轻骨料混凝土的性能及抗震性能分析

《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ 51—2002，下简称规程）中规定，用轻粗骨料、轻砂（或普通砂）、水泥和水配制而成的干表观密度不大于1900kg/m³的混凝土，称为轻骨料混凝土。

轻骨料混凝土按细骨料不同，又分为全轻混凝土（粗、细骨料均为轻骨料）和砂轻混凝土（细骨料全部或部分为普通砂）。

1.轻骨料

轻骨料可分为轻粗骨料和轻细骨料。凡粒径大于5mm，堆积密度小于1000kg/m³的轻质骨料，称为轻粗骨料；凡粒径小于5mm，堆积密度小于1200kg/m³的轻质骨料，称为轻细骨料（或轻砂）。

轻骨料按其来源可分为工业废料轻骨料，如粉煤灰陶粒、自然煤矸石、膨胀矿渣珠、煤渣及其轻砂；天然轻骨料，如浮石、火山渣及其轻砂；人造轻骨料，如页岩陶粒、黏土陶粒、膨胀珍珠岩骨料及其轻砂。

轻粗骨料按其粒型可分为圆球型的，如粉煤灰陶粒和磨细成球的页岩陶粒等；普通型的，如页岩陶粒、膨胀珍珠岩等；碎石型的，如浮石、自然煤矸石和煤渣等。

轻骨料混凝土与普通混凝土在配制原理及性能等方面有很多共同之处，也有一些不同，其性能差异主要由轻骨料的性能所决定。轻骨料的技术要求主要包括堆积密度、颗粒的粗细程度及级配、强度和吸水率等，此外还对耐久性、安定性、有害杂质含量等提出了要求。

（1）轻骨料的堆积密度。轻骨料堆积密度的大小将影响轻骨料混凝土的表观密度和性能。轻粗骨料的堆积密度分为200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100十个等级；轻细骨料分为500、600、700、800、900、1000、1100、1200八个等级。

（2）粗细程度与颗粒级配。保温及结构保温轻骨料混凝土用的轻粗骨料，其最大粒径不宜大于40mm，结构轻骨料混凝土用的轻粗骨料，其最大粒径不宜大于20mm。

轻骨料的颗粒级配应符合表5-9的要求。轻砂的细度模数宜在2.3～4.0范围内。

表5-9 轻骨料的颗料级配

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（3）强度。轻粗骨料的强度采用“筒压法”测定。它是将轻骨料试样装入规定的承压圆筒内加压，取冲压模压入深度为20mm时的压力值，除以承压面积即为轻骨料的筒压强度值（MPa）。对不同密度等级的轻粗骨料，其筒压强度值应符合表5-10～表5-12的规定。

表5-10 超轻粗骨料筒压强度 （单位：MPa）

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表5-11 普通轻粗骨料筒压强度 （单位：MPa）

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筒压强度不能直接反映骨料的真实强度，是一项间接反映轻粗骨料颗粒强度的指标。因此，《规程》中还规定了采用强度等级来评定粗骨料的强度，轻粗骨料的强度越高，其强度等级也越高，适于配制较高强度的轻骨料混凝土。所谓强度等级即某种轻粗骨料配制混凝土的合理强度值，所配制的混凝土的强度不宜超过此值，高强度轻粗骨料的筒压强度及强度等级见表5-12。

表5-12 高强度轻粗骨料的筒压强度及强度等级 （单位：MPa）

（4）吸水率。轻骨料的吸水率很大，因此会显著地影响拌合物的和易性及强度。在设计轻骨料混凝土配合比时，必须考虑轻骨料的吸水问题，并根据1h的吸水率计算附加用水量。《规程》中对轻粗骨料的吸水率做了规定，轻砂和天然轻粗骨料的吸水率不做规定。

2.轻骨料混凝土的技术性能

（1）轻骨料混凝土的和易性。轻骨料具有颗粒体积密度小，表面粗糙，吸水性强等特点，因此其拌合物的和易性与普通混凝土有明显的不同。轻骨料混凝土拌合物黏聚性和保水性好，但流动性较差。若加大流动性则骨料上浮、易离析。同普通混凝土一样，轻骨料混凝土的流动性主要决定于用水量。由于骨料吸水率大，因而拌合物的用水量应由两部分组成，一部分为使拌合物获得要求流动性的水量，称为净用水量；另一部分为轻骨料1h吸水量，称为附加水量。

（2）轻骨料混凝土的强度。轻骨料混凝土的强度等级按其立方体抗压强度标准值划分，共分为LC15、LC20、LC25、LC30、LC35、LC40、LC45、LC50、LC55、LC60十个等级。

影响轻骨料混凝土强度的主要因素与普通混凝土基本相同，即水泥强度、水灰比与骨料特征。由于轻骨料强度较低，因此轻骨料混凝土的强度受骨料强度的限制。可见，选择适当强度等级的轻骨料来配制混凝土是最经济的。

（3）轻骨料混凝土的热工性能。轻骨料混凝土有着良好的保温隔热性能。随体积密度增大，导热系数提高。轻骨料混凝土按干体积密度分为600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900十四个等级，它们的导热系数一般为0.23～1.01W/（m·K）。由于轻骨料混凝土既有一定的强度，又有良好的保温性能，因此扩大了使用范围，轻骨料混凝土按其用途可分为保温、结构保温和结构三大类，见表5-13。

表5-13 轻骨料混凝土按用途分类

（4）轻骨料混凝土的变形性。轻骨料混凝土的弹性模量小，比普通混凝土低约25%～50%，因此受力变形较大，其结构有良好的抗震性能。若以普通砂代替轻砂，可使弹性模量提高。试验证明，轻骨料混凝土的收缩及徐变也较大。