高强陶粒混凝土抗震性能研究

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发布时间：2021-09-15

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高强陶粒混凝土抗震性能研究
张广成，彭桂蒸，
(1．青岛华拓电力设计有限公司。山东青岛266031：
单礼会，张纪刚
2．青岛理工大学土木工程学院。山东青岛266033)
【摘要】主要通过试验和有限元分析方法，对高强陶粒混凝土和普通混凝土进行了性能对比分析，并对其
抗震性能进行了研究。研究结果表明，这种高强陶粒混凝土由于密度小，质量轻，弹性模量低，在地震荷载作用下
所受的地震力小，对冲击能量吸收快，抗震性能好于普通混凝土，可替代普通混凝土。
【关键词】陶粒混凝土；抗震性能；时程分析；ANSYS
【中图分类号】TU528．2 【文献标识码】B 【文章编号】 1001—6864{2010)03—0042—03
随着建筑技术的发展，建筑物趋向高层化和大型
化，因此，减轻高层建筑和大跨度构件的自重，提高建
筑物抗震性能已显得十分重要，急需一种替代普通混
凝土且抗震性能好的建筑材料L1 J。陶粒是利用废料
烧制而成，且陶粒混凝土具有轻质、抗震性能好的特
点。它与普通混凝土不同之处在于骨料中存在着大
量的孔隙，这些孔隙存在赋予它许多优越的性能。
1 陶粒混凝土的优越性
(1) 轻质高强。陶粒混凝土的表观密度一般为
800—1950kg／m3
，结构用陶粒混凝土表观密度为1400～
1950kg／m3
，比普通混凝土轻20％一40％，强度可达普通
混凝土常用强度等级C15一C50，甚至更高；用作墙体的
结构保温陶粒混凝土强度可达CL5 CL15[5】，表观密度
只有800—1200kg／m3，比普通砖墙轻30％～50％。
(2) 抗震性能强。陶粒t昆凝土由于密度小，质量
轻，弹性模量低l2,3J，在地震荷载作用下所受的地震力
小，震动波的传递速度也较慢，对冲击能的吸收快，减
震效果显著。若不仅在承重结构采用陶粒混凝土，在
围护结构中也采用陶粒混凝土，则可以大大减轻建筑
物的质量，其抗震效果将更显著。
(3) 耐火性能好。陶粒混凝土由于导热系数低，
热阻值大，在高温作用下，温度由表及里的传递速度
将大大减慢，可保护钢筋，其耐火极限时间可达3～
4h。对同一耐火等级的构件来说，钢筋陶粒混凝土板
的厚度可比普通混凝土减薄20％一30％。
(4) 保温性能好。表观密度为800—1400keCm~
的陶粒混凝土是一种性能良好的墙体材料，其导热系
数0．23—0．95W／m·K，仅为普通混凝土导热系数的1／6
— 2／3。与土砖墙相比，其陶粒混凝土不仅强度高，整
体性能好，而且保温性能也很好，可比普通墙体的厚
度及重量减少一半左右。用超轻陶粒混凝土制成的
多排孑L小砌块，其技术经济效果更为显著。
2 陶粒混凝土实验配合比设计
目前，我国《轻集料混凝土技术规程》中规定的轻
[基金项目】山东省博士后科研项目择优资助项目(2OO7O3004)
集料混凝土的配合比设计方法有绝对体积法和松散
体积法_4J。本试验采用的是绝对体积法-6]计算各组
成材料的用量，即假定每1 m3轻集料混凝土的绝对体
积为各组成材料绝对体积总和的配合比设计方法。
为了找出700级粘土陶粒配制大流动性高性能轻
集料混凝土的最佳配合比，我们设计了9组正交试验。
陶粒混凝，普通混凝土试验配合比见表i。
表1 陶粒／普通混凝土正交试验配合比 kg·m
注：用水量是通过控制混凝土拌和物坍落度在180～220nm~而
确定。
绝对体积法设计的陶粒、普通混凝土9组正交配
合比可以看出，每组配合比中陶粒的重量比石子的重
量减少了50％以上，从而大大减轻了混凝土的重量。
3 试验数据统计及分析
对用绝对体积法设计的两种混凝土的9组正交配
合比进行了试验，数据见表2。
通过表2的试验数据可以看出，按绝对体积法设
计的陶粒混凝土和普通混凝土塌落度几乎没有变化，
3d、7d和28d的陶粒混凝土强度比普通混凝土的强度
减少30％左右，但其强度值已经达到普通混凝土C50
的强度，也满足工程的需要；3天的抗压强度平均值陶
粒混凝土比普通混凝土减少30．4％，7d抗压强度平均