摘要:本文論述了輕骨料混凝土在國內外的應用研究現狀，闡述了目前輕骨料混凝土在工程應用中存在的主要問題，并對輕骨料混凝土在建筑工程中的發展提出了一些建議，供工程技術人員和研究人員參考。
關鍵詞:輕骨料混凝土；應用；存在問題；展望
引言
輕骨料混凝土（LWAC），又名輕集料混凝土，是用輕粗骨料、輕細骨料、水泥和水，必要時加入化學外加劑的礦物摻合料配制而成，并且在標準養護條件下，28天齡期的干表觀密度小于1950kg/m3的混凝土。輕骨料混凝土的強度等級用LC表示。強度等級達到LC30及以上者稱為高強輕骨料混凝土。盡管高強輕骨料混凝土單方造價比同強度等級的普通密度混凝土高,但高強輕骨料混凝土輕質高強，能夠減輕建筑物的自重，降低基礎處理費用，縮小結構斷面和增加使用面積，可降低工程造價5%~10%，因而具有顯著的綜合經濟效益，同時高強輕骨料混凝土還具有良好的耐久性、耐火性、抗震性和抗裂性能。
輕骨料混凝土已有近百年的應用歷史，并因其獨特的性能優勢在土木的發展中占有一定的地位。輕骨料混凝土可以根據用途的要求配置成輕質、保溫、隔熱、高強、高耐久性、抗震性好的各種用途的輕骨料混凝土而取得顯著的技術經濟效益，在國內外得到了廣泛應用。
一、國外應用研究現狀
輕骨料混凝土的最早使用年代可追溯到1920年左右。1928年，美國開始把這種方法用于商業生產。西歐在第二次世界大戰以后才開始生產輕骨料。美國和前蘇聯因缺少天然的普通骨料，大量生產和使用了人造輕骨料，所以輕骨料混凝土在這兩個國家得到飛速發展。但是輕骨料混凝土長期以來一直被當作非結構材料使用，獲得的經濟效益十分有限，應用范圍受到了很大的限制。20世紀50年代中期，美國采用輕骨料混凝土取代普通混凝土，修建了休斯敦貝殼廣場大廈，并取得了顯著的技術經濟效益，使得高性能輕骨料混凝土越來越受到了重視。目前，國外發達國家高強度、高性能輕骨料混凝土的應用已經取得了豐富的經驗，LC50~LC60輕骨料混凝土已在工程中大量使用。1993年以來，美國每年輕骨料使用量約為350~415萬m3，其中結構用輕骨料混凝土部分在80萬m3左右。20世紀90年代初期，挪威、日本等國家研究了高性能輕骨料混凝土的配方、生產工藝、高性能輕骨料等，重點在于改善混凝土的工作性和耐久性，并取得了一定的成果。挪威已成功應用LC60級輕骨料混凝土建造了世界上跨度最大的懸臂橋。自1987年以來，挪威已應用高性能輕骨料混凝土施工了11座橋梁。日本則在1998年成立了一個由18家公司組成的高強輕骨料混凝土研究委員會，專門研究粉煤灰輕骨料混凝土。
二、國內應用研究現狀
我國輕骨料混凝土發展和應用相對較晚，其發展的歷程漫長而又曲折。20世紀50年代開始研究輕骨料及輕骨料混凝土，輕骨料主要用陶粒、粉煤灰，1957 年成立了“陶粒混凝土課題組”開展相關的研究，先后研制成粘土陶粒、頁巖陶粒和燒結粉煤灰陶粒。據1990年對北京、上海、黑龍江、吉林、沈陽等10個省市不完全統計的資料表明，從20世紀70~80年代的10年中，用于房屋建筑外墻板的輕骨料混凝土約占其總用量的50%；用于建筑砌塊約占砌塊的27%。
但是，由于我國工藝水平有限，輕骨料質量較差，以粉煤灰為主的其它品種陶粒的質量不盡人意，所配制的結構用輕骨料混凝土的表觀密度一般為1800~1950kg/m3，抗壓強度為5.0~25Mpa，即密度較大，而強度偏低，使其應用和發展受到一定的限制。20世紀90年代以前我國輕骨料混凝土的應用主要是以高層建筑外墻板為主，現在主要是以高層建筑框架填充墻用的小型空心砌塊；而在承重結構中的應用反而有所減少。這主要是由于國內輕骨料過多偏重于墻體材料的應用，而用于承重結構的高性能陶粒的生產與開發并沒有受到應有的重視，輕骨料混凝土發展缺乏統一的管理和協調。隨著國家對建筑節能和建筑物功能性要求的提高，高性能輕骨料混凝土的研究和應用也得到了快速發展。
據不完全統計（1995年），以超輕陶粒為主的各種陶粒年產量在200萬m3以上。如今，廣州、烏魯木齊、昆明、黑龍江和京津塘地區已成為超輕陶粒生產基地。上海，主要生產堆積密度為700~800kg/m3的粉煤灰陶粒和500kg/m3以下的超輕陶粒；湖北宜昌，主要生產高強陶粒，可以配制出強度等級為LC30~LC60或更高的輕骨料混凝土。高強、高性能輕骨料的規模化生產，促進了高強輕骨料混凝土，結構輕骨料混凝土在我國應用。工程實例也很多：天津市政工程研究院研究LC50結構輕骨料混凝土在永定新河大橋得到應用；珠海國際會議中心20層以上部位全都采用LC40輕骨料混凝土；本溪20層建溪大廈都是以自燃煤研石混凝土為主體結構材料；鐵道部大橋局橋梁科技研究所將LC40粉煤灰陶粒高強混凝土成功應用于金山公路跨度為22m的箱形預應力橋梁，使橋梁的自重降低了20%以上，取得了很好的技術經濟效果。雖然如此，與國外的差距仍然很大，還需付出巨大的努力。
三、工程應用主要問題
國外輕骨料混凝土在建筑工程上的應用，尤其是在橋梁方面的應用已經有了很成熟的經驗。而在我國作為一種新型建筑材料研究相對較少，不管從應用研究水平還是生產規模，與發達國家相比都有較大差距。目前，在工程應用中還存在著以下幾個主要的問題。
（一）強度問題
輕骨料混凝土達到一定強度后，當繼續增加水泥用量時，輕骨料混凝土的強度增加并不明顯。同時，與輕骨料混凝土中水泥石的強度相比，輕骨料的強度偏低，這也限制了輕骨料混凝土強度的提高。總之，不可能與同類正常混凝土相比。
（二）收縮和徐變
輕骨料的含水率直接影響輕骨料混凝土收縮的發展速度，對徐變影響則較小。高含水率的輕骨料混凝土早期收縮小于相同強度的普通混凝土，但最終收縮大于普通混凝土；低含水率的輕骨料混凝土收縮始終大于普通混凝土。輕骨料混凝土的徐變隨混凝土強度增加而降低，徐變系數小于普通混凝土，但由于輕骨料混凝土的彈性模量低于普通混凝土，徐變應力仍可能大于普通混凝土。水灰比在0.32~0.43的LC60~LC90的高強輕骨料混凝土的彈性模量比同強度普通混凝土的低20%~30%。由于低彈性模量產生較大的彈性應變，輕骨料混凝土在荷載下的總變形比普通混凝土的大，過大的收縮往往會造成結構物的開裂。在橋梁結構中一般都采用預應力，高強輕骨料混凝土的收縮徐變會造成預應力損失，將會對橋梁結構產生比較大的影響，此問題也急需解決。
（三）吸水問題
在當前人造輕骨料的生產工藝條件下制造出來的陶粒(含高強陶粒)，其孔隙結構較差，不僅球狀孔直徑大，且開孔率高，分布不均勻，裂縫缺陷也較多，因而吸水率較大。這種吸水率高的陶粒，既不能適應現代泵送混凝土施工的要求；也因為施工前須泡水飽和預濕，給施工帶來很大麻煩。因此，我們現在急需生產出一種具有更低吸水率，施工時不需預濕的人造輕骨料，即高強、低吸水率的輕骨料。
（四）泵送施工
目前，LC40~LC60的高強輕骨料混凝土已開始在工程上應用，但對輕骨料混凝土中骨料與膠凝材料易離析而影響泵送施工的問題并沒有根本解決。泵送施工時，部分水泥漿中的水在壓力作用下滲入輕骨料中，降低了混凝土的工作性能。當水分由水泥漿滲入輕骨料中，混凝土的體積將輕微降低。因此，泵送輕骨料混凝土具有可壓縮性，在泵壓下表現為塑性。當增加泵壓時，混凝土中的空氣被壓縮到輕骨料中，這也是泵送輕骨料混凝土具有可壓縮性的原因。然而，當泵壓降低和消失后，存在于輕骨料孔中的被壓縮空氣又會將輕骨料孔中的水分擠出。如果這種情況發生在泵管中，會導致混凝土拌和物泌水并會堵塞泵。
四、展望
輕骨料混凝土以其輕質、高強、多功能的特點在大跨徑結構、高層建筑、軟土地基以及多震地區等工程中有著廣泛的應用前景。
（一）我國人造輕骨料方向：節能、降耗、降低成本，利用工業固體廢棄物、淤泥。利用工業廢料制造輕骨料可以變廢為寶，降低生產成本，減少天然骨料的開采，有利于保護環境，能夠充分、合理、節約地利用能源，符合現代可持續發展的要求。
（二）應充分發揮輕骨料混凝土制品在墻材革新、建筑節能上的作用，利用國內外成熟的工程經驗來推動輕骨料砼在結構工程和橋梁工程中的廣泛應用。
（三）不同類型的輕骨料混凝土具有特殊的性能，能夠滿足工程上的特殊要求，應大力發展各類纖維增強型輕骨料混凝土、次輕混凝土等。次輕混凝土，在國外又稱特定密度混凝土，它是在輕骨料混凝土中用普通粗集料定量取代部分輕集料配制而得的一種比輕集料混凝土重，而又比普通混凝上輕的過渡性混凝土。應加強對鋼釬維、碳纖維、次輕混凝土等的試驗研究工作，以滿足工程上的不同要求，提高其經濟效益。
（四）應大力支持高強輕骨料生產的發展。近幾年，很多地區都在籌劃建設高強輕骨料生產廠，應該大力支持，以滿足工程建設發展的需要。
（五）加速輕骨料混凝土工程技術應用規程的編制。對于輕骨料混凝土在工程中的應用，有關國家都有自己的設計、施工規范，為推廣輕骨料混凝土在工程中應用，我國應進一步建立健全自己的有關標準和規程規范。
總之，輕骨料混凝土無論在組成、結構還是性能方面，與普通混凝土相比，都有很大的不同。因此開展高性能輕骨料混凝土的研究，其意義十分顯著。
參考文獻：
[1] 中國建筑科學研究院混凝土研究所譯.國外輕骨料混凝土應用[M].北京：中國建筑工業出版社，1982.
[2] 胡曙光.王發洲.輕集料混凝土[M].北京:化學工業出版社，2006.
[3] 馮乃謙.新型使用混凝土大全[M].北京:科學出版社，2005.
[4] 孫海林, 葉列平, 丁建彤, 郭玉順. 高強輕骨料混凝土收縮和徐變試[J]. 清華大學學報(自然科學版)，2007，47（6）：765-767，780.
[5] 孫海林,丁建彤,葉列平.高強輕骨料混凝土在橋梁工程中的應用[A].中國公路學會橋梁和結構工程學會2002年全國橋梁學術會議[C],781-793.
[6] 覃小香. 從文獻綜述淺談輕骨料混凝土的應用.科技資訊，2007，18：58.
關鍵詞:輕骨料混凝土；應用；存在問題；展望
引言
輕骨料混凝土（LWAC），又名輕集料混凝土，是用輕粗骨料、輕細骨料、水泥和水，必要時加入化學外加劑的礦物摻合料配制而成，并且在標準養護條件下，28天齡期的干表觀密度小于1950kg/m3的混凝土。輕骨料混凝土的強度等級用LC表示。強度等級達到LC30及以上者稱為高強輕骨料混凝土。盡管高強輕骨料混凝土單方造價比同強度等級的普通密度混凝土高,但高強輕骨料混凝土輕質高強，能夠減輕建筑物的自重，降低基礎處理費用，縮小結構斷面和增加使用面積，可降低工程造價5%~10%，因而具有顯著的綜合經濟效益，同時高強輕骨料混凝土還具有良好的耐久性、耐火性、抗震性和抗裂性能。
輕骨料混凝土已有近百年的應用歷史，并因其獨特的性能優勢在土木的發展中占有一定的地位。輕骨料混凝土可以根據用途的要求配置成輕質、保溫、隔熱、高強、高耐久性、抗震性好的各種用途的輕骨料混凝土而取得顯著的技術經濟效益，在國內外得到了廣泛應用。
一、國外應用研究現狀
輕骨料混凝土的最早使用年代可追溯到1920年左右。1928年，美國開始把這種方法用于商業生產。西歐在第二次世界大戰以后才開始生產輕骨料。美國和前蘇聯因缺少天然的普通骨料，大量生產和使用了人造輕骨料，所以輕骨料混凝土在這兩個國家得到飛速發展。但是輕骨料混凝土長期以來一直被當作非結構材料使用，獲得的經濟效益十分有限，應用范圍受到了很大的限制。20世紀50年代中期，美國采用輕骨料混凝土取代普通混凝土，修建了休斯敦貝殼廣場大廈，并取得了顯著的技術經濟效益，使得高性能輕骨料混凝土越來越受到了重視。目前，國外發達國家高強度、高性能輕骨料混凝土的應用已經取得了豐富的經驗，LC50~LC60輕骨料混凝土已在工程中大量使用。1993年以來，美國每年輕骨料使用量約為350~415萬m3，其中結構用輕骨料混凝土部分在80萬m3左右。20世紀90年代初期，挪威、日本等國家研究了高性能輕骨料混凝土的配方、生產工藝、高性能輕骨料等，重點在于改善混凝土的工作性和耐久性，并取得了一定的成果。挪威已成功應用LC60級輕骨料混凝土建造了世界上跨度最大的懸臂橋。自1987年以來，挪威已應用高性能輕骨料混凝土施工了11座橋梁。日本則在1998年成立了一個由18家公司組成的高強輕骨料混凝土研究委員會，專門研究粉煤灰輕骨料混凝土。
二、國內應用研究現狀
我國輕骨料混凝土發展和應用相對較晚，其發展的歷程漫長而又曲折。20世紀50年代開始研究輕骨料及輕骨料混凝土，輕骨料主要用陶粒、粉煤灰，1957 年成立了“陶粒混凝土課題組”開展相關的研究，先后研制成粘土陶粒、頁巖陶粒和燒結粉煤灰陶粒。據1990年對北京、上海、黑龍江、吉林、沈陽等10個省市不完全統計的資料表明，從20世紀70~80年代的10年中，用于房屋建筑外墻板的輕骨料混凝土約占其總用量的50%；用于建筑砌塊約占砌塊的27%。
但是，由于我國工藝水平有限，輕骨料質量較差，以粉煤灰為主的其它品種陶粒的質量不盡人意，所配制的結構用輕骨料混凝土的表觀密度一般為1800~1950kg/m3，抗壓強度為5.0~25Mpa，即密度較大，而強度偏低，使其應用和發展受到一定的限制。20世紀90年代以前我國輕骨料混凝土的應用主要是以高層建筑外墻板為主，現在主要是以高層建筑框架填充墻用的小型空心砌塊；而在承重結構中的應用反而有所減少。這主要是由于國內輕骨料過多偏重于墻體材料的應用，而用于承重結構的高性能陶粒的生產與開發并沒有受到應有的重視，輕骨料混凝土發展缺乏統一的管理和協調。隨著國家對建筑節能和建筑物功能性要求的提高，高性能輕骨料混凝土的研究和應用也得到了快速發展。
據不完全統計（1995年），以超輕陶粒為主的各種陶粒年產量在200萬m3以上。如今，廣州、烏魯木齊、昆明、黑龍江和京津塘地區已成為超輕陶粒生產基地。上海，主要生產堆積密度為700~800kg/m3的粉煤灰陶粒和500kg/m3以下的超輕陶粒；湖北宜昌，主要生產高強陶粒，可以配制出強度等級為LC30~LC60或更高的輕骨料混凝土。高強、高性能輕骨料的規模化生產，促進了高強輕骨料混凝土，結構輕骨料混凝土在我國應用。工程實例也很多：天津市政工程研究院研究LC50結構輕骨料混凝土在永定新河大橋得到應用；珠海國際會議中心20層以上部位全都采用LC40輕骨料混凝土；本溪20層建溪大廈都是以自燃煤研石混凝土為主體結構材料；鐵道部大橋局橋梁科技研究所將LC40粉煤灰陶粒高強混凝土成功應用于金山公路跨度為22m的箱形預應力橋梁，使橋梁的自重降低了20%以上，取得了很好的技術經濟效果。雖然如此，與國外的差距仍然很大，還需付出巨大的努力。
三、工程應用主要問題
國外輕骨料混凝土在建筑工程上的應用，尤其是在橋梁方面的應用已經有了很成熟的經驗。而在我國作為一種新型建筑材料研究相對較少，不管從應用研究水平還是生產規模，與發達國家相比都有較大差距。目前，在工程應用中還存在著以下幾個主要的問題。
（一）強度問題
輕骨料混凝土達到一定強度后，當繼續增加水泥用量時，輕骨料混凝土的強度增加并不明顯。同時，與輕骨料混凝土中水泥石的強度相比，輕骨料的強度偏低，這也限制了輕骨料混凝土強度的提高。總之，不可能與同類正常混凝土相比。
（二）收縮和徐變
輕骨料的含水率直接影響輕骨料混凝土收縮的發展速度，對徐變影響則較小。高含水率的輕骨料混凝土早期收縮小于相同強度的普通混凝土，但最終收縮大于普通混凝土；低含水率的輕骨料混凝土收縮始終大于普通混凝土。輕骨料混凝土的徐變隨混凝土強度增加而降低，徐變系數小于普通混凝土，但由于輕骨料混凝土的彈性模量低于普通混凝土，徐變應力仍可能大于普通混凝土。水灰比在0.32~0.43的LC60~LC90的高強輕骨料混凝土的彈性模量比同強度普通混凝土的低20%~30%。由于低彈性模量產生較大的彈性應變，輕骨料混凝土在荷載下的總變形比普通混凝土的大，過大的收縮往往會造成結構物的開裂。在橋梁結構中一般都采用預應力，高強輕骨料混凝土的收縮徐變會造成預應力損失，將會對橋梁結構產生比較大的影響，此問題也急需解決。
（三）吸水問題
在當前人造輕骨料的生產工藝條件下制造出來的陶粒(含高強陶粒)，其孔隙結構較差，不僅球狀孔直徑大，且開孔率高，分布不均勻，裂縫缺陷也較多，因而吸水率較大。這種吸水率高的陶粒，既不能適應現代泵送混凝土施工的要求；也因為施工前須泡水飽和預濕，給施工帶來很大麻煩。因此，我們現在急需生產出一種具有更低吸水率，施工時不需預濕的人造輕骨料，即高強、低吸水率的輕骨料。
（四）泵送施工
目前，LC40~LC60的高強輕骨料混凝土已開始在工程上應用，但對輕骨料混凝土中骨料與膠凝材料易離析而影響泵送施工的問題并沒有根本解決。泵送施工時，部分水泥漿中的水在壓力作用下滲入輕骨料中，降低了混凝土的工作性能。當水分由水泥漿滲入輕骨料中，混凝土的體積將輕微降低。因此，泵送輕骨料混凝土具有可壓縮性，在泵壓下表現為塑性。當增加泵壓時，混凝土中的空氣被壓縮到輕骨料中，這也是泵送輕骨料混凝土具有可壓縮性的原因。然而，當泵壓降低和消失后，存在于輕骨料孔中的被壓縮空氣又會將輕骨料孔中的水分擠出。如果這種情況發生在泵管中，會導致混凝土拌和物泌水并會堵塞泵。
四、展望
輕骨料混凝土以其輕質、高強、多功能的特點在大跨徑結構、高層建筑、軟土地基以及多震地區等工程中有著廣泛的應用前景。
（一）我國人造輕骨料方向：節能、降耗、降低成本，利用工業固體廢棄物、淤泥。利用工業廢料制造輕骨料可以變廢為寶，降低生產成本，減少天然骨料的開采，有利于保護環境，能夠充分、合理、節約地利用能源，符合現代可持續發展的要求。
（二）應充分發揮輕骨料混凝土制品在墻材革新、建筑節能上的作用，利用國內外成熟的工程經驗來推動輕骨料砼在結構工程和橋梁工程中的廣泛應用。
（三）不同類型的輕骨料混凝土具有特殊的性能，能夠滿足工程上的特殊要求，應大力發展各類纖維增強型輕骨料混凝土、次輕混凝土等。次輕混凝土，在國外又稱特定密度混凝土，它是在輕骨料混凝土中用普通粗集料定量取代部分輕集料配制而得的一種比輕集料混凝土重，而又比普通混凝上輕的過渡性混凝土。應加強對鋼釬維、碳纖維、次輕混凝土等的試驗研究工作，以滿足工程上的不同要求，提高其經濟效益。
（四）應大力支持高強輕骨料生產的發展。近幾年，很多地區都在籌劃建設高強輕骨料生產廠，應該大力支持，以滿足工程建設發展的需要。
（五）加速輕骨料混凝土工程技術應用規程的編制。對于輕骨料混凝土在工程中的應用，有關國家都有自己的設計、施工規范，為推廣輕骨料混凝土在工程中應用，我國應進一步建立健全自己的有關標準和規程規范。
總之，輕骨料混凝土無論在組成、結構還是性能方面，與普通混凝土相比，都有很大的不同。因此開展高性能輕骨料混凝土的研究，其意義十分顯著。
參考文獻：
[1] 中國建筑科學研究院混凝土研究所譯.國外輕骨料混凝土應用[M].北京：中國建筑工業出版社，1982.
[2] 胡曙光.王發洲.輕集料混凝土[M].北京:化學工業出版社，2006.
[3] 馮乃謙.新型使用混凝土大全[M].北京:科學出版社，2005.
[4] 孫海林, 葉列平, 丁建彤, 郭玉順. 高強輕骨料混凝土收縮和徐變試[J]. 清華大學學報(自然科學版)，2007，47（6）：765-767，780.
[5] 孫海林,丁建彤,葉列平.高強輕骨料混凝土在橋梁工程中的應用[A].中國公路學會橋梁和結構工程學會2002年全國橋梁學術會議[C],781-793.
[6] 覃小香. 從文獻綜述淺談輕骨料混凝土的應用.科技資訊，2007，18：58.
