强、增韧作用作用机理主要是基于复合材料力学理论和纤维间接理论而且纤维还能改变轻骨料混凝土的工作性能和力学性能等目前许多学者进行了研究并取得了以下研究成果王子在轻骨料混凝土中加入聚乙烯 醇()纤维通过实验得出 纤维的掺入会产生桥接使轻骨料混凝土早期抗压强度和劈裂抗拉强度显著提高 张学元等利用试验研究后得出稻草纤维能提高粉煤灰陶粒轻骨料混凝土拉压比并随纤维含量增加而增大稻草纤维与其他纤维增韧效果相近由于缺陷需要 和其他工艺对稻草纤维改性处理
6、黄正峰等在核桃壳轻骨料混凝土中加入塑钢纤维发现劈裂抗拉强度和抗冲击韧性显著提高并指出当掺量为.时提升性能最高 潘柏通过试验探究发现单掺玄武岩纤维、玄武岩钢混杂纤维均不同程度提高了轻骨料混凝土抗压强度且单掺纤维的提高效果低于混杂纤维在掺量为 时为最优 单掺强度提高了.而混掺提高了.通过实验发现适当的 纤维掺入对煤矸石轻骨料混凝土的微观孔隙结构特性和宏观力学性能有明显的改善作用 等在高强轻骨料混凝土分别掺入 种不同的钢纤维发现微钢纤维在力学性能上的增强性能最好在纤维含量相同的情况下在增韧效果方面微钢纤维 端钩钢纤维 波纹钢纤维综合考虑和易性、力学性能和韧性后建议微钢纤维体积分数为.大尺寸钢纤维体积
7、分数为.等通过实验得出改性玄武岩纤维火山渣轻骨料混凝土的抗弯强度比非纤维混凝土提高了 抗压强度提高了 韧性提高了 力学性能得到了改善把碳化处理后的秸秆纤维掺入火山渣混凝土中抗折强度和抗折比明显提高同时也大大提高了火山渣轻骨料混凝土的抗冻性能使其冻融循环次数可达 次耐久性能提升 等通过实验得到的结果表明玄武岩纤维和聚丙烯纤维均可提高轴向抗压强度且在相同体积分数下前者的提高效果优于后者.玄武岩纤维和.聚丙烯纤维改善了轻骨料混凝土的抗压韧性行为.掺合料影响刘俊龙通过实验证明双掺矿物掺合料对轻骨料混凝土的流动性提高作用显著同时也能提高其抗冻和抗渗性能但对收缩和抗碳化会产生不利的影响 陈茜等发现把偏高岭
8、土加入到陶粒轻骨料混凝土中后其抗压强度、劈裂抗拉强度有所增强并在掺量为 时抗压、劈裂抗拉强度分别上涨了.达到最高 唐鹏在轻骨料混凝土添加两种矿物掺合料发现掺料可以提升耐久性并且当矿物掺合料在 粉煤灰和矿渣粉质量比在 时轻骨料混凝土的耐久性能最佳但对于收缩不利 另外肖力光等研究发现适当掺量硅藻土能大幅提高普通混凝土的 抗压强度而辛宇等发现改变硅藻土掺量加入轻骨料混凝土中不仅能提升抗压强度还能使抗冻性得到明显改善 等采用慢冻法研究了矿渣微粉轻骨料混凝土抗冻性结果表明冻融循环后质量损失小冻融强度损失大同时由于矿渣粉的微填充作用能有效减少冻融循环对混凝土的破坏 等发现矿物掺合料的加入改变了轻骨料混凝土
9、的单位重量和吸水率使 值降低.提高了保温性能加 粉煤灰的混凝土隔热性能最大其次是添加 玻璃 粉的混凝土矿物掺合料隔热效率提高明显 等研究了用 和 粉煤灰()部分替代水泥后棕榈油熟料轻骨料混凝土的和易性当掺入 时和易性最佳即工作性能优越.外加剂影响肖力光、范雪等通过改性实验得出适量泡沫剂的加入使火山渣混凝土的抗冻性、抗渗性及热工性能有明显的提高并让微观界面过渡区更致密另外还改善了混凝土和易性 引气轻骨料混凝土中的轻骨料多孔性和引入的微小而互不联通的气泡起到“微养护”作用是抗冻性较好的主要原因 李书明等发现高分子增稠剂可以阻碍轻骨料的上浮使骨料分布均匀流动性也不降低屈服强度还能提高而且使耐久性能更
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