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1、轻骨料混凝土在桥梁中的应用及展望【内容提要】轻骨料混凝土具有轻质、高强、抗震和耐火等优点，并且变形性能良 好。轻骨料混凝土应用于建筑工程中在满足强度及其它性能要求的同时可大幅度减轻结 构物的自重，利用这一特性，在一些特殊的结构中轻骨料混凝土有非常重要的应用价值。【关 键 词】轻骨料混凝土 特征 施工工艺 应用1. 轻骨料混凝土的概念用轻粗骨料、轻砂（或普通砂）、水泥和水，必要时加入化学外加剂配置而成的， 干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土，成为轻骨料混凝土。轻骨料可以使用天然轻骨 料（如浮石、凝灰岩等）、工业废料轻骨料（如炉渣、自燃煤矸石等）、人造轻骨料（页 岩陶粒、粘土陶粒、粉煤灰陶
2、粒、膨胀珍珠岩等）等。由于工业废料轻骨料的性能指标 不易控制，所以轻骨料混凝土中常用人造轻骨料。2. 轻骨料混凝土的特征2.1 轻质、高强明显LC30以上的轻骨料混凝土的干表观密度通常介于15001900kg/m3之间，比相同 强度等级的普通混凝土轻25%40%。特别是表观密度在18501950kg/m3轻骨料混凝 土完全可以满足高强混凝土 LC40LC50的要求。轻骨料混凝土的这种高强、轻质特性 为建筑工程带来了显著的经济效益和社会效益。特别是对于恒载占大比例的桥梁来说， 使用轻骨料可以减轻自身重量，增大跨径，不仅可以满足通航能力日益增大的需求。同 时跨径的增大，减少了下部结构基础的数量，降
3、低了人工和原材料的使用费用。2.2 耐久性能好轻骨料混凝土使用的轻骨料为多孔结构。混凝土在非饱和状态下，轻骨料的多孔性 可以缓解水结冰而产生的膨胀压力，使轻骨料混凝土具有良好的抗冻性能。同时轻骨料 的“双微孔”微泵性能，使骨料-水泥浆界面粘结非常好，堵住了水路，改善了抗渗性 能，研究表明，与轻骨料混凝土相比，普通混凝土抗折耐侵蚀系数只有轻骨料混凝土的 66.3%。在碱骨料反应方面，尽管轻骨料也是一种碱活性骨料，因其表面含有大量 SiO2 玻 璃体，具有一定的火山灰活性。但因为轻骨料的多孔性可以缓解碱骨料反应形成的应力，从而使混凝土结构免遭破坏。2.3 良好的耐火性能建筑物发生火灾时，普通密度混
4、凝土耐火时间大约为lh,而轻骨料混凝土的耐火时 间可达4h。在600C高温下，轻骨料混凝土能保持常规强度的85%，而普通混凝土只能 保持35%75%。2.4 抗震性能强 地震力和梁桥的自重成正比关系。当桥梁梁体采用了轻骨料混凝土后，桥梁会因为其自重下降，降低地震力，且轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低，梁体的自振周 期将变长，其自振频率将变慢，从而消耗更大的外来能量。因而，采用轻骨料混凝土桥 梁抗震性能更好。2.5 综合技术经济效果好 尽管高强轻骨料混凝土单方造价比同强度等级的普通密度混凝土高，但由于其减轻了建筑物的自重、降低基础处理费用，缩小结构断面和增加使用面积，可降低工程造价 5%10
5、%，因而具有显著的综合经济效益。3. 轻骨料混凝土施工工艺：3.1 轻骨料混凝土配合比首先根据设计图纸确定合理的轻骨料混凝土配合比,在轻骨料混凝土强度、和易性、 密度满足设计要求的前提下，混凝土的出盘坍落度控制在210220mm、运输到现场在 入泵口坍落度不小于150160mm,混凝土从出厂到施工现场运输时间不宜超过30分钟。3.2 轻骨料在使用前 24 小时要采用水池浸泡的方法进行预湿处理，浸泡用水应采 用干净的自来水，控制水位高出轻骨料10cm。轻骨料在使用时应提前从水中捞出，检 测材料含水量调整施工配合比。3.3 轻骨料混凝土搅拌 轻骨料混凝土搅拌时，投料顺序及搅拌时间应按下列顺序严格执
6、行。陶粒+砂+水泥+粉煤灰（干拌30秒）+水（搅拌60秒）+减水剂（搅拌90秒）。3.4 轻骨料混凝土浇注： 轻骨料混凝土浇注时采用从低到高的浇注顺序，振捣应采用 50 振捣棒，插入点间距10cm，振捣时间控制在10秒左右。分层高度控制在30cm左右，“振动时间短，振动 间距短”是轻骨料混凝土振动成型时的操作原则。在振捣时和振捣后，下层陶粒由于上 部砂浆的阻挡不会浮上来，只有面层的陶粒容易产生露面现象，当出现露面现象时，可 用木拍及时将浮在表层的轻粗骨料颗粒压入混凝土内。若颗粒上浮面积较大，可采用表 面振动器复振，使砂浆返上，再做抹面。3.5 轻骨料混凝土养护混凝土浇筑成型后应及时覆盖和喷水养
7、护。严格控制拆模时间，保证 24 小时后拆 除模板，拆模后也应加强养护，湿养护时间不应少于 14 天。4. 在工程中的应用发达国家在轻骨料混凝土应用上已取得了丰富的成就和经验。美国已经用轻骨料混 凝土修建了几百座桥梁；挪威自1987年以来用轻骨料混凝土修建了11座桥梁，其中1998 年建成的 2 座悬臂桥在当时是世界上最长的 2 座悬臂桥，主跨分别为 301m 和 298m； 法国 Ottmarsheim 桥在 172m 主跨中间 100m 使用轻骨料混凝土；德国从 1967 年以来使 用轻骨料混凝土，如 Osnabrulck 的 85m 箱梁悬臂桥，1979 年建造的科隆跨域莱茵河的 主跨
8、185m 的弓形箱梁桥。我国早在 1950 年代就开始研究将轻骨料混凝土用于桥梁工程，1960年在河南平顶 山市建立了我国第一座陶粒混凝土公路拱桥，1968 年在南京长江大桥公路桥上采用粉煤 灰陶粒混凝土预制全桥的行车道板。 1988 年九江长江特大桥公路桥桥面板采用了 CL25-CL30 级的轻骨料混凝土。2000 年竣工的天津永定新河大桥是唐津高速公路跨越 永定新河的一座大型桥梁，其总长约 12km 的南北引桥院设计为普通混凝土预应力箱梁 结构，经优化设计后采用高强轻骨料混凝土取代普通混凝土，预应力钢筋混凝土箱梁跨 度由原来的 24m 增至 35m。5. 应用方向及前景正是由于轻骨料混凝土一些特点，在桥梁建设中有很好的发展前景，尤其是在多地 震、松软土地区，轻骨料混凝土具有非常高的性能优势。同时应用在桥梁拓宽中，能在 不改变下部基础的条件下加固、增加车道，具有非常广泛的市场前景。
