輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的制備及其性能研究

俞聯(lián)鋒，孟曉峰

（浙江省建材集團(tuán)有限公司，杭州310015）

1 引言

在工業(yè)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的背景下，能源消耗問(wèn)題成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。受到環(huán)保因素的限制，在砂石價(jià)格上漲的情況下，輕骨料混凝土預(yù)制中會(huì)遇到砂石供應(yīng)中斷等問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅會(huì)影響材料的生產(chǎn)效率，還會(huì)限制行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。而輕骨料混凝土具有輕質(zhì)、抗?jié)B、隔熱等特點(diǎn)，將其運(yùn)用在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。對(duì)輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行性能分析，研究其制備方法，有助于確定輕骨料混凝土的最佳配合比，保證材料的使用效果，使其滿(mǎn)足行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展需求。

2 輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的性能

2.1 抗壓性能

在輕骨料混凝土使用中，材料的容重越大，強(qiáng)度也就越大。一般情況下，影響輕骨料混凝土抗壓性能的因素包括：（1）砂漿強(qiáng)度。在輕骨料混凝土制備中，適當(dāng)提高砂漿強(qiáng)度，可以增強(qiáng)混凝土的黏結(jié)性，同時(shí)，可以提升材料的抗壓性能。（2）集料強(qiáng)度。根據(jù)輕骨料混凝土材料的特點(diǎn)，其強(qiáng)度在一定程度上取決于骨料強(qiáng)度。當(dāng)骨料強(qiáng)度提高時(shí)，輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度也會(huì)逐漸提高。（3）外加劑。在輕骨料混凝土材料中，適當(dāng)增加外加劑可以改善混凝土的性能，包括抗裂性能、防滲性能等[3]。

2.2 抗拉性能

對(duì)于濕潤(rùn)狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)的輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件，其抗拉強(qiáng)度的特點(diǎn)與普通混凝土相同，根據(jù)回歸分析法，輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系如（1）所示：

式中，ft為輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；fcu為輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件抗壓強(qiáng)度平均值。

3 輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

3.1 輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的特點(diǎn)，將其運(yùn)用在大尺寸裝配式預(yù)制構(gòu)件中，不僅可以提高構(gòu)件的生產(chǎn)效率，還可以降低吊裝、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，滿(mǎn)足行業(yè)的高質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)化發(fā)展需求。通過(guò)輕骨料混凝土一體化理念的運(yùn)用，可以開(kāi)發(fā)整體預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如通過(guò)工廠整體預(yù)制、裝飾成型、保溫等系統(tǒng)的一體化加工，保證建筑工程項(xiàng)目的完整性，同時(shí)，也可以逐步提升預(yù)制構(gòu)件的一體化生產(chǎn)效果。而且通過(guò)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)輕骨料混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝的一體化管理，提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率[1]。

3.2 輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)體系中在的問(wèn)題

輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)與管理過(guò)程中存在以下問(wèn)題：（1）管理制度內(nèi)容不全面。這種現(xiàn)象不僅會(huì)影響輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)效果，還會(huì)限制行業(yè)的持續(xù)化發(fā)展。（2）部分標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定時(shí)間相對(duì)久遠(yuǎn)，限制了輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的提高存在不利影響。（3）在環(huán)保政策的影響下，由于行業(yè)缺少統(tǒng)一的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)影響行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。因此，應(yīng)不斷完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化發(fā)展需求，結(jié)合建筑行業(yè)不斷發(fā)展的現(xiàn)狀，優(yōu)化材料配比方案，提升材料的使用效果。而且，在輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件配制及生產(chǎn)中，需要結(jié)合輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件材料的特點(diǎn)，確定輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，逐步提升輕骨料混凝土的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)材料使用及項(xiàng)目質(zhì)量提升的目的[2]。

4 輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的制備

4.1 原材料

在輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件制備中，原材料的選擇非常重要，其種類(lèi)及質(zhì)量要求為：（1）水泥通常選擇P·II52.5 硅酸鹽水泥；（2）礦粉為S95 級(jí)；（3）河砂為II 級(jí)中砂，細(xì)度模數(shù)為22.7；（4）陶粒主要分為3 種結(jié)構(gòu)，0～5 mm 淤泥陶砂，為圓球形顆粒；5～10 mm 陶粒，為碎石顆粒；10～20 mm 陶粒，為碎石顆粒；（5）減水劑。

4.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)中，需要對(duì)材料的干密度、抗壓強(qiáng)度及導(dǎo)熱系數(shù)等進(jìn)行試驗(yàn)。

4.3 輕骨料混凝土配合比

結(jié)合輕骨料混凝土材料設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)材料配合比進(jìn)行分析，在多次試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，輕骨料混凝土中的骨料存在容易上浮的問(wèn)題，而且一些新拌混凝土的包裹性不足，因此，輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的配合比設(shè)計(jì)中需要注意以下2 點(diǎn)：（1）由于輕骨料混凝土骨料的包裹性不強(qiáng)，應(yīng)采用0～5 mm的圓球形淤泥代替0～5 mm 不規(guī)則形狀的頁(yè)巖陶砂，之后添加不同級(jí)別的陶粒和礦粉改善輕骨料混凝土的包裹性，從而改善輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件性能。（2）由于輕骨料容易上浮，設(shè)計(jì)的材料配比中，應(yīng)摻入一定量的河砂，這種方法可以改善輕骨料混凝土的性能。一般情況下，在材料配比中，需要按照河砂∶陶砂=7∶3 的比例進(jìn)行配比。以高層裝配式建筑為例，在輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的材料配比中，其配合比控制可參考表1 內(nèi)容[5]。

表1 LC40 輕骨料混凝土各原材料含量kg·m-3

5 輕骨料混凝土的物理力學(xué)性能

與同等級(jí)C40 混凝土材料的力學(xué)性能相比，LC40 輕骨料混凝土的干密度降低了27%，材料的導(dǎo)熱系數(shù)降低了54%，彈性模量降低了37%。所以，在LC40 輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件具有自重輕、保溫效果好，滿(mǎn)足行業(yè)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求[6]。

5.1 輕骨料混凝土的耐久性

在輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件使用中，為了提升輕骨料的耐久性，應(yīng)注意以下內(nèi)容：（1）長(zhǎng)期的抗壓強(qiáng)度分析中，應(yīng)對(duì)不同時(shí)期的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行分析。實(shí)際檢測(cè)中，標(biāo)準(zhǔn)輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的28 d 抗壓強(qiáng)度為42.40 MPa、56 d 抗壓強(qiáng)度為43.70 MPa、90 d 抗壓強(qiáng)度的為44.10 MPa，數(shù)據(jù)表明，該種材料的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度趨于穩(wěn)定，可以建筑構(gòu)件進(jìn)行使用。（2）干燥收縮性能。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)LC40 輕骨料混凝土和C40 混凝土試件進(jìn)行分析可知，其28 d 干燥收縮率為0.319 mm/m，C40混凝土的28 d 干收縮率為0.723 mm/m，JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》要求輕骨料混凝土28 d 的干收縮率應(yīng)≤0.36 mm/m，因此，該種材料收縮性能滿(mǎn)足建筑要求，有助于減少裂縫的產(chǎn)生[7]。

5.2 抗碳化性能

空氣中的二氧化碳滲透到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部后，會(huì)和水泥及水化產(chǎn)物發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，使混凝土材料出現(xiàn)松散、開(kāi)裂問(wèn)題，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)逐漸降低，如果不能得到及時(shí)處理，會(huì)影響混凝土材料的耐久性[8]。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)LC40 輕骨料混凝土預(yù)制試件進(jìn)行碳化試驗(yàn)可知，試件的28 d 碳化深度達(dá)到了4.10 mm，C40 的普通混凝土的28 d 碳化深度達(dá)到了5.4 mm。根據(jù)JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》的要求，輕骨料混凝土的28 d 的碳化深度應(yīng)≤35 mm，因此，輕骨料混凝土的抗碳化性能可以充分滿(mǎn)足建筑工程對(duì)材料抗碳化的性能的需求[9]。

6 結(jié)語(yǔ)

在建筑行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，由于人們對(duì)建筑項(xiàng)目的功能性要求逐漸提高，輕骨料混凝土材料被應(yīng)用在工程項(xiàng)目中。為了更好地提高材料各項(xiàng)使用性能，研究輕骨料混凝土材料的性能非常重要。本文主要對(duì)輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的抗壓性能、抗拉性能、耐久性、抗凍性能、抗碳化性能進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，輕骨料混凝土材料可用于工程項(xiàng)目。在應(yīng)用過(guò)程中，需要結(jié)合建筑工程的實(shí)際要求確定輕骨料混凝土的配合比，逐步提升輕骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件的強(qiáng)度，從而提高工程項(xiàng)目的質(zhì)量，為行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供保障。