摘要: 主要分析了轻集料混凝土砌块的特点及应用中的质量通病, 并提出了相应的预防措施。
关键词: 轻集料混凝土;通病;防治
中图分类号: TU522.3+3 文献标识码: A 文章编号: 1001- 6945( 2008) 04- 0049- 03
轻型高效保温材料的发展, 推动着我国的传统实心粘土砖墙体向轻集料混凝土小型空心砌块转变。轻集料砌块具有轻质、高强、保温隔热性能好、抗震性能好、生产效率高、生产成本低及便于施工等一系列优点, 近年来, 随着墙体革新与建筑节能的要求以及高层建筑的不断涌现, 轻集料砌块发展很快。但与树立落实科学发展观与建立节约型社会的要求还有很大差距,在日常的应用中出现不少质量通病, 严重影响了结构的安全使用, 有必要对其进行有效预防, 以促进轻集料砌块的进一步发展与完善。
1 轻集料混凝土的含义与特点
人造轻集料混凝土的生产始于20 世纪20 年代,从20 世纪50 年代至70 年代, 轻集料混凝土的应用逐渐广泛起来了, 美国与前苏联在相当长的一段时间内对轻集料混凝土的技术占有领先地位, 我国从1958 年也开始了这一领域的研究, 经过近40 多年的探索与发展, 也在这一领域占有一席之地,成为轻集料混凝土的生产与使用大国。
轻集料混凝土是指用轻集料和胶结材料配制而成的、干表观密度不大于1 950 kg/m3 的混凝土, 轻集料混凝土空心砌块墙体材料具有下述特点: ①表观密度小, 减轻结构重量, 进而节省承重结构材料; ②热工性能优于实心粘土砖和普通混凝土等墙体材料, 具有节能意义; ③原材料从集料到胶凝材料, 都可以使用并消耗大量的工业废料, 如粉煤灰等, 节约大量的砂、石、水泥等资源; ④耐火性能好。轻集料混凝土的耐火性能比普通混凝土提高四倍以上; ⑤耐久性能好。陶粒混凝土的抗冻性优于普通混凝土, 这对修建道路、桥梁等公用设施带来好处; ⑥施工适应性强。可以根据各种不同需要来生产不同容重和强度的人造轻集料, 来配制不同容重和强度的轻集料混凝土。
轻集料混凝土首先应用在楼板、屋面板和墙体( 墙板或空心砌块) 。这三种材料的混凝土体积用量占整个建筑工程混凝土用量的90%左右, 据统计, 每1 000 m2建筑以红砖作墙体材料时, 重量高达50 t, 要占建筑物重量的40%～65%。建筑物自重减轻, 则在基础费用上,特别对那些地基地质不好的地方, 采用桩基础或满堂基础的多层和高层建筑的基础费用可以大大地节约。用轻集料混凝土后, 仅基础费用减少10%～15%, 若以工业废料来生产人造轻集料还可综合利用工业废料,变废为宝。所以轻集料混凝土的使用前景十分广泛, 大有可为。正因为如此, 再加上价格低廉的市场优势, 使之成为我国应用最广泛的墙体材料之一。
2 应用中的问题与质量通病
随着轻集料混凝土的广泛使用, 出现了许多的问题与质量通病, 主要有以下几类:
2.1 工艺设备落后
在人造轻集料生产工艺和设备的研制方面. 虽然早已解决了超轻陶粒和高强陶粒的生产和质量问题,但与国外相比, 在工艺和设备方面差距却是较大的。我国的陶粒厂不仅生产规模小, 产量低, 而且能耗大, 污染严重, 设备简陋。早在20 世纪70 年代, 国外的人造轻集料生产厂已向大型化方向发展。现在一些年产50万m～100 万m 的陶粒厂已屡见不鲜, 而我们年产5 万m 以上的陶粒厂在全部陶粒厂中仅占l0%左右。对20世纪90 年代来的一些新工艺, 包括无胶结料的全粉煤灰轻集料, 不吸水或吸水很少的高性能轻集料, 及人造轻集料生产的大型化和全自动化等的研究. 都还未能引起普遍关注, 真正列入我们的议事日程。
2.2 新技术研究进展缓慢
我国陶粒生产工艺与设备方面与国外存在着较大差距; 在轻集料新品种、新技术的研究与应用方面差距更大了。长期以来, 我国的轻集料混凝土主要在一般工业与民用房屋建设中应用, 且较多是用在小砌块和条板的墙体中, 在高层建筑和大跨度的桥梁中应用则很少。虽然, 现在也能配制出抗压强度达70 MPa 的结构轻集料混凝土, 但在工程中实际只用到40 MPa。在桥梁工程中的应用近几年虽有所突破, 但最大跨度仅达35 m。使用轻集料混凝土的工程(包括桥梁、桥面板、承台、桥墩、基础)和在旧桥改造中(修复、加固、加宽等)应用仍然很少。在采油平台、水上漂浮物、船坞等特殊工程中应用更未见有所突破。高强轻集料新品种、高性能轻集料的研制和应用进展缓慢。在工程施工中, 混凝土的浇灌技术, 大量仍采用常规的方法, 泵送混凝土技术应用很少, 尚未能适应现代化施工的要求。
2.3 出厂产品质量低下
轻集料混凝土抗压强度等级偏低, 超过3.5 MPa的不多; 吸水率偏高, 小于15%的不多; 相对含水率偏高; 现场产品的破损率较高, 有一些厂家的要超过3%; 砌块规格系列主规格尚可, 但副规格( 配砖) 不配套,造成使用不便; 砌块孔型单调, 多为单排孔, 对提高保温性不利; 有关此类产品的施工规程及生产厂提供的说明书等尚不完备; 应用此产品的墙体有产生裂纹的情况。
以上的问题已经严重影响了轻集料混凝土砌块的推广应用和人民的生命财产安全, 必须采取有效措施加以改进和控制。
3 应用中的改进措施与预防
3.1 合理选择原料
因地制宜地利用天然轻集料, 如天然浮石、火山渣等堆积密度小, 抗压强度高, 利于生产轻质高强的产品。使用粘土陶粒、页岩陶粒等, 要尽量选择体积密度适中、吸水率低、简压强度较高、连续粒级且粒型系数较小的陶粒。使用单粒级的粗集料要配以细集料时, 要尽量使用陶砂, 尽量避免把粗集料破碎后使用。因为这样破坏了陶粒的结构, 增大吸水率, 导致产品的抗压强度等性能的降低。
3.2 合理使用高活性的掺和料
美国等世界工业发达国家生产轻质高强的空心砌块产品时, 是采用外掺硅粉或粉煤灰等技术途径实现 的。硅粉是我国比较紧缺和昂贵的材料, 但掺以高活性的粉煤灰或矿渣粉、沸石粉是既可行又经济的。因为这些掺和料( 或附加剂) , 一方面能填充混凝土基材甚至水泥浆中的微孔, 另一方面能与水泥水化析出的氢氧化钙反应生成硅酸钙胶体, 改善了界面状态, 提高了产品的湿度和耐久性。
3.3 选样适宜养护制度
砌块的养护工艺对砌块质量及应用砌块的墙体质量十分重要。建议养护方法是: 砌块成型3 h～6 h 后,表面以黑塑料布或草帘覆盖, 保温保湿养护, 以提高其早期强度; 1 d 后可以搬动码垛, 开始经常轻轻喷水保湿养护, 直至两周左右便可去掉表面的覆盖物; 此后自然养护至28 d, 使相对含水率符合要求。
3.4 严格施工管理
在有关用轻集料混凝土小型砌块框架结构填充墙的施工规范或技术规定尚不完善的情况下, 为确保工程质量, 必须依照《砌体结构设计规范》、《砌体结构工程质量验收规范》、产品标准《轻集料混凝土小型空心砌块》和生产厂提供的使用说明书等技术文件严格进行施工管理和工程质量控制。
4 轻集料混凝土的可持续发展
4.1 轻集料混凝土生产的可持续性
我国天然轻集料极为丰富, 产地又比较集中, 东北地区已发现15 处火山群, 一半以上集中在黑龙江省,据初步测算, 火山渣、浮石的储量达4 亿m3。从成本来看, 火山渣、浮石等比陶粒低1/3 左右, 很有发展前途。对煤矸石的利用是我国长期以来的重要课题。我国煤储量达1 600 亿t, 占世界的1/3, 现在年开采量在10亿t 以上, 居世界首位, 每年排出的煤矸石在1 亿t 以上。同时, 继续开发人造轻集料, 使陶粒生产设备向自动化、无污染的方向发展, 绿色超轻陶粒将成为生产量最大的人造轻集料, 绿色破碎型高强度高性能陶粒也将投入生产, 人造轻集料的成本将大幅度下降, 预计15～20 年后, 我国人造轻集料的年产量将达到5 000万t。
4.2 轻集料混凝土使用性能的改进
由于在轻集料混凝土中加入了钢纤维, 使轻集料混凝土的强度特性得以大大改善, 改善了轻集料混凝土的强度特性和抗冻、抗疲劳等耐久性。加入钢纤维还能使轻集料混凝土的冻融性能得以改善, 普通混凝土经300 次冻融循环后, 相对动弹性模量降低20℅左右, 而加入钢纤维的轻集料混凝土并没有劣化的征兆。
4.3 轻集料混凝土的经济性
虽然轻集料混凝土的价格比普通混凝土的价格高, 但从建筑物的整体成本来看, 由于轻集料混凝土质量轻, 所以采用轻集料混凝土还是具有综合优越性的。实践证明为适应建筑节能、墙体材料革新和住宅产业化发展的需要, 轻集料工业的发展仍应立足于充分利用丰富的天然资源和工业废渣, 遵循因地制宜、就地取材的原则, 走多品种发展的道路。对于应用广泛的轻集料混凝土砌块工程, 需要不断总结经验, 完善措施, 使其走上成熟化、规范化的道路。在轻集料混凝土的施工中, 针对质量通病的防治采取有效技术措施, 坚持严谨的施工组织管理, 才能使质量通病能够得到有效的控制。这些措施并非孤立的, 而是相互联系、相互制约的, 必须结合实际、合理采用才能起到良好的效果, 并为国民经济与社会发展作出更大的贡献。
参考文献:
[1] 李培基.轻集料混凝土[J].上海建材, 2001(2).
[2] 马雪英、张岩波、韩春来.轻集料混凝土性能分析及工程应用[J].特种结构, 2003(6).
