土建工程师实训知识点：特种混凝土

知识点：特种混凝土

1.高性能混凝土

高性能混凝土(High Performance Concrete，简称HPC)是一种新型高技术混凝土。《高性能混凝土应用技术规程》(CECS207-2006)对高性能混凝土的定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。这种混凝土特别适用于高层建筑，桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑物。

(1)特性

1)自密实性好。高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，具有较优异的填充性。因此，配合比恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。

2)体积稳定性。

3)强度高。高性能混凝土的抗压强度已超过200MPa。28d平均强度介于100——120MPa的高性能混凝土已在工程中应用。

4)水化热低。由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。

5)收缩量小。高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。

6)徐变少。高性能混凝土的徐变变形显著低于普通混凝土，高性能混凝土与普通强度混凝土相比较，高性能混凝土的徐变总量(基本徐变与干燥徐变之和)有显著减少。

7)耐久性好。高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Cl—渗透率明显低于普通混凝土。

8)耐高温(火)差。高性能混凝土在高温作用下会产生爆裂、剥落。

(2)制备高性能混凝土的技术途径

单方高性能混凝土用水量不宜大于175kg/m3。胶凝材料总量宜为450——600kg/m3，其中矿物微细粉用量不宜超过胶凝材料总量的30%。

1)选用优质的、符合要求的水泥和粗细集料。

2)选用高效减水剂。高性能混凝土中使用的外加剂必须符合GB8076《混凝土外加剂》和GB50119《混凝土外加剂应用技术规程》的规定，并对混凝土及钢筋无害。

3)选用微细粉。选用具有一定潜在活性或者火山灰活性的矿物掺合料，如硅粉、粉煤灰、磨细矿渣粉、天然沸石粉、偏高岭土粉及复合微细粉等。所选用矿物微细粉必须对混凝土及钢筋无害并满足相关质量标准与技术规程的要求。

4)改善混凝土的施工工艺。

2.高强混凝土

高强度混凝土是用普通水泥、砂石作为原料，采用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物掺和料，使硬化后强度等级不低于C60的混凝土。

1)高强混凝土的优点

①高强混凝土可减少结构断面，降低钢筋用量，增加房屋使用面积和有效空间，减轻地基负荷。

②高强混凝土致密坚硬，其抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗冲击性等诸方面性能均优于普通混凝土。

③对预应力钢筋混凝土构件，高强混凝土由于刚度大、变形小，故可以施加更大的预应力和更早地施加预应力，以及减少因徐变而导致的预应力损失。

2)高强混凝土的不利条件

①高强混凝土容易受到施工各环节中环境条件的影响，所以对其施工过程的质量管理水平要求高。

②高强混凝土的延性比普通混凝土差。

(2)高强混凝土的物理力学性能

1)抗压性能。

2)早期与后期强度。高强混凝土的水泥用量大，早期强度发展较快，特别是加入高效减水剂促进水化，早期强度更高，早期强度高的后期增长较小，掺高效减水剂的混凝土后期强度增长幅度要低于没有掺减水剂的混凝土。

3)抗拉强度。混凝土的抗拉强度虽然随着抗压强度的提高而提高，但它们之间的比值却随着强度的增加而降低。

4)收缩。

5)耐久性。混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、耐磨性及抗侵蚀性等。

(3)对高强混凝土组成材料的要求

3.轻骨料混凝土

轻骨料混凝土是用轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)和水泥配制而成的干表观密度小于1950kg/m3的混凝土。节约能源。

(1)轻骨料混凝土的分类

1)按干表观密度及用途分为：保温轻骨料混凝土，干表观密度等级≤0.8t/m3;结构保温轻骨料混凝土，干表观密度等级为0.8——1.4t/m3;结构轻骨料混凝土，干表观密度等级为1.4——2.0t/m3。

(2)轻骨料混凝土的物理力学性质。

①强度等级。

②表观密度。

③耐久性。

④轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低20%——50%，保温隔热性能较好，导热系数相当于烧结普通砖的导热系数，约0.28——0.87W/(m·K)。

4.多孔混凝土

(1)加气混凝土

加气混凝土是以硅质材料(砂、粉煤灰及含硅尾矿等)和钙质材料(石灰、水泥)为主要原料，掺加发气剂(铝粉)，通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。

加气混凝土具有如下优点：

1)质轻：孔隙达70%——85%，体积密度一般为500——900kg/m3，为普通混凝土的1/5，黏土砖的1/4，空心砖的1/3，与木质差不多，能浮于水。

2)保温、隔音：由于材料内部具有大量的气孔和微孔，因而有良好的保温隔热性能。导热系数为0.11——0.16W/MK，是粘土砖的1/4——1/5。

3)抗震、耐久：加气混凝土耐久性和抗震性能优于普通混凝土。

(2)泡沫混凝土

凡在配制好的含有胶凝物质的料浆中加入泡沫而形成多孔的坯体，并经养护形成的多孔混凝土，称为泡沫混凝土。

(3)大孔混凝土

大孔混凝土指无细骨料的混凝土，按其粗骨料的种类，可分为普通无砂大孔混凝土和轻骨料大孔混凝土两类。普通大孔混凝土是用碎石、卵石、重矿渣等配制而成。

大孔混凝土适用于制做墙体小型空心砌块、砖和各种板材，也可用于现浇墙体。普通大孔混凝土还可制成滤水管、滤水板等，广泛用于市政工程。

5.防水混凝土

实现混凝土自防水的技术途径有以下几个方面：

(1)提高混凝土的密实度

(2)改善混凝土内部孔隙结构。在混凝土中掺入适量引气剂或引气减水剂，可以形成大量封闭微小气泡，这些气泡相互独立，既不渗水，又使水路变得曲折、细小、分散，可显著提高混凝土的抗渗性。

6.碾压混凝土

碾压混凝土是由级配良好的骨料、较低的水泥用量和用水量、较多的混合材料制成的超干硬性混凝土拌和物，经振动碾压等工艺达到高密度、高强度的混凝土，是道路工程、机场工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。

(1)对碾压混凝土组成材料的要求

①骨料。

②混合材料。

③水泥。

(2)碾压混凝土的特点

①内部结构密实、强度高。

②干缩性小、耐久性好。

③节约水泥、水化热低。特别适用于大体积混凝土工程。

7.纤维混凝土

纤维混凝土是以混凝土为基体，外掺各种纤维材料而成，掺入纤维的目的是提高混凝土的抗拉强度与降低其脆性。纤维的品种有高弹性模量纤维(如钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等)和低弹性模量纤维(如尼龙纤维、聚丙烯纤维)两类。

大量材料性能和工程结构试验证明，纤维混凝土对增强混凝土早期抗拉强度，防止早期由沉陷、水化热、干缩而产生的内蕴微裂纹，减少表现裂缝和开裂宽度，增强混凝土的防渗性能、抗磨损抗冲击性能及增强结构整体性有显著作用。

8.聚合物混凝土

聚合物混凝土是由有机聚合物、无机胶凝材料、集料有效结合而形成的一种新型混凝土材料的总称。它是混凝土与聚合物的复合材料，克服了普通混凝土抗拉强度低、脆性大、易开裂、耐化学腐蚀性差等缺点，扩大了混凝土的使用范围，是国内大力研究和发展的新型混凝土。

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