刘立斌石家庄市公路桥梁建设集团有限公司摘 要：为研究分析轻集料种类对高性能轻集料混凝土性能的影响，通过室内试验的方法对不同轻集料制作的高性能轻集料混凝土进行研究，研究结果表明：不同的轻集料其吸水率不同，黏土陶粒的吸水率最强，页岩性陶粒的吸水率较小；通过力学性能试验可知，轻集料的种类会影响混凝土的抗压强度及劈拉强度，破碎型页岩陶粒的抗压强度最强，黏土陶粒的抗压强度最弱；通过对轻集料混凝土的体积稳定性研究可知，圆球形页岩陶粒的轻集料混凝土的收缩率最大，破碎型页岩陶粒次之，再次之的为粉煤灰陶粒，黏土陶粒的收缩率最小，收缩率的大小与轻集料吸水率有关。
关键词：桥梁工程;轻集料;高性能轻集料混凝土;作者简介：刘立斌（1976—），男，河北栾城人，高级工程师，研究方向为道路与桥梁施工管理。
;0 引言混凝土是当前建筑领域的重要建筑材料，问世至今已有100多年的历史，逐渐向高性能、轻质、高强、多功能的方向发展。
其中高性能轻集料混凝土是一种以轻粗集料（陶粒）、普通砂、水泥和水配制而成的，表观密度小于等于1 950kg/m3的混凝土[1]，该混凝土不仅具有轻质高强的特点，还具有良好的耐久性、抗震性及工作性等优势。
由于桥梁的跨度较大并且经常建设在环境恶劣的地区，对建筑材料的要求比较高。
高性能轻集料混凝土的性能与轻集料的种类有很大的关系。
根据研究，当前应用较多的轻集料有超轻陶粒、高强陶粒及高性能陶粒等[2,3]。
关于高性能轻质集料的混凝土性能的研究有许丽丽等人[4,5]通过试验观察轻集料混凝土的断面结构，对其匀质性进行评价；刘丹等人[5]对轻集料混凝土的配合比参数进行研究，建立关于轻集料混凝土工作性的评价体系，并总结不同配合比对轻集料混凝土性能的影响。
本文在现有的研究基础上，通过阅读大量的文献，对轻集料高性能混凝土中采用不同种类的轻集料对高性能轻集料混凝土的性能进行试验研究，主要是对高性能轻集料混凝土的力学性能及体积稳定性能两个方面，希望能对该材料在工程界中的推广及应用提供参考价值。
1 轻集料的种类在轻集料的材料选择上，常用的轻集料有粉煤灰陶粒、黏土陶粒、破碎性页岩陶粒及圆球形页岩陶粒，本文通过对几种常见的轻集料性能作对比，具体的结果表1所示。
表1 轻集料的性能对比表 下载原图从表1中可以看出，不同的轻集料种类，在强度标号一致的情况下，其表面密度、堆积密度、压强及吸水率各不相同，其中黏土陶粒的吸水率最强，并且随时间的增长，其吸水率在逐渐增大，粉煤灰陶粒的吸水率也随时间的增长而增大，但其吸水率较小；页岩陶粒的轻集料吸水率均较小，并且在吸水1h后其吸水率的变化均不大。
2 轻集料种类对高性能轻集料混凝土的性能研究2.1 混凝土原料及配合比本文为对高性能轻集料混凝土中不同种类的轻集料对其性能的影响进行研究，通过试验制作混凝土试块进行研究，本次制作混凝土的原料如下所述：(1）水泥：本次试验所采用的水泥为堡垒牌普通硅酸盐水泥，水泥的强度等级为52.5MPa，通过检测得到水泥的密度为3.16g/cm3，比表面积为438.5m2/kg，水泥的初凝时间约为45min，终凝时间为6.5h，通过试验测到水泥3d的抗折强度为6.0MPa，抗压强度为32.4MPa,28d的抗折强度为9.0MPa，抗压强度为57.5MPa，体积安定性检测为合格。
(2）轻集料：本次试验为研究不同轻集料种类对高性能轻集料混凝土的影响，采用粉煤灰陶粒、黏土陶粒、破碎页岩陶粒及圆球页岩陶粒等进行试件制作，轻集料的相关性质见表1。
(3）细集料：本次试验所采用的细集料为中砂，细集料的表观密度为2.70g/cm3，堆积密度为1.60g/cm3，密度模数为3.0，来自河沙。
(4）水：本次试验采用的水为干净饮用水。
(5）硅灰：本次试验试件制作在拌和物中添加密度为2.3g/cm3，比表面积为18 000m2/k的埃肯硅灰。
(6）矿渣：本次试验试件制作在拌和物中添加密度为2.7g/cm3，比表面积为600m2/k的S105级矿渣。
(7）外加剂：本次试验在试件拌和物中添加聚羧酸盐系高效减水剂。
具体的试件拌和料配比情况见表2所示，在制作混凝土试件时按规范标准要求进行制作，根据试验的内容不同制作不同尺寸的试件，并且在标准的养护环境中进行养护，制作的试件如图1所示。
表2 高性能轻集料混凝土配合比表 下载原图图1 轻集料混凝土试块 下载原图2.2 力学性能的影响分析本文通过上述的原料及配合比制作150mm×150mm×150mm立方体混凝土试块及150mm×150mm×300mm棱柱体混凝土试块，对不同的轻集料种类所制作而成的轻集料混凝土试块的干密度、弹性模拟、劈拉强度及抗压强度进行试验，具体的试验结果见表3及图2所示。
从表3及图2中可以看出，在相同的配合比下，粉煤灰陶粒及破碎型页岩陶粒轻集料所制备而成的轻集料混凝土的干表观密度为1 860kg/m3～1 950kg/m3，符合我国1900及轻集料混凝土的要求，而黏土陶粒与圆球型陶粒轻集料所制备而成的轻集料混凝土的干表观密度为1 760kg/m3～1 850kg/m3之间，符合我国1800及轻集料混凝土的要求；从弹性模量来看，随着凝结时间的增长，其弹性模量均在增大，但与相同强度的普通混凝土相比，均比较小，这主要是由于轻集料这种材料本身的弹性模量较低引起的；从混凝土的抗压强度可以看出，随着凝结时间的增长，其抗压强度均在增大，但不同轻集料所制成的试块，其抗压强度有着明显的区别，其中破碎型页岩陶粒的抗压强度最强，28d时的抗压强度约为60.2MPa，黏土陶粒的抗压强度最弱，粉煤灰陶粒次之，圆球形页岩陶粒再次之，这主要是由于黏土型及圆球形页岩陶粒其陶粒的性状为圆形与柱状性，拌和物的流动性较好，出现分层离析的现象，导致混凝土的强度较低；从劈拉强度也可以看出与抗压强度相似的规律，其中破碎型页岩陶粒的劈裂强度最强，28d时的劈裂强度约为4.68MPa，黏土陶粒的劈裂强度最弱，粉煤灰陶粒次之，圆球形页岩陶粒再次之，这主要是由于四种不同的轻集料的粒径、粒型等不同造成的。
表3 轻集料种类对力学性能的试验结果表 下载原图图2 轻集料混凝土的力学性能曲线 下载原图2.3 体积稳定性的影响分析本文通过上述的原料及配合比制作100mm×100mm×515mm尺寸的混凝土试块，针对不同的轻集料种类制作的轻集料混凝土的体积稳定性进行试验，对于体积稳定性试验的试件放置于温度为20±2℃，湿度为60±2℃RH环境中进行养护，具体的试验结果见表4及图3所示。
表4 轻集料种类对混凝土体积稳定性的试验结果表 下载原图图3 轻集料混凝土收缩率变化图 下载原图从表4及图3中可以看出，由轻骨料制作而成的轻集料混凝土以及由粗骨料的石子制成的普通混凝土它们的体积收缩率均随着凝结时间的增长而变大，但对比轻集料的混凝土与普通的混凝土可以发现，它们的收缩率存在着很大的区别，普通混凝土的收缩率从凝结开始时就较小，后期其收缩率仍然较小，且普通混凝土收缩率在凝结时间达到28d之后，其收缩率开始趋于稳定，而轻集料的混凝土在凝结28d之后，其收缩率的变化仍然较大，这主要是由于轻集料对水泥石的收缩变形抵抗能力降低造成的；通过对比不同的轻集料混凝土可以发现，圆球形页岩陶粒的轻集料混凝土的收缩率最大，破碎型页岩陶粒次之，然后是粉煤灰陶粒，黏土陶粒的收缩率最小，这主要与轻集料吸水率有关。
根据表2可知，黏土陶粒的吸水率最大为23.5%，而圆球形页岩陶粒的吸水率只有3.2%，导致圆球形页岩陶粒的收缩率较大。
3 结语本文对轻集料高性能混凝土中采用不同种类的轻集料对该混凝土的性能研究进行研究，通过试验研究表明：不同的轻集料其吸水率不同，其中黏土陶粒的吸水率最强，页岩性陶粒的吸水率较小；通过对不同轻集料种类所制成的轻集料混凝土的力学性能试验可知，轻集料的种类会影响混凝土的抗压强度及劈拉强度，其中破碎型页岩陶粒的抗压强度最强，黏土陶粒的抗压强度最弱，这主要是与轻集料的粒径、粒形等有关；通过对轻集料混凝土的体积稳定性研究可知，圆球形页岩陶粒的轻集料混凝土的收缩率最大，破碎型页岩陶粒次之，再次之是粉煤灰陶粒，黏土陶粒的收缩率最小，主要与轻集料吸水率有关。
本文仅对轻集料混凝土的部分性能进行研究，有关研究还有待继续。
参考文献[1] 中国建筑科学研究院，建筑材料工业技术监督研究中心.轻集料及其试验方法：GB/T 17431.2—2010[S].北京：中国标准出版社，2010.[2] 邓建伟，吴艳龙.高性能轻集料混凝土的力学性能研究[J].居舍，2018(27):30.[3] 龚洛书.高强陶粒和高性能轻集料混凝土[J].混凝土，2000(2):7-11.[4] 许丽丽.基于胶凝材料的高性能轻集料混凝土力学性能研究[J].科技通报，2018,34(7):91-95.[5] 谭克锋.轻集料及高性能轻集料混凝土的性能研究[J].同济大学学报（自然科学版），2006(4):472-475.[6] 刘丹.高性能轻集料混凝土力学性能和最佳配比研究[J].郑州大学学报（工学版），2012,33(5):57-60.声明：我们尊重原创，也注重分享。
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