Características técnicas y avances en la aplicación del hormigón agregado ligero

I. Introducción

El hormigón agregado ligero es un tipo de hormigón agregado ligero (densidad inferior a1800kg/m³El agregado poroso es un nuevo tipo de material de hormigón preparado a partir de un agregado grueso, combinado con materiales cementicios, aditivos y agua. En comparación con el hormigón ordinario, su ventaja significativa es queLigero, aislado y insonorizadoAl mismo tiempo, tiene buena durabilidad y procesabilidad, en línea con la industria de la construcción actual.“Ahorro de energía, protección del medio ambiente y alto rendimiento",Las necesidades de desarrollo se han convertido en materiales estructurales y funcionales en la ingeniería de construcción moderna.

II. composición y función de los materiales

El rendimiento del hormigón agregado ligero depende de la sinergia de cada componente, y los principales materiales constitutivos y funciones son los siguientes:

1. Agregado ligero

El agregado ligero es el componente central, que determina las características ligeras del hormigón. Se puede dividir por fuenteAgregado ligero natural(como piedra pómez, escoria volcánica, tufa) yAgregado ligero artificial(como granos de cerámica, granos de cerámica de cenizas volantes). Entre ellos,Granos de cerámica(especialmente cerámica de esquisto y cerámica de cenizas volantes) debido a suEstructura de poros cerrados, baja absorción de agua, alta resistencia(la resistencia a la presión puede alcanzar5-30MPa), el hormigón agregado ligero que se convierte en estructura, la vermut, etc., se debe a la densidad extremadamente baja.<300 kg/m³), se utiliza principalmente para aislamiento térmico y capa de aislamiento térmico.

2. Material cementante

Se basa principalmente en cemento (cemento portland, cemento Portland ordinario), que se puede mezclar con cenizas volantes, polvo de escoria, humo de silicio y otras mezclas. Las funciones de las mezclas incluyen:1) reemplazar parte del cemento y reducir costos y emisiones de carbono; （2Mejorar la armonía y la facilidad del hormigón recién mezclado (como el efecto de bola de cenizas volantes); （3) mejorar la durabilidad del hormigón endurecido (por ejemplo, la reacción volcánica del polvo de escoria puede llenar los poros).

3. Mezcla

Las aditivos clave incluyenSuperplastificante(como los policarboxilatos),Agente de introducción de aireyRetención de agua. La reducción de agua de alta eficiencia puede reducir significativamente la relación agua - ceniza (desde0,5 - 0,6Bajar0,3 - 0,4), mejorar la resistencia y densidad del hormigón; El inhalador puede introducir pequeñas burbujas cerradas para mejorar la resistencia a la congelación (el nivel de resistencia a la congelación puede alcanzarF100-F200); Los agentes de retención de agua (como la hidroxipropilmicrocelulosa) se utilizan para inhibir la absorción excesiva de agua de los agregados ligeros y evitar la pérdida de depresión del hormigón recién mezclado.

4. agua

El consumo de agua debe controlarse estrictamente, no sólo para satisfacer las necesidades de hidratación de los materiales cementicios, sino también para evitar la flotación de los agregados ligeros debido al exceso de agua (los agregados ligeros tienen una pequeña densidad y son fáciles de separar durante el proceso de mezcla). Por lo general, se utiliza“Agregado ligero premezclado",Proceso (remojar el agregado ligero2 - 4Horas, después de secar la superficie), para reducir su absorción del agua mezclada.

3. principales características de rendimiento

1. Características ligeras

La densidad seca del hormigón agregado ligero es generalmente1400-1900kg/m³(el hormigón ordinario es2400kg/m³Izquierda y derecha), el peso propio se puede reducir20% - 50%. Esta característica puede reducir significativamente la carga estructural (por ejemplo, las paredes residenciales de gran altura utilizan hormigón agregado ligero, y los requisitos de capacidad de carga de los cimientos se pueden reducir.15% - 25%), reducir el costo de las obras básicas y, al mismo tiempo, mejorar el rendimiento sísmico del edificio (la acción sísmica es proporcional al peso propio de la estructura).

2. Propiedades de aislamiento térmico

La estructura poroso del agregado ligero le da una baja conductividad térmica..0.5-1.5W/El hormigón ordinario es1.8-2.0W/). por ejemplo200 mmEl efecto de aislamiento térmico de la pared gruesa de hormigón cerámico es equivalente a400 mmParedes de ladrillo ordinarias gruesas pueden reducir considerablemente el consumo de energía de calefacción y refrigeración del edificio (la tasa de ahorro de energía puede alcanzar30% - 50%), cumple“Habitación pasiva","Edificio de consumo de energía cero",Requisitos.

3. Rendimiento de aislamiento acústico

La estructura de poros de los agregados ligeros puede absorber eficazmente las ondas sonoras, y su aislamiento acústico del aire puede alcanzar.45-55dB(el hormigón ordinario es35-40dB). Cuando se utiliza en paredes o losas separadas por hogares, puede mejorar significativamente el entorno acústico interior y cumplir con los requisitos de aislamiento acústico de viviendas, hoteles y otros lugares.

4. Durabilidad

（1) impermeabilidad: los agregados ligeros de poros cerrados, como la cerámica, pueden reducir los canales de poros gruesos y finos en el interior del hormigón, y el nivel de impermeabilidad puede alcanzarP6-P10(el hormigón ordinario esP4-P8);

（2) resistencia a la congelación: las pequeñas burbujas introducidas por el agente de introducción de aire pueden aliviar el daño del ciclo de congelación y deshielo al hormigón, y el nivel de resistencia a la congelación puede alcanzarF100-F200(para obras en zonas frías);

（3) resistencia a la carbonización: la baja relación agua - ceniza y la estructura densa pueden retrasar el proceso de carbonización, y la profundidad de carbonización es menor que la del hormigón ordinario.30% - 50%.

IV. puntos clave del proceso de preparación

1. Diseño de la proporción de mezcla

（1) determinar el nivel de densidad: elegir según el uso, como el nivel de densidad de hormigón agregado ligero para la estructura es1600-1900kg/m³Para aislamiento térmico1400-1600kg/m³V;

（2Diseño de resistencia: ajustando la cantidad de material cementante..300-500kg/m³) relación con el agua y la ceniza..0,3 - 0,45) resistencia controlada, el nivel de Resistencia del hormigón agregado ligero para la estructura puede alcanzarC20-C40V;

（3) y ajuste de facilidad: a través de la humedad previa del agregado ligero, la adición de agua reductora y retención de agua, se garantiza que la depresión del hormigón recién mezclado esté en100-150 mm(requisitos de construcción de bombeo).

2. Proceso de mezcla

（1) agregado ligero prehúmedo: remoje el agregado ligero en un Estado seco de la superficie saturada (no hay agua libre en la superficie) para evitar absorber y mezclar agua durante la mezcla;

（2) Orden de mezcla: primero mezcle el agregado ligero con parte del agua1 - 2Min, luego agregue cemento, mezcla y mezcla para mezclar2 - 3Min, finalmente ajuste el consumo de agua y revuelva hasta que sea uniforme (el tiempo total de agitación no exceda5Minutos);

（3) evitar la separación: evitar la vibración excesiva durante la mezcla para evitar la estratificación causada por la flotación de agregados ligeros.

3. Vertido y mantenimiento

（1) vertido: vertido estratificado (el espesor de cada capa no supera300 mm), la vibración se realiza con un vibrador plano o un vibrador enchufable (el tiempo de vibración es más corto que el hormigón ordinario)30%);

（2) mantenimiento: después del vertido12Cubrir la humedad (como películas plásticas, sacos) durante las horas y rociar agua para mantenerla7 - 14Días (los agregados ligeros tienen una fuerte absorción de agua y es necesario evitar la pérdida de agua y el agrietamiento en la superficie).

V. Áreas de aplicación

1. Edificios residenciales

Residencial de gran alturaParedes(como paredes de corte, paredes rellenas),Suelo(por ejemplo, paneles laminados) el uso de hormigón agregado ligero puede reducir el peso propio de la estructura (menos peso propio por metro cuadrado de pared).50-100kg), aumentar la relación de parcela del edificio (aumentar1 - 2Capas). Por ejemplo, en los proyectos residenciales de gran altura en beijing, Shanghai y otras ciudades, la proporción de paredes de hormigón cerámico ha alcanzado.60%Arriba.

2. Construcción Industrial

PlantaPlaca de techo、Viga de grúaEl uso de hormigón agregado ligero puede reducir la carga del techo (menos peso propio por metro cuadrado de techo)80-120kg), aumentar el tramo (desde6-8 metrosAumentar10-12 metros). Por ejemplo, en las casas de fábrica conjuntas de las fábricas de automóviles, la tasa de aplicación de techos de hormigón agregado ligero alcanza80%.

3. Edificios de ahorro de energía

Viviendas pasivas, edificios de consumo cero de energíaCapa de aislamiento térmico de la pared exterior(por ejemplo, la pared compuesta de aislamiento térmico exterior) utiliza hormigón agregado ligero, que puede satisfacer“Coeficiente de transferencia de calor de la pared exterior≤0.15W/",Requisitos. Por ejemplo, en un proyecto de vivienda pasiva en berlín, alemania,250 mmLa gruesa pared exterior de hormigón cerámico de cenizas volantes ha logrado el objetivo de no calefacción en invierno.

4. Obras municipales

PuentePavimentación de la cubierta del puente、MuelleEl uso de hormigón agregado ligero puede reducir la carga del puente (menos peso propio por metro cuadrado de cubierta del puente).100-150 kg), prolongar la vida útil del puente (reducir el daño por fatiga). Por ejemplo, el pavimento de la cubierta del puente del puente de la Bahía de Hangzhou adopta hormigón cerámico, lo que reduce la carga general del puente.

VI. tendencias de desarrollo

1. 高性能化

desarrolloHormigón agregado ligero de alta resistencia(nivel de intensidad≥C50), para columnas, vigas y otros componentes de carga de edificios súper altos, para satisfacer las necesidades de gran envergadura y alta carga. Por ejemplo, en un edificio de gran altura en houston, Estados unidos,C60La aplicación de columnas de hormigón cerámico reduce la sección transversal de las columnas (desde1.2m × 1.2mBajar0,8 m × 0,8 m).

2. Ecologización

利用Residuos industriales(como cenizas volantes, escoria, escoria de acero) preparar agregados ligeros (como cerámica de cenizas volantes, cerámica de escoria), reemplazar los agregados naturales (reducir la minería) y reducir la cantidad de cemento (la tasa de sustitución alcanza30% - 50%). Por ejemplo, las cenizas volantes producidas en nuestro país cada año son aproximadamente5100 millones de toneladas, de las cuales10%Para la producción de hormigón agregado ligero, reducir las emisiones de carbono en aproximadamente1100 millones de toneladas.

3. Funcionalización

desarrolloHormigón agregado ligero ignífugo(añadir fibra ignífuga, límite de resistencia al fuego≥ 3Horas),Hormigón agregado ligero insonorizado(añadir material de aislamiento acústico, aislamiento acústico del aire≥60dB),Hormigón agregado ligero autoaislado(capa térmica compuesta, coeficiente de transferencia de calor≤0.1W/) para satisfacer las necesidades especiales de diferentes lugares.

4. Estandarización

Formulado y perfeccionadoNorma para hormigón agregado ligero(por ejemplo, el reglamento técnico para hormigón agregado ligero)JGJ 51-2019Estandarizar el rendimiento de los materiales, el diseño de la proporción de mezcla, el proceso de construcción y otros enlaces para mejorar la calidad del proyecto (reducir las grietas causadas por la construcción inadecuada, la resistencia no cumple con los estándares y otros problemas).

VII. Conclusiones

El hormigón agregado ligero como unaLigero, ahorro de energía y protección del medio ambienteLos nuevos materiales tienen amplias perspectivas de aplicación en la industria de la construcción. Con el desarrollo continuo de la tecnología de alto rendimiento, verde y funcional, el hormigón agregado ligero reemplazará aún más al hormigón ordinario y se convertirá en el material principal de los futuros proyectos de construcción. En el futuro, es necesario fortalecer la investigación y el desarrollo de agregados ligeros (como los agregados ligeros nanomodificados) y optimizar los procesos de preparación (como3DImprimir hormigón agregado ligero), promover la aplicación industrial de hormigón agregado ligero y proporcionar apoyo para el desarrollo sostenible de la industria de la construcción.