【2017年整理】新型建筑材料粉煤灰陶粒混凝土

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1、 粉煤灰陶粒混凝土及其抗震性能引言：2009 年，中国粉煤灰的产量达到了 3.75 亿吨，其体积可达到 4.24 亿立方米，相当于当年中国城市生活垃圾总量的两倍多。实践证明，在配制混凝土混合料时掺入一定数量和质量的粉煤灰，可达到改善混凝土性能、节约水泥、提高混凝土制品质量和工程质量、降低制品生产成本和工程造价的目的。粉煤灰陶粒混凝土表观密度轻相应强度高、弹性模量低、变形性能好、抗冲击性能优，因此粉煤灰陶粒混凝土建筑工程和桥梁工程的抗震性能好，实现粉煤灰变废为宝。粉煤灰陶粒概述粉 煤 灰 陶 粒 是 以 粉 煤 灰 为 主 要 原 料 (85%)左 右 ， 掺 入 适 量 石 灰 (或 电 石渣

2、 )、 石 膏 、 外 加 剂 等 ， 经 计 量 、 配 料 、 成 型 、 水 化 和 水 热 合 成 反 应 或 自 然 水硬 性 反 应 而 制 成 的 一 种 人 造 轻 骨 料 。 陶 粒 具 有 优 异 的 性 能 ， 如 密 度 低 、 筒 压强 度 高 、 孔 隙 率 高 ， 软 化 系 数 高 、 质 量 轻 ， 弹 性 模 量 低 ， 抗 变 形 性 能 好 、抗 冻 性 良 好 、 抗 碱 集 料 反 应 性 优 异 等 。 特 别 由 于 陶 粒 密 度 小 ， 内 部 多 孔 ， 形态 、 成 分 较 均 一 ， 且 具 一 定 强 度 和 坚 固 性 ， 因 而

3、具 有 质 轻 ， 耐 腐 蚀 ， 抗 冻 ，抗 震 和 良 好 的 隔 绝 性 （ 保 温 、 隔 热 、 隔 音 、 隔 潮 ） 等 多 功 能 特 点 。粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 主 要 生 产 方 法 ：方法 堆积密度kg/m筒压强度MPa吸水率 粒径 mm 生产性能分析回转窑法 8001000 68 4 22% 520 生产成本低，但产品密度大、生产线占地面积，大、机械化程度低、受气候影响大难以建没规模化生产线蒸汽养护 450600 2.03.5 15%20% 520 吃、灰量大，能耗少，生产法 成本低粉煤灰陶粒混凝土施工注意事项：1） 使 用 前 应 将 陶 粒 过 筛 ，

4、除 掉 粉 末 和 杂 质2） 冬 季 施 工 时 陶 粒 表 面 应 无 霜3） 施 工 前 做 陶 粒 吸 水 实 验 ， 求 其 1h 吸水量并在陶粒混凝土配比用水量中加入陶粒 1h 的吸水数量，若采用预湿工艺应扣除此水分。粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 抗 震 性 能 分 析粉煤灰陶粒混凝土的物理力学性能分析：实 粉 煤 灰 陶 粒 是 一 种 轻 质 、 表 面 坚 硬 内 部 多 孔 的 球 形 骨 料 ， 粒 径 小 于20mm。 我 们 使 用 的 粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 是 C25， 是 以 粉 煤 灰 陶 粒 为 粗 骨 料 、建 筑 砂 为 细 骨 料 、 水 泥

5、 和 水 配 制 而 成 。 使 用 建 筑 砂 可 以 增 加 混 凝 土 的 强 度 ，但 也 加 大 了 混 凝 土 的 容 重 、 陶 粒 骨 料 的 容 重 一 般 小 于 750kg/m， 天 津 市 第二 建 筑 工 程 公 司 采 用 的 陶 粒 实 测 中 710kg/m， 陶 粒 混 凝 土 的 实 测 容 重 为1800kg/立 方 米 ， 其 容 重 约 比 普 通 混 凝 土 降 低 20%30%。 以 粉 煤 灰 陶 粒为 骨 料 的 混 凝 土 ， 由 于 陶 粒 骨 料 内 部 多 孔 ， 其 强 度 低 于 碎 石 ， 但 也 由 于 其 多孔 及 吸 水 率

6、 较 高 ， 造 成 混 凝 土 的 内 骨 料 表 面 的 水 灰 比 偏 小 ， 而 在 骨 料 周 围 形成 一 个 强 度 较 高 的 硬 壳 ， 且 受 力 均 匀 ， 使 粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 的 强 度 有 所 提 高 ，部 分 弥 补 了 粉 煤 灰 陶 粒 骨 料 筒 压 强 度 偏 低 的 弱 点 。 陶 粒 一 般 按 其 松 散 容 重 的 高 低 来 区 分 其 用 途 ：1） 松 散 容 重 小 于 300kg/m的 陶 粒 只 能 配 制 非 承 重 保 温 混 凝 土 。2） 松 散 容 重 为 300500kg/m的 陶 粒 可 配 制 C15 以

7、下 的 结 构 保 温 用 轻 混 凝土 。3） 结 构 用 的 高 强 轻 骨 料 混 凝 土 需 采 用 松 散 容 重 500750kg/m的 陶 粒 。 松 散 容 重 不 仅 能 反 映 陶 粒 轻 骨 料 的 强 度 ， 而 且 能 反 映 骨 料 的 颗 粒 容 重 、粒 形 、 级 配 、 粒 径 等 的 变 化 。 该 工 程 是 18 层 高 层 建 筑 ， 采 用 的 粉 煤 灰 陶 粒筒 压 强 度 大 于 5.5MPa， 球 形 粒 径 小 于 15mm。 陶 粒 的 松 散 容 重 与 筒 压 强 度大 于 5.5MPa， 球 形 粒 径 小 于 15mm。 陶 粒

8、 的 松 散 容 重 与 筒 压 强 度 的 相 关 分 析 如 下 ：R=0.48 ， 式 中 R粗 骨 料 的 筒 压 强 度 （ MPa） 粗 骨 料 的 松散 容 重 （ KN/m） 。 而 粉 煤 灰 陶 粒 骨 料 的 筒 压 强 度 与 混 凝 土 强 度 的 关 系 按 表2 选 用 ：表 2陶 粒 筒 压 强 度 MPa 混 凝 土 强 度4 C205.5 C257.0 C30粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 的 力 学 性 能 试 验 表 明 ， 按 破 坏 形 态 的 不 同 ， 其 强 度 分别 取 决于粗骨料强度或包裹粗骨料的水泥砂浆的强度。当粗骨料强度高于水泥砂浆强度

9、时，粗骨料同普通混凝土中的石子一样起骨架作用，应力主要通过粗骨料传递，水泥砂浆所传递的应力相对较少，但由于水泥砂浆相对较弱，破坏时裂缝首先在水泥砂浆中出现，破坏断面几乎全部发生在粗骨料和砂浆的粘结面上。而当水泥砂浆强度高于粗骨料强度时，水泥砂浆在混凝土中其骨架作用，应力主要通过水泥砂浆传递，粗骨料所传递的应力相对较小，由于粗骨料相对较弱，所以破坏时裂缝首先在粗骨料中出现，破坏断面几乎都发生在水泥砂浆与粗骨料同一断面上。当水泥砂浆强度和粗骨料强度比较接近时，破坏裂缝在水泥砂浆和粗骨料中同时痴线，破坏断面大部分发生在粗骨料与水泥砂浆粘结面上，小部分在砂浆与粗骨料同一断面上。粉 煤 灰 陶 粒 混

10、凝 土 抗 震 性 能 ：实 例 分 析 一 ： 1976 年 唐 山 大 地 震 后 ， 在 地 震 灾 区 砖 混 结 构 建 筑 大 都 倒 塌 的情 况 下 ， 几 十 栋 轻 骨 料 混 凝 土 建 筑 几 乎 完 好 ， 由 此 可 见 轻 骨 混 凝 土 材 料 抗 震性 能 是 很 好 的 。通 过 对 震 后 调 查 发 现 ， 建 筑 物 受 地 震 水 平 力 作 用 时 ， 房 屋 摇 动 ， 纵 横 墙 交接 处 必 然 产 生 较 大 拉 力 ， 四 角 尽 端 ， 纵 横 墙 相 连 处 刚 度 较 大 ， 吸 收 的 地 震 力也 较 大 ， 因 此 在 这 些

11、 部 位 容 易 出 现 裂 纹 。 在 地 震 水 平 力 作 用 下 各 板 间 不 会 产生 完 全 一 致 的 摆 动 ， 特 别 是 房 屋 上 层 搬 动 较 大 ， 在 楼 板 之 间 的 接 缝 灌 浆 比 较薄 弱 部 位 产 生 裂 纹 。墙 板 建 筑 自 重 一 般 为 700800 公 斤 /米 ， 比 砖 混 结 构 轻 一 半 ， 因 此 吸收 的 地 震 力 相 应 减 小 。 另 一 方 面 墙 板 强 度 高 ， 抗 剪 能 力 强 ， 结 果 在 节 点 部 位和 墙 板 与 基 础 、 墙 板 与 墙 板 的 拉 结 可 靠 ， 销 键 强 度 保 证

12、。 在 地 震 烈 度 为78 度 地 区 建 造 墙 板 建 筑 是 可 行 的 。保 证 墙 板 建 筑 抗 震 性 能 的 关 键 之 一 在 于 节 点 的 可 靠 性 。 1、 2、 3 号 楼（ 修 建 时 未 考 虑 抗 震 设 防 ） 的 节 点 是 墙 板 板 身 预 埋 钢 板 （ 与 板 内 主 筋 焊 接 ）通 过 钢 筋 或 钢 板 焊 接 而 成 ， 4 号 楼 （ 7 度 设 防 ） 是 板 内 伸 出 环 筋 套 在 一 起 ，内 设 四 根 竖 向 钢 筋 连 结 而 成 ， 震 后 表 明 这 两 种 节 点 都 比 较 好 。精 心 设 计 精 心 施 工

13、 ， 才 能 保 证 墙 板 的 强 度 。 节 点 的 连 结 ， 销 键 的 强 度 都是 关 键 因 素 ， 都 要 通 过 精 心 施 工 才 能 保 证 建 筑 物 的 质 量 。为 保 证 建 筑 物 的 整 体 刚 度 ， 墙 板 建 筑 的 楼 板 要 与 墙 板 有 可 靠 连 结 。 为 保 证 楼板 和 墙 体 组 成 的 空 间 体 系 刚 度 ， 提 高 其 抗 震 性 能 ， 墙 板 建 筑 采 用 大 楼 板 为 宜 。实 例 分 析 二 ： 粉 煤 灰 科 学 技 术 是 一 项 综 合 性 、 边 缘 性 科 学 技 术 。 其 技 术 的 可持 续 发 展

14、， 依 赖 于 其 它 学 科 的 最 新 进 展 。 若 能 合 理 利 用 ， 则 既 能 够 用 来 化 解粉 煤 灰 所 带 来 的 环 境 问 题 ， 又 能 够 将 其 作 为 一 个 新 兴 的 资 源 以 发 展 多 种 实 用性 产 品 。表 3粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 的 配 比1 m混 凝 土 中 各 种 材 料 用 量 /kg代 号水 泥 矿 渣 硅 灰 水 砂 陶 粒 石 子P 330.0 0 0 181.5 765 0 1016T 424.0 63.6 42.4 244.0 556 568 0注 ： 表 中 P 代 表 普 通 混 凝 土 ， T 代 表 粉

15、煤 灰 陶 粒 混 凝 土 ； 表 中 的 水 为纯 水 和 陶 粒 混 凝 土 中 水 的 总 和 ； 1 m混 凝 土 中 减 水 剂 的 用 量 为 5.3kg，引 气 剂 的 用 量 为 0.053kg。表 4由 表 4 可 知 ， 粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 和 普 通 混 凝 土 的 坍 落 度 相 差 不 大 ， 但 都能 满 足 流 动 性 要 求 。 虽 然 粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 的 3d、 7d 和 28d 抗 压 强 度 都 比普 汤 尼 盖 混 凝 土 的 小 ， 但 已 经 达 到 了 建 筑 用 混 凝 土 的 要 求 ， 且 粉 煤 灰 陶 粒 混凝

16、 土 的 后 期 强 度 增 长 势 头 好 。 表 5粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 和 普 通 混 凝 土 的 抗 震 性 能粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 的 性 能 （ 实 测 值 ）抗 压 强 度 /MPa代 号 混 凝 土 密 度/Kgm-3坍 落 度 /mm3d 7d 28dP 2389 195 35.8 57.9 65.7T 1835 180 25.9 41.2 52.8楼 层 层 间 位 移 /mm 加 速 度 /gal1 7.6 1923 12.8 2735 15.9 362普 通 混 凝 土7 18.5 4691 6.4（ 18.8%） 175（ 9.7%）3 10.2（ 25.5%） 261（ 5.0%）5 13.8（ 15.2%） 351（ 3.0%）陶 粒 混 凝 土 框 架7 15.9（ 16.4%） 492（ -4.9）注 ： 括 号 内 数 字 为 减 震 比 例结 语 ：在 地