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摘要：轻集料混凝土自重轻、抗冻抗震、空隙率大等特点，故在公路、桥梁等工程方面得到广泛应用，对于轻集料混凝土的相关研究也越来越多。文章研究了轻集料混凝土配合比，对轻集料混凝土的影响因素进行了分析。
关键词：轻集料混凝土；配合比；影响因素
在各种类型的混凝土中，轻集料混凝土具有轻质、高强及良好的保温隔热性能和抗震性等特点，越来越多的研究者开始着重研究其配合比和其在工程上的特性，如：范雪等研究了聚合物掺量对火山渣轻集料混凝土抗冻、抗渗等性能的影响，表明聚合物掺量为10%时混凝土的性能最优；许丽丽基于三种不同辅助胶凝材料，针对高性能轻集料混凝土展开了力学性能研究，得到胶凝材料的最佳掺比。肖力光等研究了不同掺量泡沫剂情况下改性火山渣轻集料混凝土性能影响，结果表明泡沫剂掺量0.01%能有效改善混凝土和易性、抗冻性及抗渗性。加强轻集料混凝土相关研究对于提高其应用范围有着极大作用。
一、轻集料混凝土的配合比
轻集料混凝土以其优异的性能逐渐被应用于超高层建筑中，然而由于轻集料本身的不稳定性，导致其配制较普通混凝土困难。只有充分考虑不同颗粒间的相互作用、不同尺寸范围孔隙间的填充方法、混凝土界面和过渡区的相互作用，继而建立起多尺寸范围颗粒堆积体的科学模型和分析方法后，才能真正用于轻集料混凝土的配合比设计和孔结构分析。胡曙光、王发洲等人总结了两种轻集料混凝土配合比的设计方法——绝对体积法和松散体积法。松散堆积体积法通过标准中提供的粗、细集料总的松散堆积体积参考值来确定集料的用量；而绝对体积法则是利用混凝土的体积减去水泥浆所占体积后，结合所选择的砂率计算出粗、细集料的体积用量。这两种方法的重点只是关心水泥的用量和水灰比的研究，无法判断轻粗集料的多项性能指标对轻集料混凝土强度是否有影响，无法判断配合比的砂率是否合理，且设计方法参数较多，不易被掌握。轻粗集料的用量及自身性能是影响轻集料混凝土的重要因素之一。崔宁等人在总结绝对体积法和松散体积法的优缺点后，提出富余填充配合比设计理论。根据轻集料自身的性能指标，通过调整轻集料的用量控制混凝土的强度。他们在混凝土中砂浆密度配合比的基础之上，用砂浆的影响合理替代砂率、水泥用量以及水灰比对轻集料混凝土性能的影响。结果表明：富余填充配合比设计方法是可行和更易掌握的，它更能反映出轻集料性能、用量等的变化对轻集料混凝土性能的影响，并且为研究轻集料中各种原材料的变化对轻集料混凝土性能的影响提供了便利的途径以及理论依据。但是，这种方法没有全面考虑砂浆的颗粒尺寸。
二、轻集料配合比的影响因素
（一）矿物掺合料
随着技术的发展，水泥熟料在轻集料混凝土中所占的平均百分比从2003年的85%下降2010年的77%，预计未来将进一步降至71%，现代混凝土已经不再单独使用硅酸盐水泥，而是将硅酸盐水泥和多种矿物掺合料复合在一起组成复合胶凝材料。在美国，目前有超过60%的预拌混合物含有胶凝材料。在国内，以磨细矿渣粉、粉煤灰、硅灰、偏高岭土等为原料，经激发剂激发形成的胶凝材料不仅可以改善混凝土的强度、耐久性和抗渗性，同时还可以降低混凝土的成本，节约能源，改善环境，并可预防钢筋锈蚀和碱—骨料反应。矿物掺合料的反应活性直接影响了混凝土的强度、力学性能和耐久性能。马骁等人通过对比矿渣、高岭土、粉煤灰的活性，发现矿渣被激发后的活性最强，高岭土其次，粉煤灰的活性最低。在水泥—粉煤灰体系中，水泥本身的胶结能力和粉煤灰的活化生成的胶凝性水化产物会提高轻集料混凝土的强度。
当矿物掺合料的含量过大时，因为掺入的矿粉密度大于水泥的密度，使得混凝土的密度增大，性能降低。张亚涛发现砂浆和混凝土的抗压强度随着粉煤灰的掺量增大，出现先增大后减小的现象，在粉煤灰掺量20%时具有最大抗压强度。
张树忠等人将矿物掺合料硅灰和陶粒添加入轻集料混凝土中，在增大混凝土强度的同时，小密度的硅灰会代替部分水泥来减轻轻集料混凝土的密度，达到轻质高强的效果，且具有优异的保温性能。钱慧丽、张旭贤和王彦君等人将粉煤灰加入到轻集料混凝土中，发现由于粉煤灰良好的润滑作用，填充骨料间的间隙，同时改变轻集料混凝土的坍落度、可塑性和粘聚性。
（二）外加剂的影响
轻集料混凝土的外加剂对其性能的改进有着非常重要的意义。在实际应用的过程中，合理的外加剂加入，可以大大改善混凝土性能，提高效率，节约资源。刘登宇等人证明，加入的减水剂可以大大提高混凝土的流动性，进而改善轻集料混凝土的泵送性能。Kim等人在已有的减水剂的基础上，将物理发泡剂和化学发泡剂加入轻集料混凝土的拌合物中，制备出的轻集料混凝土具有优异的特性，包括非常高的可加工性、低密度和适当的强度。与传统的轻骨料混凝土相比，这种材料具有更高的强度和隔热性。肖力光等人发现掺入适量的泡沫剂可以使火山渣轻集料混凝土的和易性得到改善，抗压强度和抗折强度升高；当掺入0.1‰的泡沫剂时，轻集料混凝土的抗渗性和抗冻性变好，吸水率下降。
（三）体积砂率的影响
在配合比一定的条件下，砂率的变动会影响混凝土的工程性，对其强度也有一定的影响，且目前专门研究砂率的文献很少。时建刚等人研究发现如果要保持轻集料混凝土的流动性和匀质性，轻集料混凝土的体积砂率应为40%左右。张明聚等人研究证明当体积砂率为47%时，可制备出具有轻质、微膨胀和自密实性能的高强填充轻集料混凝土。
（四）筒压强度的影响
筒压强度是反应轻集料力学性能的一项重要指标。与同等强度的普通混凝土相比，轻集料混凝土虽然优点很多，但较高的脆性和较低的机械性能使其无法在建筑工业中广泛使用，这严重制约了高强轻集料混凝土的进一步发展。研究表明，在轻集料中添加纤维可以适当的解决这些问题。
据报道混凝土中钢纤维掺量从1%增加到1.5%时，可将抗拉强度提高至100%，抗弯强度从100%提高至150%～200%，抗压强度从10%增加至25%。纤维在混凝土中引起均匀的应力分布，从而更好地利用高强度基体。此外，添加钢纤维可提高冲击强度和韧性，并将混凝土从脆性材料转变为更具延展性的材料。刘增晨等人发现在轻集料混凝土里掺加一定量的聚丙烯纤维和橡胶微粒可以有效地降低轻集料混凝土的脆性，提高混凝土的韧性。一般条件下轻集料混凝土的密度也与其强度相关，一般轻集料混凝土的堆积密度越高，其强度也就越大。胡忠楠等人发现加入的聚丙烯纤维掺量达到1.2kg/m³后，可显著改善次轻混凝土的干燥收缩和吸水率，同时聚丙烯纤维对轻集料混凝土的强度具有显著的效果。
以往的研究者主要集中在轻集料混凝土配合比设计方面，缺乏轻集料及轻集料混凝土性能系统的研究。因此，应加强对轻集料混凝土以下方面的研究与探讨：首先，对配合比影响因素研究，尤其是对混凝土抗硫酸根离子侵蚀、抗氯离子侵蚀的方法等方面的研究。再者，对泵送轻集料混凝土不同时间段及其泵送中随高度变化其性能变化的研究。第三，应加强轻集料混凝土泵送外加剂的研究。第四，应大大提高固体废弃物的再利用，石材尾矿、合金尾矿、建筑垃圾、城市污泥合理的加入，不仅提高环保效率，也使得超高层泵送轻集料混凝土具有广阔的应用前景。
参考文献：
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