钢纤维

钢纤维

钢纤维

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。

钢纤维混凝土的力学性能：

普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1%—2%之间，较之普通混凝土，抗拉强度提高40%—80%，抗弯强度提高60%—120%，抗剪强度提高50%一100%，抗压强度提高幅度较小，一般在0—25%之间，但抗压韧性却大幅度提高。根据纤维增强机理的各种理论，诸如纤维间距理论、复合材料理论和微观断裂理论，以及大量的试验数据的分析，可以确定纤维的增强效果主要取决于基体强度(fm)，纤维的长径比(钢纤维长度l与直径d的比值，即I/d)，纤维的体积率(钢纤维混凝土中钢纤维所占体积百分数)，纤维与基体间的粘结强度(τ)，以及纤维在基体中的分布和取向(η)的影响。当钢纤维混凝土破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素之一。

改善的钢纤维混凝土主要办法:

1.增加纤维的粘结长度(即增加长径比);

2.改善基体对钢纤维的粘结性能;

3.改善纤维的形状、增加纤维与基体间的摩阻和咬合力。

以上改善方法的理论依据可以结合钢纤维混凝土抗拉强度、弯拉强度（抗拉强度）设计公式

钢纤维混凝土抗拉强度,可通过试验所得的劈裂抗拉强度乘以强度折减系

数0.80确定,劈裂抗拉强度试验方法按GB J81规定进行

钢纤维混凝土抗拉强度标准值fftk=ftk(1+αt·ρf·lf/df)

fftk，ftk－－钢纤维混凝土抗拉强度标准值，设计值；

αt－－钢纤维对钢纤维混凝土抗拉强度影响系数，宜通过试验确定；

ρf－－钢纤维体积率（即钢纤维掺量体积率）

lf－－钢纤维长度

df－－钢纤维直径或等效直径

lf/df－－钢纤维长径比

钢纤维混凝土弯拉强度（抗折强度）

钢纤维混凝土用于公路路面、机场道面、或其它采用弯拉强度为设计指标的结构时，与钢纤维混凝土相应的集体混凝土的弯拉强度设计值的分级和使用范围，可按国家现行有关水泥混凝土路面、机场道面等行业设计规范的规定采用。

钢纤维混凝土弯拉强度设计值fftm=ftm(1+αtm·ρf·lf/df)

fftm，ftm－－钢纤维混凝土抗拉强度标准值，设计值；

αtm－－钢纤维对钢纤维混凝土抗拉强度影响系数，宜通过试验确定；

ρf－－钢纤维体积率（即钢纤维掺量体积率）

lf－－钢纤维长度

df－－钢纤维直径或等效直径

lf/df－－钢纤维长径比

现代施工工艺中，逐渐采用湿喷钢纤维混凝土，目前使用长20~40mm厚

0.5mm的钢纤维。其优点是：

1）5%~10%的回弹率，比干喷低得多；

2）不产生钢纤维的回弹，使用40mm的钢纤维时，也能控制回弹；

3）混凝土质量均一，通常可达到55MPA的强度，特殊作业时，可达到100MPA；

4）环境条件好，粉尘少；

5）作业安全；

6）水灰比小，透水性低；

7）不需要防腐蚀处理，可防止电解和加速腐蚀。

轻骨料

（一）轻骨料：

1、轻骨料的种类

天然轻骨料：浮石、火山渣。

工业废料：粉煤灰陶粒，膨胀矿渣珠。

人造轻骨料：页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩。

2、轻骨料的技术要求

（1）堆积密度：堆积密度<1000kg/m3

（2）颗粒级配和细度模数

（3）强度

筒压强度用筒压法测定。

强度等级按立方体抗压标准强度划分为十一等级。

（4）吸水率

轻骨料吸水率较大，对工作性影响较大。

国标规定：粉煤灰陶粒不大于22%，

粘土陶粒、页岩陶粒不大于10%。

（二）轻骨料混凝土

《轻骨料混凝土技术规程》（JCJ51—90）规定，由轻质粗骨料、细骨料配制而成的干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土，称为轻骨料混凝土。其具有密度小、保温性好、抗震性好，适用于高层及大跨度建筑。

轻骨料混凝土按细骨料不同，又分为全轻混凝土和砂轻混凝土。

中文名称：轻骨料混凝土

英文名称：light aggregate concrete

定义：由天然轻骨料(如浮石)或人造轻骨料(如陶粒)或工业废料轻骨料(如矿

渣珠)加水泥和水拌制成的重度小于18—19.5kN/m3的混凝土。

所属学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；

建筑材料（水利）（三级学科）

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

lightweight aggregate concrete

以天然多孔轻骨料或人造陶粒作粗骨料，天然砂或轻砂作细骨料，用

硅酸盐水泥、水和外加剂（或不掺外加剂）按配合比要求配制而成的干表

观密度不大于1950kg/m的混凝土。

轻骨料混凝土具有密度小、保温性好、抗震性好，适用于高层及大跨

度建筑。

轻骨料混凝土按细骨料不同，又分为全轻混凝土和砂轻混凝土。[1]

骨料分类

骨料也称集料，在混凝土中起骨架作用。由于骨料具有一定的强度，而且分布范围广，取材容易，加工方便，价格低廉，所以在混凝土施工中得到广泛应用。配置混凝土采用的骨料通常有砂，碎石或卵石。骨料分类如下：

1：按粒径区分

细骨料（粒径在0.15mm至4.75mm之间为细骨料，如砂）

粗骨料（粒径大于4.75mm的粗骨料，如碎石和卵石）

2：按密度区分为：

轻骨料（绝干密度2.3g/cm3以下，烧成的人造轻骨料与火山渣为轻骨料）

普通骨料（绝干密度在2.3-2.8/cm3左右，通常混凝土用的天然骨料及人造骨料为普通骨料）重骨料（绝干密度 2.9g/cm3以上，多者达4.0g/cm3以上为重骨料）

3；按成因区分为

天然骨料：如砂，卵石

人造骨料：如机制砂，碎石，碎卵石，高炉矿渣等。

问题：轻骨料混凝土与普通混凝土有什么区别？

最佳答案：轻骨料混凝土就是利用轻质骨料制成的混凝土。轻质骨料分轻质粗骨

料和轻质细骨料。轻质粗骨料主要有天然轻骨料(如浮石、凝灰岩、珍珠岩等)、人

造轻骨料(如页岩陶粒、粘土陶粒等)、工业废料轻骨料(如炉渣、自然煤矸石、粉煤灰陶粒等)。轻质细骨料主要有轻砂、膨胀珍珠岩粉、自然煤矸石粉等。轻骨料混凝土按容重的大小和在结构中的作用分为承重轻骨料混凝土和非承重轻骨料混凝土。

答案补充(1)自重轻：一般普通混凝土的容重为2400kg／m3，而承重轻骨料混凝

土容重一般为1600-1900kg／m3。

(2)保温隔热性能好：一般普通混凝土在干燥情况下的导热系数为

1．22—1．45w/m·k)，而在潮湿情况下可达1．62-1．74W／(m·L)，轻骨料混凝

土的导热系数一般比苦通混凝土要低1／3-1／2，所以其保温隔热性能优于普通混

凝土。

小抗火性能好：这主要是由于轻骨料混凝土的导热系数低和耐热性能好所致。

前者可延缓结构的温升，后者使温升后的混凝土强度降低幅度减小。

(4)隔音性能好：这主要是由于轻骨料混凝土孔隙率较大，所以其隔音效果优

于普通混凝土。

其他回答2：轻骨料混凝土:是由轻粗集料、轻细集料(或普通砂)、水泥和水配制而成的混凝土，其表观密度不大于1900kg／m3。由于轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温、抗震性能好、耐火性能高、易于施工等优点，所以是一种具有发展前途的新型棍凝土。

普通混泥土:

1.定义：

广义混凝土是由胶凝材料，粗细骨料，水及其他外加剂按照适量的比例配制而成的人工石材.

在土木工程中，应用最广泛的是普通混凝土：以水泥为胶凝材料，以砂，石为骨料，加水拌制成的水泥混凝土.

2.优点缺点：

优点：原材料丰富，成本低；良好的可塑性；高强度；耐久性好；可用钢筋增强；

缺点：自重大；脆性材料；

二、国内应用研究现状

我国轻骨料混凝土发展和应用相对较晚，其发展的历程漫长而又曲折。20世纪50年代开始研究轻骨料及轻骨料混凝土，轻骨料主要用陶粒、粉煤灰，1957 年成立了“陶粒混凝土课题组”开展相关的研究，先后研制成粘土陶粒、页岩陶粒和烧结粉煤灰陶粒。据1990年对北京、上海、黑龙江、吉林、沈阳等10个省市不完全统计的资料表明，从20世纪70~80年代的10年中，用于房屋建筑外墙板的轻骨料混凝土约占其总用量的50%；用于建筑砌块约占砌块的27%。

但是，由于我国工艺水平有限，轻骨料质量较差，以粉煤灰为主的其它品种陶粒的质量不尽人意，所配制的结构用轻骨料混凝土的表观密度一般为1800~1950kg/m3，抗压强度为5.0~25Mpa，即密度较大，而强度偏低，使其应用和发展受到一定的限制。20世纪90年代以前我国轻骨料混凝土的应用主要是以高层建筑外墙板为主，现在主要是以高层建筑框架填充墙用的小型空心砌块；而在承重结构中的应用反而有所减少。这主要是由于国内轻骨料过多偏重于墙体材料的应用，而用于承重结构的高性能陶粒的生产与开发并没有受到应有的重视，轻骨料混凝土发展缺乏统一的管理和协调。随着国家对建筑节能和建筑物功能性要求的提高，高性能轻骨料混凝土的研究和应用也得到了快速发展。

据不完全统计（1995年），以超轻陶粒为主的各种陶粒年产量在200万m3以上。如今，广州、乌鲁木齐、昆明、黑龙江和京津塘地区已成为超轻陶粒生产基地。上海，主要生产堆积密度为700~800kg/m3的粉煤灰陶粒和500kg/m3以下的超轻陶粒；湖北宜昌，主要生产高强陶粒，可以配制出强度等级为LC30~LC60或更高的轻骨料混凝土。高强、高性能轻骨料的规模化生产，促进了高强轻骨料混凝土，结构轻骨料混凝土在我国应用。工程实例也很多：天津市政工程研究院研究LC50结构轻骨料混凝土在永定新河大桥得到应用；珠海国际会议中心20层以上部位全都采用LC40轻骨料混凝土；本溪20层建溪大厦都是以自燃煤研石混凝土为主体结构材料；铁道部大桥局桥梁科技研究所将LC40粉煤灰陶粒高强混凝土成功应用于金山公路跨度为22m的箱形预应力桥梁，使桥梁的自重降低了20%以上，取得了很好的技术经济效果。虽然如此，与国外的差距仍然很大，还需付出巨大的努力。三、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着以下几个主要的问题。

（一）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。

（二）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普通混凝土，但最终收缩大于普通混凝土；低含水率的轻骨料混凝土收缩始终大于普通混凝土。轻骨料混凝土的徐变随混凝土强度增加而降低，徐变系数小于普通混凝土，但由于轻骨料混凝土的弹性模量低于普通混凝土，徐变应力仍可能大于普通混凝土。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普通混凝土的低20%~30%。由于低弹性模量产生较大的弹性应变，轻骨料混凝土在荷载下的总变形比普通混凝土的大，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。

（三）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。

（四）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，会导致混凝土拌和物泌水并会堵塞泵。

四、展望

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。

（一）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。（二）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砼在结构工程和桥梁工程中的广泛应用。

（三）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集料定量取代部分轻集料配制而得的一种比轻集料混凝土重，而又比普通混凝上轻的过渡性混凝土。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。

（四）应大力支持高强轻骨料生产的发展。近几年，很多地区都在筹划建设高强轻骨料生产厂，应该大力支持，以满足工程建设发展的需要。

（五）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自己的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，与普通混凝土相比，都有很

大的不同。因此开展高性能轻骨料混凝土的研究，其意义十分显著。

2.1.1 轻骨料混凝土lightweight aggregate concrete

用轻粗骨料、轻砂( 或普通砂) 、水泥和水配制而成的干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土。

2.1. 2 全轻混凝土full lightweight aggregate concrete

由轻砂做细骨料配制而成的轻骨料混凝土。

2.1.3 砂轻混凝土sand lightweight concrete

由普通砂或部分轻砂做细骨料配制而成的轻骨料混凝土。

2.1.4 大孔轻骨料混凝土hollow lightweight aggregate concrete

用轻粗骨料，水泥和水配制而成的无砂或少砂混凝土。

2.1.5 次轻混凝土specified density concret

在轻粗骨料中掺人适量普通粗骨料，干表观密度大于1950kg/m3、小于或等于2300kg/m3的混凝土。

混凝土配合比

C30配合比也因材料而异。如水泥用42.5级普通硅酸盐水泥（实测强度48mpa）95级矿粉、二级粉煤灰的配合比可以设计为：水：180 水泥：245 矿粉：70 粉煤灰：85 沙：800 石子：1050（单位：kg）

此为单方配比

混凝土强度等级：C30;坍落度：35－50mm;

水泥强度32.5级；砂子种类；中砂；

石子最大粒径40mm；砂率；29％

配制强度：38.2（MPa）

材料用量(kg/m3)

水泥：427kg

砂：525Kg

石子：1286Kg

水：175Kg

配合比：1:1.23:3.01:0.41

体积比：水泥散装427kg(0.295m3)：砂0.34m3：碎石0.887m3：0.175m3

混凝土强度等级：C30;坍落度：35－50mm;

水泥强度42.5级；砂子种类；中砂；

石子最大粒径40mm；砂率；34％

配制强度：38.2（MPa）

材料用量(kg/m3)

水泥：337kg

砂：642Kg

石子：1246Kg

水：175Kg

配合比：1:1.91:3.70:0.52

体积比：水泥散装337kg(0.232m3)：砂0.403m3：碎石0.86m3：0.175m3 碎石混凝土，粗骨料最大粒径40mm，水泥新强度等级32.5（相当与原水泥标号425）水灰比0.44，坍落度3-5cm，砂率32%，水用量180kg/m3，水泥用量409180kg/m3，砂580180kg/m3，石子1231180kg/m3，

因此，水：水泥：砂：石子=0.44:1:1.42:3.01