Caractéristiques techniques et progrès de l'application du béton léger

I. Introduction

Le béton à agrégat léger est un agrégat léger (densité inférieure à1800kg/m³Les agrégats poreux) sont des agrégats grossiers, combinés avec des matériaux gélifiés, des adjuvants et de nouveaux matériaux de béton préparés avec de l'eau. Son avantage significatif par rapport au béton ordinaire estLéger, isolation thermique et acoustique, tout en ayant une bonne durabilité et usinabilité, conformément à l'industrie de la construction actuelle“Économie d'énergie, protection de l'environnement, haute performance« etLes besoins de développement sont devenus des matériaux structurels et fonctionnels dans l'ingénierie de construction moderne.

II. Composition et rôle des matériaux

Les propriétés du béton léger dépendent de la synergie des composants, les principaux matériaux constitutifs et les fonctions sont les suivantes:

1. Ensemble léger

Les agrégats légers sont les composants de base qui déterminent les caractéristiques de légèreté du béton. Par source peut être divisé enEnsemble léger naturel(par exemple, pierre ponce, scories volcaniques, tuf) etEnsemble léger artificiel(comme les grains d'argile, les grains de cendres volantes). Parmi eux,Grains d'argile(en particulier les grains d'argile de schiste, les grains de cendres volantes) en raison deStructure poreuse fermée, faible absorption d'eau, haute résistance(la résistance à la compression peut atteindre5 à 30MPa), devient la structure en béton léger, vermiculite, etc., en raison de la densité extrêmement faible (<300kg/m³), plus pour l'isolation thermique.

2. Matériaux gélifiés

Principalement en ciment (ciment de silicate, ciment de silicate ordinaire), il peut être incorporé dans la cendre volante, la poudre de scorie, la cendre de silice et d'autres matériaux d'incorporation. Le rôle du dopant comprend: (1) remplacer une partie du ciment, réduire les coûts et les émissions de carbone; （2), améliorer la facilité et la Facilité du béton fraîchement mélangé (par exemple, l'effet de bille des cendres volantes); （3), améliorer la durabilité du béton durci (par exemple, la réaction de cendres volcaniques de la poudre de scories peut remplir les pores).

3. Adjuvants externes

Les adjuvants clés comprennentRéducteur d'eau haute efficacité(par exemple, polycarboxylique),Agent d'extraction d'airetAgent de rétention d'eau. Les réducteurs d'eau à haute efficacité réduisent considérablement le rapport eau / cendres (à partir de0,5 - 0,6Réduit à0,3 - 0,4), améliorer la résistance et la compacité du béton; L'extracteur d'air peut introduire de minuscules bulles d'air fermées, améliorant la résistance au gel (classe de résistance au gel jusqu'àF100-F200); Les agents de rétention d'eau (tels que l'hydroxypropylméthylcellulose) sont utilisés pour inhiber l'absorption excessive d'eau des agrégats légers et prévenir la perte d'affaissement du béton fraîchement mélangé.

4. Eau

L'utilisation de l'eau doit être strictement contrôlée, à la fois pour répondre aux besoins d'hydratation des matériaux gélifiés et pour éviter que les agrégats légers ne flottent en raison d'un excès d'eau (la densité des agrégats légers est faible et facile à séparer pendant l'agitation). Généralement adopté“Ensemble léger pré - humidifié« etProcessus (trempage de l'ensemble léger2 - 4Heures, utilisation après séchage de la surface) pour réduire son absorption d'eau mélangée.

Iii. Principales caractéristiques de performance

1. Caractéristiques légères

La densité sèche du béton léger est généralement1400-1900kg/m³(le béton ordinaire est2400kg/m³Gauche et droite), le poids mort peut être réduit20% - 50%.Cette caractéristique peut réduire considérablement la charge structurelle (par exemple, les murs résidentiels de grande hauteur sont en béton léger, les exigences de charge de la Fondation peuvent être réduites15% - 25%), réduire les coûts des travaux de fondation tout en améliorant la résistance sismique du bâtiment (sismicité proportionnelle au poids propre de la structure).

2. Propriétés d'isolation thermique

La structure poreuse des agrégats légers leur confère une faible conductivité thermique (0,5-1,5W/Le béton ordinaire est1,8-2,0W/). Par exemple,200 mmL'effet d'isolation thermique des murs épais en béton céramique est équivalent à400 mmMur épais de briques communes, peut réduire considérablement la consommation d'énergie de chauffage et de refroidissement du bâtiment (le taux d'économie d'énergie peut atteindre30% - 50%), conformes“Chambre passive« laBâtiment zéro consommation d'énergie« etLes exigences.

3. Propriétés d'isolation acoustique

La structure poreuse de l'ensemble léger peut absorber efficacement les ondes sonores, son isolation acoustique de l'air peut atteindre45 à 55dB(le béton ordinaire est35 à 40 dB). Lorsqu'il est utilisé pour diviser les murs ou les dalles de plancher, il peut améliorer considérablement l'environnement acoustique intérieur et répondre aux exigences d'isolation acoustique des maisons, des hôtels et d'autres lieux.

4. Durabilité

（1), imperméabilité: l'agrégat léger de pores fermés tels que les grains d'argile peut réduire le canal de pores capillaires internes en béton, le niveau d'imperméabilité peut atteindreP6 à P10(le béton ordinaire estP4-P8);

（2), résistance au gel: de minuscules bulles introduites par l'agent d'extraction d'air peuvent atténuer la destruction du béton par le cycle de gel - dégel, la classe de résistance au gel peut atteindreF100-F200(convient pour les travaux dans les zones froides);

（3) résistance à la carbonatation: faible rapport eau / cendres avec structure compacte peut retarder le processus de carbonatation, la profondeur de carbonatation est inférieure à celle du béton ordinaire30% - 50%- Oui.

Iv. Points clés du processus de préparation

1. Design ratio d'ajustement

（1) déterminer la classe de densité: Selon l'utilisation choisie, comme la classe de densité de béton léger d'agrégat pour la structure est1600-1900kg/m³L'isolation thermique est1400-1600kg/m³;

（2) conception de la Force: en ajustant la quantité de matériau gélifié (300-500kg/m³) par rapport au rapport eau / cendres (0,3 - 0,45), force de contrôle, classe de résistance de béton léger d'agrégat pour la structure peut atteindreC20-C40;

（3) et réglage facile: en pré - humidifiant des agrégats légers, en ajoutant des agents réducteurs d'eau et des agents de rétention d'eau, l'effondrement du béton fraîchement mélangé est garanti dans100 à 150 mm(exigences de construction de pompage).

2. Processus d'agitation

（1), pré - humidification de l'ensemble léger: faire tremper l'ensemble léger à l'état sec de la surface saturée (pas d'eau libre sur la surface), en évitant l'absorption de l'eau agitée lors de l'agitation;

（2) ordre d'agitation: mélanger d'abord l'ensemble léger avec une partie de l'eau1 - 2Minutes, ajouter à nouveau le ciment, le dopant et l'adjuvant sous agitation2 - 3Minutes, enfin ajuster l'agitation avec de l'eau jusqu'à homogénéité (le temps total d'agitation ne dépasse pas5Minutes);

（3), empêche la séparation: évitez les tampons vibrants excessifs pendant le processus d'agitation afin de ne pas flotter sur les ensembles légers conduisant à la stratification.

3. Coulée et conservation

（1), coulée: avec coulée en couches (chaque couche n'a pas plus d'épaisseur que300 mm), vibromasseur à plat ou vibromasseur enfichable (temps de vibration plus court que le béton ordinaire)30%);

（2) Conservation: après coulée12Couvrir d'hydratation (p. ex., film plastique, sac) pendant les heures et vaporiser de l'eau pour la conserver7 à 14Jour (l'ensemble léger est très absorbant et doit empêcher la perte d'eau et la fissuration de la surface).

V. Domaines d'application

1. Bâtiments résidentiels

De la résidence de haut standingLe mur(par exemple, mur de cisaillement, mur de remplissage),Planche de plancher(comme le contreplaqué) avec le béton d'agrégat léger, peut réduire le poids mort structurel (poids mort réduit par mètre carré de mur)50 à 100 kg), augmenter le taux de volume du bâtiment (augmentation1 - 2Couches). Par exemple, dans les projets résidentiels de grande hauteur à Beijing, Shanghai et d'autres villes, la proportion de murs en béton de grain de céramique a atteint60%Ci - dessus.

2. Bâtiments industriels

De l'usinePanneau de toit、Poutre de grueL'utilisation de béton d'agrégat léger réduit la charge de toiture (poids mort réduit par mètre carré de toit)80 à 120 kg), augmenter la portée (à partir de6 à 8 mAugmenter à10 à 12 m). Par exemple, le taux d'application de la dalle de toit en béton d'agrégat léger dans la maison de l'usine commune de fabrication automobile a atteint80%- Oui.

3. Bâtiments économes en énergie

Maison passive, bâtiment zéro énergieIsolation des murs extérieurs(comme le mur composite d'isolation extérieure) avec le béton d'agrégat léger, peut rencontrer“Coefficient de transfert thermique des murs extérieurs≤0.15W/« etLes exigences. Par exemple, dans un projet de maison passive à Berlin, en Allemagne,250 mmL'épaisse façade en béton céramique de cendres volantes atteint l'objectif de ne pas avoir besoin de chauffage en hiver.

4. Travaux municipaux

Du pontPose du pont、Piles de pontL'utilisation de béton léger peut réduire la charge du pont (poids mort réduit par mètre carré de tablier)100 à 150 kg), prolonger la durée de vie du pont (réduire les dommages causés par la fatigue). Par exemple, la couche de revêtement du pont de la baie de Hangzhou sur la traversée de la mer utilise du béton granulaire en terre cuite, ce qui réduit la charge globale du pont.

Vi. Tendances du développement

1. 高性能化

DéveloppementBéton léger à haute résistance(niveau d'intensité≥C50), des colonnes, des poutres et d'autres éléments porteurs pour les bâtiments de très grande hauteur, pour répondre aux besoins de grandes portées et de charges élevées. Par exemple, dans un immeuble de grande hauteur à Houston, aux États - Unis,C60L'application de colonnes en béton céramique réduit la Section de la colonne (à partir de1,2 m × 1,2 mRéduit à0,8 m × 0,8 m).

2. Verdissement

利用Déchets industriels(par exemple, cendres volantes, scories, scories d'acier) Préparation d'agrégats légers (par exemple, cendres volantes, grains de scories), remplacement des agrégats naturels (réduction de l'exploitation minière), réduction de la quantité de ciment utilisée (taux de remplacement jusqu'à30% - 50%). Par exemple, la production annuelle de cendres volantes dans notre pays est d'environ5Milliards de tonnes, dont10%Pour la production de béton léger, réduisant les émissions de carbone environ1Milliards de tonnes.

3. Fonctionnalisation

DéveloppementBéton léger aggloméré ignifuge(ajouter des fibres ignifuges, limite de résistance au feu≥ 3Heures),Isolation acoustique béton léger(ajouter un matériau d'isolation acoustique, quantité d'isolation acoustique de l'air≥60dB),Béton léger auto - isolant(isolation thermique composite, coefficient de transfert de chaleur≤0.1W/), répondre aux besoins spécifiques des différents lieux.

4. Normalisation

Formulé parfaitStandard pour béton léger(par exemple, Code technique du béton léger)JGJ 51-2019), la spécification de la performance des matériaux, la conception du rapport d'ajustement, le processus de construction et d'autres liens, l'amélioration de la qualité de l'ingénierie (réduire les fissures dues à la mauvaise construction, la résistance non conforme et d'autres problèmes).

Vii. Conclusion

Béton léger comme unLéger, économie d'énergie et respectueux de l'environnementLes nouveaux matériaux ont de grandes perspectives d'application dans l'industrie de la construction. Avec le développement continu de la technologie de haute performance, de l'écologisation et de la fonctionnalisation, le béton d'agrégat léger remplacera davantage le béton ordinaire en tant que matériau principal pour les travaux de construction futurs. À l'avenir, il est nécessaire de renforcer la recherche et le développement d'agrégats légers (tels que les agrégats légers nanomodifiés), d'optimiser les processus de préparation (tels que3DPrint Light Aggregate Concrete), promouvoir l'application industrialisée du béton léger Aggregate pour soutenir le développement durable de l'industrie de la construction.