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轻骨料混凝土应用于高层建筑主要是通过现浇梁、板、柱、墙体等结构单元或采用预制墙板、楼板等构件形式实现。采用轻骨料混凝土后建筑自重获得减轻,在荷载不变的情况下可以增加修建层数,提高土地使用率或者节约基础的造价,尤其是在软土地基处理方面更具优势[1]。另外,轻骨料混凝土在抗震、耐火方面的优良性能也是其应用于高层建筑的优势。
我国在过去三十年积累了一些十分成功的轻骨料混凝土高层建筑应用实例,在天津、上海、沈阳、南京、本溪等地均有不同形式的轻骨料混凝土高层建筑,取得了良好的实际应用效果。如本溪市的建溪大厦(1994年)高26层,局部框架和全部剪力墙结构采用强度等级为LC20~LC30的自燃煤矸石轻骨料混凝土泵送浇筑,比采用普通混凝土减轻自重21%~25%,由结构质量引起的水平地震作用减小20%~25%。
由于外加剂和高强轻骨料的发展,目前配制LC40以上的高强轻骨料混凝土技术已经十分成熟,高强、轻质、高耐久和综合造价低的优点,使其应用于大跨度桥梁上的性更为。实践表明:在新建工程中,由于采用轻骨料混凝土能够使桥梁自重减轻,因此在不增加原设计恒载的前提下可加长跨度,加大桥墩间距,减少桥跨、减小下部结构尺寸;在改建工程中,采用轻骨料混凝土可使桥梁在不加固下部结构和基础的前提下加宽桥面或提高承载力,满足提高设计等级的要求。在软土地基上修建大跨度桥梁,具有更加显着的经济效益。
目前,轻骨料混凝土在我国桥梁工程中主要应用于中小跨径桥梁,在大跨桥梁中的应用较少,与发达国家差距较大。上海卢浦大桥是近年来应用轻骨料混凝土的典型工程,全桥铺装层和引桥的试验桥中采用了LC40级轻骨料混凝土制成的双孔后张预应力板梁。对该板梁进行了足尺的结构可靠性和200万次疲劳试验,试验结果证明其具有良好的结构性能和抗疲劳性能。现场的静动载试验也表明其强度、刚度均能满足设计规范要求,并具有自重轻、自振周期长、阻尼大的优点,跳车动载试验也表明结构的动力特性满足使用要求,完全可满足在设计荷载下安全运营。
轻骨料混凝土砌块
建筑砌块是我国轻骨料混凝土应用量大的产品形式,目前市场中主要的产品类型有轻骨料混凝土空心砌块(如图1)、陶粒加气混凝土砌块(如图2)以及陶粒加气混凝土砌块(如图3)等。其中,轻骨料混凝土空心砌块应用为普遍。它是以水泥作为胶结料,以特殊级配的浮石、火山渣、煤渣、陶粒、陶砂、自燃煤矸石等作为轻质骨料,经压制成型的空心砌块。以质轻、隔音效果好等特点而大量应用于多层和高层建筑框架结构中,既减轻了结构的荷载,减小了墙、柱、梁的断面尺寸,又相对增加了建筑的使用空间,使房间的布置更为灵活。
轻骨料混凝土板材
轻骨料混凝土与钢筋组合制备建筑板材,不仅能在强度的同时大大减轻构件重量,从而减少吊装、运输成本,而且其较低的导热系数使得建筑围护结构自身即具有良好的保温性能,能够显着降低产业化住宅的建设成本。另外,优良的吸音和耐火性能,也是其应用于建筑围护结构的主要优势。轻骨料混凝土板材主要包括隔墙板(如图4)、屋面板(如图5)、外挂板(如图6)、楼板(如图7)等产品形式。
植生混凝土是一种可作为植被生长载体的多孔混凝土。用于河岸护坡工程、公路护边工程、屋顶绿化、建筑物墙面绿化、停车场中,不仅可以起到净化水质、调节雨水径流量、调节环境温度、修复生态的作用,并且增加绿化面积,在视觉上增加舒适感,具有良好的应用前景。
在混凝土中引入膨胀珍珠岩、火山渣等高吸水保水材料,可制成具有高吸水保水功能的植生混凝土载体,满足了无土栽培的技术要求。用于屋面绿化工程的植生混凝土,主要是采用大粒径轻质陶粒作为粗骨料而制成。植生混凝土在我国的应用还处于初级阶段,仅在吉林、上海、天津等城市有应用,并且多用作河岸护坡工程。
玻化微珠承重保温混凝土
玻化微珠[4]承重保温混凝土是通过掺入一定比例的玻化微珠以及外加剂配制而成的新型混凝土,较同等级的普通混凝土自重降低25%-40%,由此带来轻质、保温、耐火、抗震、经济等一系列优良特性。目前已研制出强度等级大于C40的该材料,已经在山西省晋城市三绿色建筑--铭基凤凰城节能示范楼成功应用。