轻集料混凝土工程施工工艺.doc

第五章 人造轻集料与轻集料混凝土 本章包括粉煤灰陶粒和陶砂、粘土陶粒和陶砂、页岩陶粒和陶砂，主要用于拌制轻集料混凝土。第一节 品种、规格、技术要求和运输、贮存 一、品种（分类、分级） 人造轻集料按粒径分，在5mm以上者为陶粒，粒径小于5mm者为陶砂；按技术要求分，有特级品和合格品两等；按密度分，有粉煤灰陶粒和陶砂，可分为700、800、900三级，粘土陶粒和陶砂、页陶粒和陶砂可分为400、500、600、700、800、900六级。 二、规格 人造轻集料规格 表5-5-1品 种陶粒粒级（按粒径分）（mm ）粒 型堆积密度（kg/m3）粉煤灰陶粒和陶砂510、1015、1520圆 球 型610900粘土陶粒和陶砂510、1020、2030普通型、圆球型310900页岩陶粒和陶砂510、1020、2030普通型、圆球型310900 三、技术要求 （一）粉煤灰陶粒和陶砂 1、粉煤灰陶粒 陶粒单一和混合级配 表5-5-2筛孔尺寸DminDmax2Dmax累计筛余（按重量计）（%）90100注：混合级配的空隙率不应大于47%。 陶粒的堆积密度等级 表5-5-3密 度 等 级堆积密度范围（kg/m3）密 度 等 级堆积密度范围（kg/m3）700610700900810900800710800注：实际堆积密度的变异系数不应小于0.05。 粉煤灰陶粉除满足表5-5-2表5-5-4的各项技术要求外，同时达到下列三项指标者为特级品：筛孔尺寸为1/2Dmax的累计筛余（按质量百分比计）应在30%70%范围内；密度等级小于800级；相应的筒压强度提高一级，且其变异系数不大于0.13。 2、粉煤灰陶砂项 目指 标 简压强度 （MPa） 700级 800级 900级4.05.06.5 吸水率 （%）<22 软化系数 >0.8 抗冻性（经15次冻融循环重量损失） （%）<5 安定性（用煮沸法，重量损失） （%）<2 烧失量 （%）<4 有害物质含量 （%） 硫酸盐（按SO计） （%） 氯盐（按CL-计） （%） 含泥量 （%） 有机尽可能质（用比色法检验）<0.5<0.02<2不深于标准色 陶砂的颗粒级配 表5-5-5筛孔尺寸（mm）累计筛余（按质量计）（%）筛孔尺寸（mm）累计筛余（按质量计）（%）10.000.6325655.0100.1675注：细度模数不应大于3.7。 陶砂的堆积密度 表5-5-6密度等级堆积密度范围（kg/m3）密 度 等 级堆积密度范围（kg/m3）700610700900810900800710800 粉煤灰陶砂的颗粒级配和堆积密度见表5-5-5和表5-5-6。其烧失量不应大于5%，硫酸盐（按三氧化硫百分含量计）的含量不应大于0.5%。 （二）粘土陶粒和陶砂 1、粘土陶粒 陶粒单一和混合级配 表5-5-7筛孔尺寸DminDmax2Dmax累计筛余（按重量计）（%）90100注：混合级配的空隙率不应大于50%。 陶粒的堆积密度等级 表5-5-8密度等级堆积密度范围（kg/m3）密 度 等 级堆积密度范围（kg/m3）400310400700610700500410500800710800600510600900810900注：实际堆积密度的变异系数不应大于0.1 陶粒的技术性能 表5-5-9项 目指 标 简压强度 （MPa） 400级 500级 600级 700级 800级 900级0.51.02.03.04.05.0 粒型系数大于3.0的颗粒含量 （%）<25 吸水率 （%）<10 软化系数 >0.8 抗冻性（经15次冻融循环重量损失） （%）<5 安定性（用煮沸法，重量损失） （%）<2 烧失量 （%） 有害物质含量 硫酸盐（按SO3计） （%） 氯盐（按CL-1计） （%） 含泥量 （%） 有机杂质<0.5<0.02<2不深于标准色注：粒型系数是单个陶粒长向最大尺寸与中间截面最小尺雨衣之比值。 粒土陶粒除满足表5-5-7表5-5-9中所列各项技术要求外，同时达到下列三项指标者为特级品：筛孔尺寸为1/2Dmax的累计筛余（按质量百分比计）应在30%70%范围内；等级不大于700级，相应的筒压强度提高一级；堆积密度变异系数不大于0.05；筒压强度的变异系数不大于0.13。 2、粘土陶砂 粘土陶砂除满足5-5-10和表5-5-11的技术要求外，其硫酸盐（按三氧化硫百分含量计）的含量不应大于0.5%。 陶砂的颗粒级配 表5-5-10筛孔尺寸（mm）累计筛余（按质量计）（%）筛孔尺寸（mm）累计筛余（按质量计）（%）10.000.6340805.0100.1690注：细度模数不应大于4.0。 陶砂的堆积密度密度等级堆积密度范围（kg/m3）密 度 等 级堆积密度范围（kg/m3）60051060090081090070061070010009101000800710800110010101100 （三）页岩陶粒和陶砂 1、页岩陶粒页岩陶粒除满足表5-5-12表5-5-14的技术要求外，同时达到下列两项指标者为特级品；密度等级不大于600级，相应的筒压强度提出高一级；堆积密度的变异系数不大于0.05，筒压强度变异系数不大于0.13。 陶粒单一和混合级配 表5-5-12筛 孔 尺 寸Dmin1/2DmaxDmax2Dmax累计筛余（按质量计）（%）普通型陶粒的混合级配903070100圆球型陶粒及单一粒级900100注：混合级配的空隙率不应大于50%。 陶粒的堆积密度等级 表5-5-13密度等级堆积密度范围（kg/m3）密 度 等 级堆积密度范围（kg/m3）400310400700610700500410500800710800600510600900810900注：实际堆积密度的变异系数不应大于0.1。 陶粒的技术性能 表5-5-14项 目指 标 简压强度 （MPa） 400级 500级 600级 700级 800级 900级0.81.01.52.02.53.0 粒型系数大于3.0的颗粒含量 （%）<20 吸 水 率 （%）<10 软化系数 <0.8 抗冻性（经15次冻融循环重量损失） （%）<5 安定性（用煮沸法，重量损失） （%）<2 烧 失 量 （%）<3 有害物质含量 硫酸盐（按SO3计） （%） 含 泥 量 （%） 有机杂质（用比色法检验）<0.5<2不深于标准色注：粒型系数是单个陶粒长向最大尺寸与中间截面最小尺寸之比值。 2、页岩陶砂页岩陶砂除满足表5-5-15和表5-5-16的技术要求外，其烧失量不应大于5，硫酸盐（按三氧化硫百分含量计）的含量不应大于0.5%，有机杂质含量，用比色法检验时不应深圳特区于标准色。 陶砂的颗粒级配 表5-5-15筛孔尺寸（mm）累计筛余（按质量计）（%）筛孔尺寸（mm）累计筛余（按质量计）（%）10.000.6330705.0100.1690注：细度模数不应大于4.0。 陶粒的堆积密度 表5-5-16密度等级堆积密度范围（kg/m3）密 度 等 级堆积密度范围（kg/m3）60051060090081090070061070010009101000800710800 四、运输、贮存人造轻集料应按不同品种分批运输和堆放，避免混杂；在运输和堆放时应保持颗粒混合均匀，采用自然级配时，其堆放高度不宜超过2m，并应护止树叶、泥土和其他有害物质混入；轻砂在堆放和运输时，宜采取防雨措施。第二节 轻集料混凝土工程施工 一、作业条件 （一）施工准备(1)根据轻集料混凝土的不同用途、不同技术性能要求，选择和确定不同品种、不同标号的水泥和合适的粗、细集料； (2)做好轻集料混凝土的试配，并选择和确定合适的混凝土配合比；(3)根据工程需要，施工前对轻粗集料进行预湿处理。预温时间可根据外界气温条件和集料自然含水状态而定，一般是提前半天或一天对集料进行淋水、预湿。在气温5以下时，则不宜进行预湿处理。 （二）主要机具 轻集料混凝土工程主要机具 表5-5-17名 称用 途强制式搅拌机 用于作轻混凝土、干硬性的砂轻混凝土和采用堆积密度在500kg/m3以下的轻粗集料配制的干硬性或塑性砂轻混凝土的拌合自落式搅拌机 用于采用堆积密度在500kg/m3以上的轻粗集料配制的塑性砂轻混凝土的拌合插入式振捣器 用于浇筑厚度较大的轻集料混凝土的振捣成型平板振捣器 用于浇筑表面积较大厚度在20cm左右的轻集料混凝土构件的振动成型振 动 台 用于干硬性拌合物浇筑的配筋预制构件的振动成型吊斗、翻斗车 用于轻集料混凝土的运输串筒、斜槽、溜管 用于混凝土浇筑木拍、木抹子 用于混凝土表面压平磅 秤 计量 （三）主要原材料 轻集料混凝土主要原材料 表5-5-18原材料名称用 途人造轻粗、细集料 根据不同用途和混凝土强度、轻集料堆积密度的要求，分别选用粉煤灰陶粒、陶砂，粘土陶粒、陶砂，页岩陶粒、陶砂和其他轻集料配制全轻混凝土或砂轻混凝土水 泥 根据混凝土强度等级要求，分别选用不同品种（火山灰水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥）不同标号（275、325、425、525和625）的水泥配制轻集料混凝土普通砂 配制砂轻混凝土外加剂 根据工程要求，选择减水剂、缓凝剂等 二、原材料和混凝土的一般规定 （一）轻集料技术要求 (1)保温及结构保温轻集料混凝土用的轻粗集料，其最大粒径不宜大于40mm；结构轻集料混凝土的轻粗集料，其最大粒径不宜大于20mm。 (2)轻粗集料的级配应符合表5-5-19的要求，其自然级配的空隙率不应大于50%。 轻粗集料的级配 表5-5-19筛 孔 尺 寸Dmin1/2DmaxDmax2Dmax圆球型的及单一粒级普通型的混合级配碎石型的混合级配累计筛余（%）（按重量计）不规定10030701004060100注：圆球型、普通型、碎石型为轻粗集料的三类粒型；圆球型系指呈圆球状的轻集料，如粉煤灰陶粒、粘土陶粒和磨细成球的页岩陶粒；普通型系指呈非圆球状的轻集料，如页岩陶粒、膨胀珍珠岩；碎石型系指呈碎石状的轻料，如浮石、煤渣和自然煤矸石。 (3)轻砂的细度模数不宜大于4.0；其大于5mm的累计筛余量不宜大于10%（按质量计）。 (4)轻集料的堆积密度等级按表5-5-20划分；其实际堆积密度的变异系数；对圆球型和普通型的轻粗集料不应大于0.10，碎石型的轻集料不应大于0.15。 轻集料的密度等级 表5-5-20密度等级堆积密度范围（kg/m3）密度等级堆积密度范围（kg/m3）轻粗集料轻 砂轻粗集料轻 砂300210300800800710800400310400900900810900500500410500100010009101000600600510600110010101100700700610700120011101200 (5)轻粗集料的筒压强度和强度标号应不小于表5-5-21的规定值。 轻粗集料的筒压强度及强度标号 表5-5-21密度等级筒压强度（MPa）强度标号（MPa）碎 石 型普通和圆球型普 通 型圆 球 型3000.2/0.30.33.53.54000.4/0.50.55.05.05000.6/1.01.07.57.56000.8/1.52.010157001.0/2.03.015208001.2/2.54.020259001.5/3.05.0253010001.8/4.06.53030注：碎石型天然轻集料取斜线以左值，其他碎石型轻集料取斜线以右值。 (6)轻砂天然轻粗集料的吸水率的吸水率不作规定，其他轻粗集料的吸水率不应小于22%。 (7)轻集料中严禁混入煅烧过的石灰石、白云石和硫化铁等体积不稳定的物质。轻集料的有害物质含量和其他性能指标不应大于表5-5-22的规定值。 轻集料性能指标的要求 表5-5-22项 目指 标抗冻性（D15，重量损失） （%）5安定性（煮沸性，重量损失） （%）5烧失量（重量损失） 轻粗集料 （%） 轻 砂 （%）45 硫酸盐含量（SO3计） （%）1 氯盐含量（按CL-计） （%）0.02 含泥量（不宜有块，重量计） （%）3 有机杂质（用比色法检验）不深于标准色注：煤渣烧失量可放宽至15%。 （二）轻集料混凝土一般规定 (1)轻集料混凝土的强度等级划分为：CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50。 (2)轻集料混凝土按其表观密度分为十二个等级（表5-5-23）。某一密度等级轻集料混凝土的密度标准值，可取该密度等级干表观密度变化范围的上限值。 轻集料混凝土的密度等级 表5-5-23密 度 等 级干表观密度的变化范围（kg/m3）密 度 等 级干表观密度的变化范围（kg/m3）80076085014001360145090086095015001460155010009601050160015601650110010601150170016601750120011601250180017601850130012601350190018601950 (3)轻集料混凝土按其用途分为保温轻集混凝土、结构保温轻集料混凝土和结构轻集料混凝土三大类（表5-5-24）。 轻集料混凝土按用途分类 表5-5-24类 别混凝土强度等级的合理范围混凝土密度等级的合理范围用 途保温轻集料混凝土CL5.0800 主要用于保温的围护结构或热工构筑物结构保温轻集料混凝土CL5.0CL7.5CL10CL158001400 主要用于既承重又保温的围护结构结构轻集料混凝土CL15CL20CL25CL30CL35CL40CL45CL5014001900 主要用于承重构件或构筑物 (4)轻集料混凝土按集料品种可分为： 1)全轻混凝土由轻砂作细集料配制而成的成集料混凝土，如陶料陶砂全轻混凝土； 2)砂轻混凝土由普通砂或部分普通砂和部分轻砂作细集料配制而成的轻集料混凝土，如粉煤灰陶砂轻混凝土、粘土陶粒砂轻混凝土等。 (5)常用人造轻集混凝土的强度和表观密度范围见表5-5-25。 轻粗集料细 集 料轻集料混凝土品 种密度等级筒压强度不小于（MPa）品 种堆积密度（kg/m3）表观密度（kg/m3）强度等级页岩陶粒5001.0轻砂<260<1000CL5.0CL7.55001.0轻砂<90010001200CL7.5CL105001.0普砂145014001600CL10CL158004.0轻砂<25010001200CL7.5CL108004.0轻砂<90014001600CL10CL208004.0普砂145016001800CL20CL25粘土陶粒5001.0轻砂<2508001000CL5.0CL7.55001.0轻砂<90014001600CL7.5CL105001.0普砂145016001800CL10CL156002.0轻砂<2508001000CL7.5CL106002.0轻砂<90010001200CL10CL156002.0普砂145014001600CL15CL208004.0轻砂<25012001400CL108004.0轻砂<90014001600CL10CL208004.0普砂145016001900CL20CL40粉煤灰陶粒7003.0轻砂<25010001200CL7.5CL107003.0轻砂<90014001600CL10CL207003.0普砂145016001800CL20CL259005.0轻砂<25012001400CL109005.0轻砂<90016001800CL10CL209005.0普砂145017001900CL20CL50膨胀珍珠岩4000.5轻砂<2508001000CL5.0CL7.54000.5普砂145012001400CL10CL20 三、轻集料混凝土的技术性能 （一）强度标准值 应按表5-5-26采用。 轻集料混凝土的强度标准值（MPa） 表5-5-26轴心抗压fck弯曲抗压fcmk轴心抗压fck抗 剪fVk混凝土强度等级CL5.03.43.70.550.68CL7.55.05.50.750.88CL106.77.50.91.03CL1510.011.01.21.47CL2013.515.01.51.82CL2517.018.51.752.14CL3020.022.02.02.44CL3523.526.02.252.74CL4027.029.52.452.83CL4529.532.52.63.06CL5032.035.02.753.31注：自然煤矸石混凝土轴心抗拉强度标准值应按表中值乘以系数0.85；对浮石或火山渣混凝土应按表中值乘以系数0.80。 （二）弹性模量 轻集料混凝土的弹性模量与其强度和干表观密度有关，可按表5-5-27取值。（三）收缩变形标准和徐变系数标准值 按标准试验方法（GBJ8285）测得的龄期为365d、强度等级为CL20CL30的轻集料混凝土的收缩变形值、徐变系数标准值不宜大于下列数值： 轻集料混凝土的弹性模量E（×102MPa） 表5-5-27强度等级密 度 等 级8009001000110012001300140015001600170018001900CL5.03438424650545862CL7.5424752576267727782CL1060667278849096102CL158895102109116123130CL20119127135143151159CL25142151160169178CL30165175185195CL35180190200CL40185195205CL45200210CL50205215注：用膨胀矿球或自然煤矸石作粗集料的混凝土，其弹性模量值可比表列数值提高20%。收缩变形标准值： 砂轻混凝土 0.850×10-3； 全轻混凝土 1.000×10-3。 徐变系数标准值： 砂轻混凝土2.650。 在缺乏试验资料时，CL20CL30的砂轻混凝土的收缩值和徐变系数随龄期的变化，可按下列公式计算： 砂轻混凝土2.650。 在缺管试验资料时，CL20CL30的砂轻混凝土的收缩值和徐变系数随龄期的变化，可按下列公式计算： 砂轻混凝土的收缩值： t sk = 78.69+1.2t ×10-3 砂轻混凝土的徐变系数： t0.6 ck = 4.52+0.36t0。6式中sk 、ck 在龄期为t时的收缩和徐变系数； t 收缩测试龄期或徐变持荷龄期（d） （四）泊桑比 可按0.2取用。 （五）温度线膨胀系数 在温度为100以下时可取710×10-6K-1。低密度等级者可取下限，高密度等级者可取上限。 （六）热物理系数 轻集料混凝土在干燥条件下和在平衡含水率条件下的各种热物理系数计算值应满足表5-5-28的要求。 轻集料混凝土的热物理系数 表5-5-28密度等级导热系数(W/m·K)比 热 容(kj/kg·K)导温系数(m2·h)蓄热系数(W/m2·K)dcCdCcadacSd24Se28000.230.300.840.921.251.383.374.179000.260.330.840.921.221.333.734.5510000.280.360.840.921.201.374.105.1311000.310.410.840.921.231.364.575.6212000.360.470.840.921.291.435.126.2813000.420.520.840.921.381.485.736.9314000.490.590.840.921.501.566.437.6515000.570.670.840.921.631.667.198.4416000.660.770.840.921.781.778.019.3017000.760.870.840.921.911.898.8110.2018000.871.010.840.922.032.079.7411.3019001.011.150.840.922.262.2310.7012.40注：1、轻集料混凝土的体积平衡含水率取6%； 2、膨胀矿渣珠混凝土的导热系数可按表列数值降低25%取用或通过试验确定。 （七）抗冻性 应满足表5-5-29的要求。 不同使用条件的抗冻性要求 表5-5-29使用条件抗冻标号使用条件抗冻标号非采暖地区D15潮湿或相对湿度>60%D35采 暖 地 区水位变化的部位D50干燥或相对湿度<60%D15注：非采暖地区系指最冷月份的平均气温高于-5 (八)抗碳化耐久性 按快速碳化标准试验方法试验，其28d的碳化浓度值应符合5-5-30的要求。 轻集料混凝土的抗碳化耐久性要求 表5-5-30等 级使 用 条 件碳化浓度值不大于(mm)等 级使 用 条 件碳化浓度值不大于（mm）1正常湿度，室内403潮湿，室外302正常湿度，室外354干湿交替25注：1、正常湿度系指对湿度为55%65%； 2、潮湿系指对湿度为65%80%； 3、碳化深度值相当于在正常大气条件下，即CO2的体积浓度为0.03%、温度为20±3环境条件下，自然碳化50年轻集料混凝土的碳化深度。 四、轻集料混凝土配合比设计 (1)轻集料混凝土的配合比设计主要应满足抗压强度、密度和稠度的要求，并以合理使用材料的节约水泥为原则。必要时尚应符合对混凝土性能（如弹性模量、抗冻性等）的特殊要求。(2)轻集料混凝土的配合比应通过计算和试配确定。混凝土试配强度应按下列公式确定： f´cn = fcn ·K +1.645式中f´cn轻集料混凝土的试配抗压强度（MPa）； fcn ·K轻集料混凝土强度标准值（即强度等级）（MPa）； 轻集料混凝土强度的总体标准差（MPa） 取 值 表 表5-5-31强 度 等 级CL5.0CL7.5CL10CL20CL25CL40CL45CL50(MPa)2.04.05.06.0 (3)轻集料混凝土配合比的设计方法，砂浆混凝土宜采用绝对体积法；轻混凝土宜采用松散体积法。配合比计算中粗细集料用量的计算以干燥状态为准。 （二）设计参数选择 (1)配制轻集料混凝土用的水泥品种和标号可参照表5-5-32选用。当配制低强度等级混凝土采用高标号水泥时，其掺量可通过试验确定加入火山灰质掺合料，以保证其稠度符合要求。 轻集料混凝土合理水泥品种和标号的选择 表5-5-32混凝土强度等级水 泥 标 号水 泥 品 种CL5.0275火山灰硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥CL7.5CL1