轻骨材工程应用主要问题

国外轻骨料混凝土在建筑工程上的应用，尤其是在桥梁方面的应用已经有了很成熟的经验，而在我国则作为一种新型建筑材料，研究相对较少，不管从应用研究水平还是生产规模，与发达国家相比都有较大差距。目前，在工程应用中还存在以下几个主要的问题。

轻骨材强度问题

轻骨料混凝土达到一定强度后，当继续增加水泥用量时，轻骨料混凝土的强度增加并不明显。同时，与轻骨料混凝土中水泥石的强度相比，轻骨料的强度偏低，这也限制了轻骨料混凝土强度的提高。总之，不可能与同类正常混凝土相比。

轻骨材收缩和徐变

轻骨料的含水率直接影响轻骨料混凝土收缩的发展速度，对徐变影响则较小。高含水率的轻骨料混凝土早期收缩小于相同强度的绿色混凝土，但最终收缩大于绿色混凝土；低含水率的轻骨料混凝土收缩始终大于绿色混凝土。轻骨料混凝土的徐变随混凝土强度增加而降低，徐变系数小于绿色混凝土，但由于轻骨料混凝土的弹性模量低于绿色混凝土，徐变应力仍可能大于绿色混凝土。水灰比在0.32～0.43的LC60~LC90的高强轻骨料混凝土的弹性模量比同强度绿色混凝土的低20%～30%。由于低弹性模量会产生较大的弹性应变，轻骨料混凝土在荷载下的总变形比绿色混凝土大，过大的收缩往往会造成结构物的开裂。在桥梁结构中一般都采用预应力，高强轻骨料混凝土的收缩徐变会造成预应力损失，将会对桥梁结构产生比较大的影响，此问题也急需解决。

轻骨材吸水问题

在当前人造轻骨料的生产工艺条件下制造出来的陶粒（含高强陶粒），其孔隙结构较差，不仅球状孔直径大，且开孔率高，分布不均匀，裂缝缺陷也较多，因而吸水率较大。这种吸水率高的陶粒，既不能适应现代泵送混凝土施工的要求，也因为施工前须泡水饱和预湿，给施工带来很大麻烦。因此，我们现在急需生产出一种具有更低吸水率，施工时不需预湿的人造轻骨料，即高强、低吸水率的轻骨料。

轻骨材泵送施工

目前，LC40～LC60的高强轻骨料混凝土已开始在工程上应用。但对轻骨料混凝土中骨料与胶凝材料易离析而影响泵送施工的问题并没有根本解决。泵送施工时，部分水泥浆中的水在压力作用下会渗入轻骨料中，降低了混凝土的工作性能。当水分由水泥浆渗入轻骨料中，混凝土的体积将轻微降低。因此，泵送轻骨料混凝土具有可压缩性，在泵压下表现为塑性。当增加泵压时，混凝土中的空气被压缩到轻骨料中，这也是泵送轻骨料混凝土具有可压缩性的原因。然而，当泵压降低和消失后，存在于轻骨料孔中的被压缩空气又会将轻骨料孔中的水分挤出。如果这种情况发生在泵管中，会导致混凝土拌制物泌水并会堵塞泵。

（1）轻骨料（陶粒）性能。粗骨料的级配和最大粒径：粉煤灰陶粒最大粒径为20mm；天然轻骨料为40mm；其他陶粒为30mm；不同用途的轻骨料混凝土对骨料级配的要求见表。

注：

1.不允许含有超过最大粒径2倍的颗粒；

2.采用自然级配时，其空隙率不大于50%。

（2）制备技术。匀质性控制技术是制备泵送轻骨料混凝土的关键，通过控制最大粗骨料粒径，提高水泥浆体黏度，大掺量粉煤灰可有效提高轻骨料混凝土的均质性，可配制出性能优良的大流态轻骨料混凝土。

（3）泵送技术。轻骨料混凝土易分层离析，坍落度损失快以及轻骨料在压力作用下会吸收混凝土中的水分而导致堵泵等问题。因此，应注意以下几点：

1)优选轻骨料是配制良好可泵性轻骨料混凝土的重要环节。

2)在满足强度要求的前提下，大量掺人粉煤灰，以增大胶凝材料用量，增加混凝土拌和物的黏聚性，改善混凝土拌和物流动性和保水性，并能一定程度上防止轻骨料上浮。

3)选择合适的混凝土外加剂。

4)混凝土搅拌前，宜将骨料浸湿。

轻骨料混凝土( Lightweight aggregate concrete)是指采用轻骨料的混凝土，其表观密度不大于1900kg/m³。所谓轻骨料是为了减轻混凝土的质量以及提高热工效果而采用的骨料，其表观密度要比普通骨料低。人造轻骨料又称为陶粒。

轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温和耐火等特点，并且变形性能良好，弹性模量较低，在一般情况下收缩和徐变也较大。

轻骨料混凝土应用于工业与民用建筑及其他工程，可减轻结构自重、节约材料用量、提高构件运输和吊装效率、减少地基荷载及改善建筑物功能等。

轻骨料混凝土按其在建筑工程中的用途不同，分为保温轻骨料混凝土、结构保温轻骨料混凝土和结构轻骨料混凝土。此外，轻骨料混凝土还可以用作耐热混凝土，代替窑炉内衬。

轻骨料混凝土以其轻质、高强、多功能的特点在大跨径结构、高层建筑、软土地基以及多震地区等工程中有着广泛的应用前景。

（1）我国人造轻骨料方向：节能、降耗、降低成本，利用工业固体废弃物、淤泥。利用工业废料制造轻骨料可以变废为宝，降低生产成本，减少天然骨料的开采．有利于保护环境，能够充分、合理、节约地利用能源，符合现代可持续发展的要求。

（2）应充分发挥轻骨料混凝土制品在墙材革新、建筑节能上的作用，利用国内外成熟的工程经验来推动轻骨料混凝土在结构工程和桥梁工程中的应用。

（3）不同类型的轻骨料混凝土具有特殊的性能，能够满足工程上的特殊要求，应大力发展各类纤维增强型轻骨料混凝土、次轻混凝土等。次轻混凝土，在国外又称特定密度混凝土，它是在轻骨料混凝土中用普通粗骨料定量取代部分轻骨料配制而得的一种比轻骨料混凝土重，而又比普通混凝土轻的过渡性混凝土。应加强对钢钎维、碳纤维、次轻混凝土等的试验研究工作。以满足工程上的不同要求。提高其经济效益。

（4）应大力支持高强轻骨料生产的发展。应大力支持筹划建设高强轻骨料生产厂，以满足工程建设发展的需要。

（5）加速轻骨料混凝土工程技术应用规程的编制。对于轻骨料混凝土在工程中的应用，有关国家都有自己的设计、施工规范，为推广轻骨料混凝土在工程中应用，我国应进一步建立健全有关标准和规程规范。

总之，轻骨料混凝土无论在组成、结构还是性能方面，与绿色混凝土相比，都有很大的不同。因此开展高性能轻骨料混凝土的研究，意义十分显著。

骨材是指混凝土中的填充材，由于骨材的使用，混凝土可以增加体积、减少水泥使用量并减少混凝土的收缩量，它也提供了混凝土尺寸的稳定性及抗磨损性。

骨材通称粒料，也就是颗粒材料骨材用量，约占混凝土体积的百分之六十至七十五，显见其对混凝土性质有相当的影响性。骨材依其颗粒大小分为细骨材及粗骨材两种，通过#4 筛之骨材为细骨材，停留于#4 筛以上为粗骨材。

混凝土的组成材料水、水泥、骨材及掺料之配合比例，影响新拌混凝土及硬固混凝土之性质。材料性质的不同，材料来源的改变，品管的疏忽都会导致混凝土品质的异常。

骨材是指混凝土中的填充材，由于骨材的使用，混凝土可以增加体积、减少水泥使用量并减少混凝土的收缩量，它也提供了混凝土尺寸的稳定性及抗磨损性。

骨材通称粒料，也就是颗粒材料骨材用量，约占混凝土体积的百分之六十至七十五，显见其对混凝土性质有相当的影响性。骨材依其颗粒大小分为细骨材及粗骨材两种，通过#4 筛之骨材为细骨材，停留于#4 筛以上为粗骨材。

混凝土的组成材料水、水泥、骨材及掺料之配合比例，影响新拌混凝土及硬固混凝土之性质。材料性质的不同，材料来源的改变，品管的疏忽都会导致混凝土品质的异常。

骨材处理设备概述

骨材配料器又称骨料配料器，骨材配料器指称量骨材（砂和石子是混凝土的骨材，砂子叫细骨材，石子叫粗骨材）的配料设备。它由检修闸门、进料弧门、称量筒，传感器悬挂装置以及卸料弧门等部件组成。配料器上采用的电子秤和电子操纵系统由给定称量装置、传感器和平衡指示器三个主要部分组成。工作时，根据某种混凝土配合比设计所需的各种材料的重量，用打孔的办法记录在卡片上。通过输入装置，将穿孔卡片上的数值转化为一个电量汛息——电压讯号，并经放大和拖动伺服机构，在给定称量装置内设下预定值。当开始称量后，设置在称量装置上的传感器，产生一与称量筒中材料重量成比例的电压。两电压都输入平衡指示器，测定值与预定值不断比较，当接近预定值时，通过电气系统控制进料弧门的动作，使供料速度减慢，当达到预定值时，进料弧门完全关闭，称量完毕。电子操纵系统除能实现粗称、精称动作外，还能实现超称动作，它是混凝土搅拌楼上，实现自动控制的重要设备。

骨材处理设备结构组成

给料系统

给料系统是化工企业机械化贮运系统中的一种辅助性设备，其主要功能是将已加工或尚未加工的物料从某一设备（料斗、贮仓等）连续均匀地喂料给承接设备或运输机械中去。给料设备的种类很多，目前尚无较完整的分类方法。按其承载机构运动方式的不同，可分为牵引式、回转式、振动式和重力式。其中牵引式主要包括胶带给料机、板式给料机和埋刮板给料机；回转式主要包括圆盘给料机、螺旋给料机和叶轮给料机；振动式主要包括电磁振动给料机、惯性振动给料机、往复式给料机、摆动式给料机和振动给料机；重力式给料系统指的是链式给料机。

称量系统

称量系统是混凝土配料机的关键部分，该系统主要由称料斗、悬挂装置及称量系统传感器、配料控制仪等组成。配料机的称量系统主要是用于石子、沙子、水泥等的称量。

进料式称量是工业配料过程中常用的一种称量方式，其有两种实现方法，分别为零位法和增量法。所谓零位法，即在称量开始时山给料设备向称量料斗内给料，当达到称量斗内的设定值时停比给料，并打开量斗闸门将物料卸出排空，然后再从零位重新称量下一物料，如此反复;增量法是在接收、称量好一种物料后，将电子秤内部计数值清零，再接收另一物料，而不是将料斗排空。由此可见，无论是增量法还是零位法，由于物料本身的特性或者是料斗的原因大概会造成卸料不清，从而造成称量偏差，但从称量的实现方式来看，零位法比增量法的称量精度要高。

在进行进料式称量时，为了保证称量的速度和精度，通常采用双速给料的方式，即先快速给料至料斗设定值的90%~95%，以保证称量效率，然后慢速给料，以保证称量精度。

另外一种常见的工业配料的称量方式即为卸料式称量，又称减料法称量。该方法首先是向料斗内装入始终多于配方要求的物料，然后自料斗内向外卸料进行称量，落下的物料的重量就是要配制的物料的重量。该方法还可以省去料斗，直接将传感器安装在料仓上，料仓中物料总重量减少的数值就是要配制的物料的重量值，此方法山于只称量从料斗中取走的物料的重量，因此不存在卸料不清的问题，故特别适用于称量易黏附的物料。但采用此方法，需要设备上同时具备装料装置和卸料装置，使设备复杂程度增加，并且料斗内的物料要始终多于配方要求的物料，故而使传感器的量程增大，精度降低，因此卸料式称量山于精度太低而减少采用。

电气控制系统

电气控制系统是配料机的核心部件，它的功能是实现整个配料机的称量、显不、操作及完成各种自动配料程序。该系统主要山配料控制仪和强电回路两部分构成。

骨材处理设备防漏料装置的结构设计

总体设计方案

为了解决上面提到的平皮带机给料形式的配料机经常出现的撒料、漏料及损伤输送带的问题，对皮带配料机的防漏料装置的机械结构进行设计，储料斗位于整个装置的上方，在储料斗出料口内侧增加焊接挡板，外侧设置可调节的橡胶挡板，当平皮带机开始工作时，绝大部分砂石骨料在出料口内侧焊接挡板的左斜挡板与右斜挡板之间，很少及个别的砂石骨料会进入到焊接挡板及橡胶挡板之间，减少和避免了骨料与橡胶挡板的直接接触和磨损，避免了漏料撒料及损伤皮带的现象发生。

焊接挡板结构设计

新增焊接挡板由左、右支架，左、右斜挡板构成，新增焊接挡板位于储料斗内侧下方，左斜挡板与右斜挡板夹角为87°，对骨料的输送起引导作用，使大部分骨料能够落到平皮带机上，保证了送料的安全，其中左支架与左斜挡板相连，右支架与右斜挡板相连。

弹性挡板结构设计

弹性挡板山左支柱、左调节块、左立挡板、右立挡板、右调节块、右支柱构成，其中左支柱、左调节块和左立挡板从左到右依次相连，右支柱、右调节块和右立挡板从右到左依次相连。弹性挡板位于储料斗的下方外侧，通过左调节块与右调节块，可以分别调节左立挡板与右调节块上下移动，保证弹性挡板与平皮带机的间隙，从而防比料的漏出。