第一講 新型混凝土

1、新型混凝土新型混凝土東南大學(xué)東南大學(xué) 劉家彬劉家彬一.輕混凝土n體積密度體積密度=p6時(shí)又稱抗?jié)B混凝土。n混凝土抗?jié)B等級(jí)的選擇：普通防水混凝土外加劑防水混凝土膨脹水泥防水混凝土防滲措施（1）普通防水混凝土）普通防水混凝土（富水泥漿混凝土）（富水泥漿混凝土）n原理原理：通過調(diào)整配合比來提高混凝土自身的密實(shí)度，從而提高混凝土的抗?jié)B性n配合比設(shè)計(jì)規(guī)定見表327n特點(diǎn)特點(diǎn)：抗?jié)B等級(jí)一般可達(dá)P6P12施工簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定但施工質(zhì)量要求比普通混凝土嚴(yán)格。n用途用途：地上、地下要求防水抗?jié)B的工程（2）外加劑防水混凝土）外加劑防水混凝土定義定義：利用外加劑的功能，使混凝土顯著提高密實(shí)性或改變孔結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到抗?jié)B

2、的目的常用外加劑引氣劑引氣劑（松香熱聚物等）含氣量（松香熱聚物等）含氣量35密實(shí)劑密實(shí)劑（氫氧化鐵，氫氧化鋁）堵塞內(nèi)部滲水通路。造價(jià)（氫氧化鐵，氫氧化鋁）堵塞內(nèi)部滲水通路。造價(jià)高。高。防水劑防水劑（氯化鐵）與氫氧化鈣作用生成氫氧化鐵膠體，（氯化鐵）與氫氧化鈣作用生成氫氧化鐵膠體， 填充孔填充孔 隙。隙。 （3 3）膨脹水泥防水混凝土）膨脹水泥防水混凝土定義定義：采用膨脹水泥配置而成的。原理原理：在水化過程中，能形成大量的鈣礬石，產(chǎn)生一定的體積膨脹，在有約束的條件下能改變孔結(jié)構(gòu)，使毛細(xì)孔徑減小，提高密實(shí)度，抗?jié)B性（使用溫度應(yīng)小于60度）防水混凝土的施工n嚴(yán)格控制質(zhì)量，采用機(jī)拌機(jī)振n澆注時(shí)應(yīng)一次完

3、成，盡量不留施工縫n加強(qiáng)保濕養(yǎng)護(hù)，至少14dn不得過早脫模，脫模后更要即使充分澆水養(yǎng)護(hù)，以免出現(xiàn)干縮裂縫5.耐熱混凝土n普通混凝土不耐高溫，若在高溫下使用，其強(qiáng)度普通混凝土不耐高溫，若在高溫下使用，其強(qiáng)度會(huì)下降，甚至崩潰。會(huì)下降，甚至崩潰。n耐熱混凝土是指長(zhǎng)期再高溫作用下保持其所要求耐熱混凝土是指長(zhǎng)期再高溫作用下保持其所要求的物理和力學(xué)性能的特種混凝土。的物理和力學(xué)性能的特種混凝土。采用原因組成膠凝材料膠凝材料耐熱粗細(xì)骨料耐熱粗細(xì)骨料水（或不加水）水（或不加水）不同硅酸鹽水泥耐熱混凝土硅酸鹽水泥耐熱混凝土鋁酸鹽水泥耐熱混凝土鋁酸鹽水泥耐熱混凝土水玻璃耐熱混凝土水玻璃耐熱混凝土磷酸鹽耐熱混凝土磷

4、酸鹽耐熱混凝土（1）硅酸鹽水泥耐熱混凝土）硅酸鹽水泥耐熱混凝土組成膠凝材料膠凝材料耐熱粗、細(xì)骨料耐熱粗、細(xì)骨料摻合料摻合料適量水適量水普通水泥或礦渣水泥普通水泥或礦渣水泥粘土、碎磚、玄武巖、鉻鐵礦、重粘土、碎磚、玄武巖、鉻鐵礦、重礦渣等礦渣等粘土、磚粉、磨細(xì)石英砂粘土、磚粉、磨細(xì)石英砂骨料不同，耐熱度不同粘土、碎磚鉻鐵耐耐900度高溫，用于熱工設(shè)備基礎(chǔ)和墻度高溫，用于熱工設(shè)備基礎(chǔ)和墻耐耐1600度高溫，用于度高溫，用于高爐基礎(chǔ)和隧道窯等高爐基礎(chǔ)和隧道窯等（2）鋁酸鹽水泥耐熱混凝土）鋁酸鹽水泥耐熱混凝土組成高鋁水泥或低鈣硅酸鹽水泥耐熱粗、細(xì)骨料（碎鎂磚、燒結(jié)鎂砂、釩土、鎂鐵礦、燒結(jié)土）高耐火度磨

5、細(xì)摻合料水極限使用溫度為1300度（3）水玻璃耐熱混凝土）水玻璃耐熱混凝土組成水玻璃（摻入氟硅酸鈉作促硬劑）耐熱粗、細(xì)骨料（碎鉻鐵礦、鎂磚、鉻鎂礦、滑石、焦寶石等）磨細(xì)摻合料（燒粘土、鎂礦粉、滑石粉等）極限使用溫度為1200度注：施工時(shí)，混凝土攪拌不加水，養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r禁止?jié)菜?，?yīng)在干燥環(huán)境中養(yǎng)護(hù)硬化。多用于有酸介質(zhì)作用的熱工設(shè)備（4）磷酸鹽耐熱混凝土）磷酸鹽耐熱混凝土組成由磷酸鋁和以高鋁質(zhì)耐火材料或鋯英石等制備的粗細(xì)骨料及磨細(xì)摻合料配置而成。特點(diǎn)：高溫韌性強(qiáng)、耐磨性好、耐火度高。極限使用溫度為15001700度注：硬化需在150度以上烘干，總干燥時(shí)間不少于24h，硬化過程不允許澆水。用途：高爐

6、基礎(chǔ)，焦?fàn)t基礎(chǔ)、熱工設(shè)備基礎(chǔ)及維護(hù)結(jié)構(gòu)、爐襯、煙囪等。6.纖維混凝土n定義：在普通混凝土的基礎(chǔ)上外摻各種纖維材料而制成的復(fù)合材料。纖維材料鋼纖維（應(yīng)用較廣）玻璃纖維（應(yīng)用廣）炭纖維芳香族聚酰胺纖維玻璃纖維、芳綸纖維與碳纖維制品：玻璃纖維、芳綸纖維與碳纖維制品：n鋼纖維直徑為0.350.7mm,長(zhǎng)徑比5080，適宜參加體積率為1%2%配合比特點(diǎn)1.砂率大，一般為45602.水泥用量較多，可達(dá)400500kg盡量采用高強(qiáng)度等級(jí)水泥3.粗骨料粒徑=20mm，以1016mm為宜4.W/c在0.40 0.55之間5.常摻入粉煤灰、高效減水劑等與普通混凝土相比抗拉強(qiáng)度提高兩倍左右，抗完強(qiáng)度提高1.52.5

7、倍，沖擊韌性提高510倍，抗壓強(qiáng)度提高不大，但其受壓破壞時(shí)不崩裂或成碎塊應(yīng)用：路面，橋面，飛機(jī)跑道，水壩覆面 ，管道，屋面板等要求高耐磨，高抗沖、抗裂的部位及構(gòu)件。而且已采用噴射施工技術(shù)，可對(duì)表面不規(guī)則或坡度很抖的山巖岸坡及隧洞等提供良好的加固保護(hù)層。單輪載荷單輪載荷33t鋼纖維混凝土鋼纖維混凝土(抗折強(qiáng)度為抗折強(qiáng)度為8.6MPa)加固的停機(jī)坪加固的停機(jī)坪噴射混凝土噴射混凝土7.聚合物混凝土組成聚合物無機(jī)膠凝材料骨料特點(diǎn)：彌補(bǔ)了普通混凝土抗拉強(qiáng)度低、抗裂性差、脆性大、抗化學(xué)腐蝕性差的缺點(diǎn)，分類聚合物浸漬混凝土 PIC聚合物水泥混凝土PCC樹脂混凝土REC(1)聚合物浸漬混凝土聚合物浸漬混凝土P

8、ICn定義：將已硬化的普通混凝土（基材），經(jīng)干燥后浸入有機(jī)單體中，再用加熱或輻射的方法使浸入混凝土孔隙內(nèi)的單體進(jìn)行聚合而成。n優(yōu)點(diǎn)：高強(qiáng)、低滲、耐腐蝕及高的抗、抗沖、耐磨等特性，其抗壓強(qiáng)度可提高24倍，一般為100150Mpa,最高可達(dá)到260Mpa以上，抗拉強(qiáng)度可以提高到1020Mpa，最高能達(dá)到240Mpa以上。n原因：聚合物滲填于混凝土內(nèi)部孔隙后，提高了混凝土的密實(shí)度，也增加了水泥石與骨料之間的粘結(jié)力。n用途：要求高強(qiáng)度，高耐久性的特殊結(jié)構(gòu)工程，如高壓輸氣管、高壓輸液管、高壓容器、海洋構(gòu)筑物、原子能反應(yīng)堆等工程。（2）聚合物水泥混凝土）聚合物水泥混凝土PCCn定義定義：用聚合物乳液拌合水

9、泥及粗、細(xì)骨料而制得的一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合的混凝土材料。（其中聚合物的硬化和水泥的水化、凝結(jié)硬化同時(shí)進(jìn)行，最后二者相互膠合和填充，并與骨料膠結(jié)成為整體。）常用聚合物聚氯乙稀聚醋酸乙烯苯乙烯等聚合物的加入，使得混凝土的密實(shí)度有所提高，水泥石與骨料的粘結(jié)有所加強(qiáng)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)不及浸漬混凝土那樣顯著，但與普通混凝土相比，在耐腐蝕性、耐磨性、耐沖擊性等方面均有一定程度的改善。用途用途：鋪筑無縫地面、路面以及修補(bǔ)工程（3）樹脂混凝土）樹脂混凝土RECn成分成分：由合成樹脂、粉料及天然砂、石配置而成。n原理原理：用樹脂代替硅酸鹽水泥，是謀求膠凝材料的強(qiáng)化及膠凝材料與骨料之間界面粘結(jié)力的提高。n性能性能：與普通混凝

10、土相比，樹脂混凝土具有強(qiáng)度高，耐化學(xué)腐蝕、耐磨、抗凍性好等有點(diǎn)，但硬化時(shí)收縮大，耐久性差。n用途用途：由于樹脂成本高，目前僅用于特殊工程，如耐腐蝕性工程，修補(bǔ)混凝土構(gòu)件及堵漏材料等。此外樹脂混凝土因其美觀的外表，又稱人造大理石，可以制成桌面、地面磚、浴缸等。8.防輻射混凝土n防輻射混凝土能屏蔽x射線、r射線或中子輻射n組成組成：水泥、重骨料（重晶石、褐鐵礦、磁鐵礦等）、水配制而成。n特點(diǎn)特點(diǎn)：體積密度一般在3000以上，對(duì)防中子輻射，除需要混凝土質(zhì)量很大以外，還需要足夠多的氫元素。n用途用途：原子能工業(yè)以及應(yīng)用放射性同位素的裝置中，如做反應(yīng)堆、加速器、放射化學(xué)裝置等的防護(hù)結(jié)構(gòu)9.補(bǔ)償收縮混凝土

11、n定義定義：由膨脹水泥，粗、細(xì)骨料及水配置而成的具有適度膨脹性的混凝土。普通混凝土硬化過程中會(huì)形成微裂縫，體積收縮，這種收縮引起的混凝土開裂是混凝土質(zhì)量的通病。補(bǔ)償收縮用限定條件下的膨脹來抵消這種收縮，從而減免裂縫的發(fā)生與發(fā)展。用途用途：用于地下工程、樓地面、基礎(chǔ)后澆帶等特殊要求的工程中。大體積混凝土大體積混凝土n是指混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體的最小尺寸等于或大于0.8m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土的內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。 n大型水壩、橋墩、高層建筑的基礎(chǔ)等工程所用混凝土，應(yīng)按大體積混凝土設(shè)計(jì)和施工，為了減少由于水化熱引起的溫度應(yīng)力，在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選用水化熱低和凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，

12、如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等；當(dāng)采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施延緩水化熱的釋放；大體積混凝土應(yīng)摻用緩凝劑、減水劑和能減少水泥水化熱的摻合料。 n在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料的含量，以降低每立方米混凝土的水泥用量。粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料宜采用中砂。 新型混凝土的發(fā)展新型混凝土的發(fā)展1.高性能混凝土HPC與高強(qiáng)混凝土（HSC）定義：以耐久性和混凝土材料的可持續(xù)發(fā)展為基本要求，并適合工業(yè)化生產(chǎn)和施工的新一代混凝土。高強(qiáng)混凝土缺點(diǎn)脆性，易開裂和突然破壞由于水灰比小帶來流動(dòng)性、可泵性、均勻

13、性差單位水泥用量大帶來穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性問題體積穩(wěn)定性帶來耐久性問題HPC工作性，耐久性與強(qiáng)度并重根據(jù)工程要求，突出一、兩種性能配比特征低用水量低用水泥量以礦物摻合料和化學(xué)外加劑作為必須成分HPC路線摻用礦物摻合料，降低水泥用量使用高效減水劑和其他外加劑，降低水膠比優(yōu)選骨料因其組分多，拌合物粘稠，需用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，并延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，嚴(yán)禁在現(xiàn)場(chǎng)加水，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)用途：高層、大跨度、大荷載、特殊使用條件和嚴(yán)酷使用環(huán)境以及對(duì)建設(shè)速度、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能等有更高要求的工程建設(shè)中n高強(qiáng)混凝土(HSC) n高強(qiáng)混凝土并沒有確切而固定的含義，不同國(guó)家、不同地區(qū)因混凝土技術(shù)發(fā)展水平不同而有差異，一般是指強(qiáng)度等級(jí)為C60及C60

14、以上的混凝土。 n高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、耐久性好、變形小，能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨度、重載、高聳發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要。使用高強(qiáng)混凝土可獲得顯著的工程效益和經(jīng)濟(jì)效益。高效減水劑及超細(xì)摻合料的使用，使在普通施工條件下制得高強(qiáng)混凝土成為可能。但高強(qiáng)混凝土的脆性比普通混凝土大，強(qiáng)度的拉壓比降低。 n配制高強(qiáng)混凝土?xí)r，應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度等級(jí)不低于425級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。應(yīng)摻用活性較好的礦物摻合料，且宜復(fù)合使用礦物摻合料?；炷恋乃嘤昧坎粦?yīng)大于550kgm3；水泥和礦物摻合料的總量不應(yīng)大于600kgm3。配制混凝土?xí)r，應(yīng)摻用高效減水劑或緩凝高效減水劑。n對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C60級(jí)的

15、混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于315mm，對(duì)強(qiáng)度等級(jí)高于C60級(jí)的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于25mm；其中，針、片狀顆粒含量不宜大于50；含泥量不應(yīng)大于05，泥塊含量不宜大于02；其他質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行建筑用碎石、卵石(GBT146852001)的規(guī)定。 n 細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)以2.7-3.1為宜，含泥量不應(yīng)大于20，泥塊含量不應(yīng)大于05。其他質(zhì)量指標(biāo)也應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 高強(qiáng)混凝土配合比的計(jì)算方法和步驟可按普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程中(JGJ552000)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。2.環(huán)保型混凝土n混凝土材料的負(fù)面影響消耗大量自然資源和能源排放二氧化碳等有害物質(zhì)生產(chǎn)于施工過程造成城市公害視

16、覺和觸覺效果差循環(huán)利用難度大環(huán)保型混凝土的特點(diǎn)比傳統(tǒng)混凝土更高的強(qiáng)度和耐久性與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性良好的使用功能環(huán)?；炷恋姆诸悳p輕環(huán)境負(fù)荷的混凝土（在混凝土生產(chǎn)，使用直到解體全過程中能夠減輕給地球環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)。）生態(tài)型混凝土（能夠適應(yīng)動(dòng)、植物生長(zhǎng)，對(duì)調(diào)節(jié)生態(tài)平衡、美化環(huán)境景觀、實(shí)現(xiàn)人類與自然的協(xié)調(diào)具有積極作用的混凝土）3.透水性混凝土透水性混凝土與自然環(huán)境相比，混凝土路面存在的問題a.能滲入地下的雨水明顯減少，地下水位急劇下降，土地中水分不足，缺氧，地溫升高，影響地表植物正常生長(zhǎng)。b.不透氣的路面難與空氣進(jìn)行熱量于濕度的交換，對(duì)城市空間的溫度、濕度等氣候條件調(diào)節(jié)能力下降，產(chǎn)生“熱島現(xiàn)象”。c.

17、短時(shí)暴雨時(shí)，由于大量雨水不能及時(shí)滲入地表，只能通過排水系統(tǒng)排入河流，加大了排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)，容易洪水泛濫，道路淹沒交通癱瘓。透水混凝土又稱多孔混凝土，其是由骨料、水泥和水拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土，它不含細(xì)骨料， 由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結(jié)而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)， 故具有透氣、透水和重量輕的特點(diǎn)，也可稱排水混凝土。 其由歐美、日本等國(guó)家針對(duì)原城市道路的路面的缺陷，開發(fā)使用的一種能讓雨水流入地下，有效補(bǔ)充地下水，緩解城市的地下水位急劇下降等等的一些城市環(huán)境問題。并能有效的消除地面上的油類化合物等對(duì)環(huán)境污染的危害；同時(shí)，是保護(hù)自然、維護(hù)生態(tài)平衡、能緩解城市熱島效應(yīng)的優(yōu)良的鋪裝材料

18、；其有利于人類生存環(huán)境的良性發(fā)展及城市雨水管理與水污染防治等工作上，具有特殊的重要意義 透水性混凝土種類n水泥透水性混凝土（以硅酸鹽類水泥位凝膠材料、采用單一粒級(jí)的粗骨料，不用或少用細(xì)骨料配制的無砂、多孔混凝土。）n高分子透水性混凝土（采用單一粒級(jí)的粗骨料，以瀝青或高分子樹脂為膠凝材料配制的透水混凝土）n燒結(jié)透水性混凝土（以廢棄的瓷磚、長(zhǎng)石、高嶺土、粘土等礦物的粒狀物和漿體拌合，壓制成胚體，經(jīng)高溫煅燒，形成具有多孔結(jié)構(gòu)的塊狀材料）應(yīng)用：透水性混凝土強(qiáng)度較低，主要應(yīng)用在強(qiáng)度要求不太高，而要求具有較高透水效果的場(chǎng)合：公園內(nèi)的道路，人行道，輕量級(jí)道路，停車場(chǎng)，地下建筑工程，各種體育場(chǎng)的。4.綠化混凝土綠化混凝土n定義：能夠適應(yīng)植物生長(zhǎng)，進(jìn)行綠色植被的混凝土及其制品。n應(yīng)用：城市道路兩側(cè)及中央隔離帶、水邊護(hù)坡、屋頂、停車場(chǎng)等部位。類型類型孔洞型綠化混凝土塊體材料多孔連續(xù)型綠化混