原标题：LC30全轻陶粒混凝土的工程应用

0前言

在既有桥的改造中，桥本身的设计荷载已经确定，若使用轻骨料混凝土代替普通混凝土，在满足强度要求的条件下，可以大幅减小桥的自重，从而减少梁的自重占设计荷载的比例。对轻骨料混凝土而言，影响混凝土强度的因素较多，主要为骨料强度、水胶比、砂率、水泥掺量及标号、粉煤灰掺量、骨料预湿时间等。因轻骨料混凝土振捣易造成骨料上浮，在配筋率高的混凝土构件中，保证混凝土的和易性使混凝土在浇筑过程中实现自密也是极其重要的。

1各影响因素的研究及分析

1.1骨料强度对强度的影响及分析

现阶段使用较多的轻骨料中大部分为页岩、黏土、粉煤灰锻烧而成。不同煨烧工艺生产出的骨料密度、强度均存在较大差异，同一厂家同种材质不同批次的产品差异足以影响到混凝土的质量。轻骨料质量的不稳定，带来了配合比的多变性，也制约了轻骨料混凝土的发展应用。

轻骨料混凝土强度上限由轻骨料的种类决定，骨料的强度越高，同种配比下混凝土的强度越高。这与普通混凝土有较大差异，普通混凝土的破坏主要是沿骨料的界面发生破坏，而轻骨料混凝土因为骨料的强度小于水泥浆块的强度，所以主要是骨料破坏。轻骨料是多孔结构，轻骨料混凝土也可以看作多孔结构。当混凝土受力时，在孔隙率高的断面易造成应力集中发生破坏，孔隙率高的位置往往为轻骨料，所以主要是从骨料处发生破坏。但轻骨料混凝土本身轻的特性也是源于骨料内部的孔隙，孔隙越多，质量越轻，同等材质下强度也更低。所以轻骨料混凝土要根据设计强度选择合适等级的陶粒进行试配才能发挥其轻质的作用，追求超高强度的轻骨料混凝土配置难度较大、成本较高。

1.2水胶比对强度的影响及分析

水胶比对轻骨料混凝土的影响主要体现在两个方面。一是对轻骨料混凝土强度的影响，水胶比减小混凝土的强度上升，这是因为过多的水分会使混凝土产生更多孔隙，影响其结构密实度；二是对混凝土工作性的影响，水胶比过小导致混凝土的工作性会变差，轻骨料混凝土不宜振捣，否则会造成骨料上浮、混凝土分层，所以保证混凝土优良的工作性，可以在不振捣或表面微振的情况下保证混凝土的密实度。因此，要提高混凝土强度的同时满足工作性要求，需要将水胶比控制在合理的范围内。

1.3砂率对强度的影响及分析

砂率的提高可以增加轻骨料混凝土的密实度，因为轻骨料自身的形状不规则、表面凹凸不平，细骨料可以填充密实粗集料之间的孔隙，提高混凝土强度。但过高的砂率不利于混凝土强度的增长，砂率过高则包裹骨料的胶凝材料减少，混凝土的强度会降低，因此，砂率也应控制在合理范围内，一般为45%左右。

1.4水泥用量及水泥标号对强度的影响及分析

提高水泥用量或水泥标号可以提升混凝土的强度，但是考虑到成本问题，水泥掺量不可能无限制增加，且增加水泥用量，就要减少集料用量，轻骨料混凝土大多有容重限制，必须使用一定数量的轻骨料才能达到设计容重，这也限制了水泥的掺量。当水泥标号及掺量都固定时，混凝土结构越致密，越不易造成应力集中。要使轻骨料混凝土结构致密，需要足够的凝胶材料包裹集料形成胶凝浆层。在水胶比固定的情况下，可以通过少量调整胶凝材料的量来调整混凝土的和易性。

1.5骨料预湿时间对强度的影响及分析

骨料预湿时间影响的是混凝土前期的强度，当陶粒预浸后再拌和，会导致陶粒周边的水灰比变大，导致前期强度偏低。若不对陶粒进行预浸湿处理，在拌和过程中部分水分会被陶粒吸收，导致水胶比发生变化。为保证混凝土的和易性，应当对骨料进行预湿，对于破碎型页岩陶粒来说预湿1h后基本达到饱和吸水状态。

2试验

2.1原材料

潍坊G206既有桥加固工程，利用既有梁体进行桥面改造，桥面系混凝土设计干表观密度不大于1600kg/m3，而以往配置的轻骨料混凝土干表观密度约为1900kg/m3，为降低容重，现将细骨料从河砂换成陶砂，进一步减轻混凝土的重量。工程选用的试配材料如下。

陶粒：湖北宜昌宝珠陶粒公司生产的5～20mm连续级配800级页岩陶粒，陶粒的各项物理力学性能见表1。

陶砂：江苏厚德陶粒有限公司700级页岩粉陶砂，陶砂的各项物理力学性能见表2。

水泥：山东铝业公司P・O52.5普通硅酸盐水泥。

粉煤灰：潍坊电厂I级粉煤灰。

矿粉：鲁丽特钢厂。

减水剂：淄博华伟WOF-AS。

2.2配合比及试配结果

根据以往LC30陶粒混凝土的配合比经验，将细骨料从河砂换成陶砂，试配7组不同的配合比，各组混凝土配合比明细见表3。记录不同配合比下混凝土关键参数、呈现的状态及试块28天抗压强度，试配结果见表4。

2.3配合比改良及试配结果

经前期试验，1、2组和易性差，5、6、7组强度较低;第3、4组强度较好，且干表观密度较小，在设计干表观密度不大于1600kg/m3的条件下，还有继续优化的空间。为保证混凝土的强度及和易性，在和易性良好且强度较高的第4组配比基础上试配第8、9组。第8、9组在保持第4组水胶比、砂率基本不变的条件下，增加水泥、矿粉、粉煤灰等胶凝材料的用量，提高混凝土的强度。混凝土二次试配配合比明细见表5，试配结果见表6。

根据轻骨料混凝土配置强度计算公式：

fcu，0≥fcu，k+1.645σ(1)

式中，fcu，0为轻骨料混凝土配置强度，N/mm2；fcu.k为轻骨料混凝土立方体抗压强度标准值，N/mm2，取轻骨料的设计强度等级值;σ为轻骨料混凝土强度标准差，N/mm2，LC20～LC35σ取5N/mm2，因此，LC30轻骨料混凝土强度为：

fcu，0≥30+8.225=38.225N/mm2(2)

第8、9组适配强度都符合要求，相比较之下第8组配比更经济，因此选定第8组作为本次既有桥改造工程轻骨料混凝土配合比。

3结论

通过试配确定的混凝土配合比干表观密度为1542kg/m3，符合设计干表观密度不大于1600kg/m3的要求，试配强度亦满足《轻骨料混凝土应用技术标准》(JGJ/T12-2019)规定。潍坊G206既有桥加固工程，设计将原桥面系普通混凝土全部凿除，使用轻骨料混凝土重新浇筑。在既有桥加固改造过程中，使用轻骨料混凝土比使用普通混凝土减轻了35%的重量，大幅减小桥的自重。桥梁动静载测试结果符合要求，为轻骨料混凝土在既有桥改造工程中的应用积累了经验。返回搜狐，查看更多

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