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1、第八章第八章 特种混凝土特种混凝土8.1 轻混凝土轻混凝土 凡是由轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）、水和水泥配制成的混凝土，起表观密度不大于1950Kg/m3者称为轻骨料混凝土。轻骨料混凝土具有表观密度小，保温隔热，耐火，易于加工，吸声及抗震性好等特点，是一种良好的保温或结构兼保温材料。轻骨料混凝土按视密度大小常有如下三种分类方法：1.轻骨料混凝土2.大孔混凝土3.多孔混凝土1一一 轻骨料混凝土轻骨料混凝土1技术性质及分类技术性质及分类轻骨料按材料来源分为三大类：(1)天然轻骨料天然形成的多孔岩石，经过加工而成的轻骨料，如浮石，火山渣及其轻砂。(2)人造轻骨料以地方材料为原料，经过加工而成的轻骨
2、料，如膨胀珍珠岩，黏土陶粒，页岩陶粒及其轻砂。(3)工业废料轻骨料以工业废料为原料，经加工而成的轻骨料，如粉煤灰陶粒，膨胀矿渣珠、煤矸石陶粒及其轻砂等。2技术性质技术性质：(1)轻骨料混凝土拌合物的和易性为了便于施工，轻骨料混凝土拌合物应具有良好的和易性，其流动性的大小主要决定于用水量。在选择流动性时，一般应比普通混凝土拌合物的坍落度要求低12cm为宜。(2)轻骨料混凝土的表观密度轻骨料混凝土按干燥状态下的表观密度划分为十二个等级：800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900。(3)轻骨料混凝土的强度轻骨料混凝土的强度等级检
3、验和评定方法与普通混凝土相同，按起立方体抗压标准强度划分为CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50。3影响轻骨料混凝土强度的因素很多，轻骨料的性质（强度、堆密度、形状、吸水率等）和用量对混凝土的强度影响极大。如用轻砂代替普通砂，虽然可以降低混凝土的表观密度，但强度将明显下降。(4)轻骨料混凝土的变形性能较大，起干缩值和徐变值均较普通混凝土大。(5)良好的保温性能轻骨料混凝土具有较好的保温性能，轻骨料混凝土可作为保温的围护结构材料，也可用来作为承重的结构材料42轻骨料混凝土的施工轻骨料混凝土的施工轻骨料混凝土的施工与普通混凝
4、土基本相同，但轻骨料混凝土的施工与普通混凝土基本相同，但因轻骨料具有表观密度小，吸水能力强等性能，因轻骨料具有表观密度小，吸水能力强等性能，故施工中要注意以下几个问题：故施工中要注意以下几个问题：1) 应严格控制或掌握骨料的含水率，并随之调整应严格控制或掌握骨料的含水率，并随之调整搅拌时的加水量；搅拌时的加水量；2) 应采用强制搅拌机，并延长搅拌时间，防止轻应采用强制搅拌机，并延长搅拌时间，防止轻骨料上浮或搅拌不均匀；骨料上浮或搅拌不均匀；3) 震捣时间应适宜，防止轻骨料上浮造成分层现震捣时间应适宜，防止轻骨料上浮造成分层现象；象；4) 轻骨料混凝土易干裂，必须加强早期的潮湿养轻骨料混凝土易干
5、裂，必须加强早期的潮湿养护。护。5普通大孔混凝土：碎石、卵石、重矿渣等普通大孔混凝土：碎石、卵石、重矿渣等轻骨料大孔混凝土：陶粒、浮石、碎砖、煤渣等轻骨料大孔混凝土：陶粒、浮石、碎砖、煤渣等基本组成材料：水泥、水、天然砂和石子、外加基本组成材料：水泥、水、天然砂和石子、外加剂和掺合料。剂和掺合料。普通大孔混凝土视密度在普通大孔混凝土视密度在15001900 Kg/m3，抗压强度在，抗压强度在3.510MPa，轻骨料大孔混凝土在，轻骨料大孔混凝土在5001500 Kg/m3，抗压，抗压强度在强度在1.57.5MPa二二 大孔混凝土大孔混凝土6加气混凝土：加气混凝土：泡沫混凝土：泡沫混凝土：充气混
6、凝土：充气混凝土：质轻，视密度低于质轻，视密度低于1000 Kg/m3，一般在，一般在300800 Kg/m3，保温耐热，有可加工性能强。，保温耐热，有可加工性能强。三三 多孔混凝土多孔混凝土78.2 高强混凝土与高性能混凝土高强混凝土与高性能混凝土一一 高强混凝土高强混凝土从我国目前平均的设计施工技术实际出从我国目前平均的设计施工技术实际出发，将强度在发，将强度在45MPa以上的混凝土称为以上的混凝土称为高强混凝土，强度在高强混凝土，强度在3040MPa的混凝的混凝土称为中强混凝土，强度在土称为中强混凝土，强度在25MPa以下以下的混凝土称为低强混凝土。的混凝土称为低强混凝土。8一般在建筑工
7、程中采用一般在建筑工程中采用5080MPa的高的高强混凝土是比较实际的。高强混凝土在强混凝土是比较实际的。高强混凝土在减小结构构件断面、建筑物重量、扩大减小结构构件断面、建筑物重量、扩大有效的使用空间、充分发挥钢筋的抗拉有效的使用空间、充分发挥钢筋的抗拉作用、提高结构承载能力等有着积极作作用、提高结构承载能力等有着积极作用。用。9二二 高性能混凝土高性能混凝土高性能混凝土和高强度混凝土不能混高性能混凝土和高强度混凝土不能混为一谈。混凝土的性能既包括力学性为一谈。混凝土的性能既包括力学性能，也包括非力学性能。高性能混凝能，也包括非力学性能。高性能混凝土比高强度混凝土具有更为有利于工土比高强度混凝
8、土具有更为有利于工程长期安全使用与施工的优异性能，程长期安全使用与施工的优异性能，未来高性能混凝土比高强度混凝土有未来高性能混凝土比高强度混凝土有更为广阔的应用前景。更为广阔的应用前景。10高性能混凝土与普通混凝土相比在配高性能混凝土与普通混凝土相比在配制时有其特殊的要求：必须掺入与水制时有其特殊的要求：必须掺入与水泥具有相容性的高效减水剂，以降低泥具有相容性的高效减水剂，以降低水灰比；必须掺入一定活性的磨细掺水灰比；必须掺入一定活性的磨细掺合料，例如硅灰、磨细矿渣、优质粉合料，例如硅灰、磨细矿渣、优质粉煤灰等；选用合适的集料，特别是粗煤灰等；选用合适的集料，特别是粗集料。集料。 118.3
9、自密实混凝土自密实混凝土 简称简称SCC，是指混凝土拌合物具有良，是指混凝土拌合物具有良好的工作性，即在密集配筋条件下仅靠混好的工作性，即在密集配筋条件下仅靠混凝土自重而无需振捣便能均匀密实成型的凝土自重而无需振捣便能均匀密实成型的高性能混凝土。高性能混凝土。（1）原材料和配合比）原材料和配合比 砂，粗集料，普通硅酸盐水泥或掺混砂，粗集料，普通硅酸盐水泥或掺混合料硅酸盐水泥，高效减水剂，增稠剂粉合料硅酸盐水泥，高效减水剂，增稠剂粉状矿物外加剂等。状矿物外加剂等。 配合比设计参数详见教材配合比设计参数详见教材P168页表页表7-1212（2）SCC性能及应用性能及应用 1）工作性能好，粗骨料用量
10、低，浆体）工作性能好，粗骨料用量低，浆体含量高含量高 2）抗压强度高）抗压强度高 3）热膨胀系数同普通混凝土）热膨胀系数同普通混凝土可用于密集配筋混凝土施工，加固维修工可用于密集配筋混凝土施工，加固维修工程，钢管混凝土，大体积混凝土及水下混程，钢管混凝土，大体积混凝土及水下混凝土，薄壁混凝土及拱形结构的混凝土施凝土，薄壁混凝土及拱形结构的混凝土施工。工。138.4 纤维混凝土纤维混凝土纤维混凝土，又称纤维增强混凝土，是以纤维混凝土，又称纤维增强混凝土，是以水泥净浆、砂浆或混凝土作为基材，以非水泥净浆、砂浆或混凝土作为基材，以非连续的短纤维或连续的长纤维作为增强材连续的短纤维或连续的长纤维作为增
11、强材料，均匀地掺合在混凝土中而形成的一种料，均匀地掺合在混凝土中而形成的一种新型增强建筑材料。新型增强建筑材料。20世纪世纪70年代，不仅钢纤维混凝土的年代，不仅钢纤维混凝土的研究发展很快，而且碳、玻璃、石棉等高研究发展很快，而且碳、玻璃、石棉等高弹纤维混凝土，尼龙、聚丙烯、植物等低弹纤维混凝土，尼龙、聚丙烯、植物等低弹性纤维混凝土的研制也引起了各国的关弹性纤维混凝土的研制也引起了各国的关注。注。14纤维材料的品种很多，通常使用的有钢纤维、玻纤维材料的品种很多，通常使用的有钢纤维、玻璃纤维、石棉纤维、合成纤维、碳纤维等。璃纤维、石棉纤维、合成纤维、碳纤维等。其中钢、玻璃、石棉、碳等纤维为高弹性
12、模量纤其中钢、玻璃、石棉、碳等纤维为高弹性模量纤维，掺入混凝土中后，可使混凝土获得较高的韧维，掺入混凝土中后，可使混凝土获得较高的韧性，并提高抗拉强度、刚度和承担动荷载的能力。性，并提高抗拉强度、刚度和承担动荷载的能力。而尼龙、聚乙烯、聚丙烯等低弹性模量的纤维，而尼龙、聚乙烯、聚丙烯等低弹性模量的纤维，掺入混凝土只能增加韧性，不能提高强度。掺入混凝土只能增加韧性，不能提高强度。纤维的直径很细，通常为几十至几百微米。纤维纤维的直径很细，通常为几十至几百微米。纤维的长径比一般为的长径比一般为 70120。纤维的掺量按占混凝。纤维的掺量按占混凝土体积的百分比计，其掺加体积率一般为土体积的百分比计，其
13、掺加体积率一般为0.3。常用钢纤维的直径为。常用钢纤维的直径为0.350.7，长径比，长径比在在5080之间，适宜掺加体积率为。之间，适宜掺加体积率为。 158.5 其它特种混凝土其它特种混凝土(1) 抗渗混凝土抗渗混凝土 抗渗混凝土系指有较高抗渗能力的混抗渗混凝土系指有较高抗渗能力的混凝土，通常其抗渗等级等于或大于凝土，通常其抗渗等级等于或大于级，又称抗渗混凝土。级，又称抗渗混凝土。抗渗混凝土的配制原理是：抗渗混凝土的配制原理是： 采取多种措施，使普通混凝土中原先采取多种措施，使普通混凝土中原先存在的渗水毛细管通路尽量减少或被堵存在的渗水毛细管通路尽量减少或被堵塞，从而大大降低混凝土的渗水。
14、塞，从而大大降低混凝土的渗水。16根据采取的防渗措施不同，防水混凝土可分根据采取的防渗措施不同，防水混凝土可分为：为：普通防水混凝土；普通防水混凝土；外加剂防水混凝土；外加剂防水混凝土；膨胀水泥防水混凝土。膨胀水泥防水混凝土。 膨胀水泥防水混凝土是采用膨胀水泥膨胀水泥防水混凝土是采用膨胀水泥配制而成，由于这种水泥在水化过程中配制而成，由于这种水泥在水化过程中能形成大量的钙矾石，会产生一定的体能形成大量的钙矾石，会产生一定的体积膨胀，在有约束的条件下，能改善混积膨胀，在有约束的条件下，能改善混凝土的孔结构，使毛细孔径减小，总孔凝土的孔结构，使毛细孔径减小，总孔隙率降低，从而使混凝土密实度提高，隙
15、率降低，从而使混凝土密实度提高，抗渗性提高。抗渗性提高。17(2) 耐热混凝土耐热混凝土耐热混凝土是指能长期在高温（耐热混凝土是指能长期在高温（200900）作用下保持所要求的物理和力学性）作用下保持所要求的物理和力学性能的一种特种混凝土。能的一种特种混凝土。 耐热混凝土是由适耐热混凝土是由适当的胶凝材料、耐热粗、细骨料及水（或当的胶凝材料、耐热粗、细骨料及水（或不加水），按一定比例配制而成。根据所不加水），按一定比例配制而成。根据所用胶凝材料不同，通常可分为：硅酸盐水用胶凝材料不同，通常可分为：硅酸盐水泥耐热混凝土；铝酸盐水泥耐热混凝土；泥耐热混凝土；铝酸盐水泥耐热混凝土；水玻璃耐热混凝土和
16、磷酸盐耐热混凝土。水玻璃耐热混凝土和磷酸盐耐热混凝土。18(3) 耐酸混凝土耐酸混凝土能抵抗多种酸及大部分腐蚀性气体侵蚀作能抵抗多种酸及大部分腐蚀性气体侵蚀作用的混凝土称为耐酸混凝土。用的混凝土称为耐酸混凝土。 耐酸混凝耐酸混凝土由水玻璃作胶结料，氟硅酸钠作促硬剂，土由水玻璃作胶结料，氟硅酸钠作促硬剂，与耐酸粉料及耐酸粗、细骨料按一定比例与耐酸粉料及耐酸粗、细骨料按一定比例配制而成，耐酸粉料由辉绿岩、耐酸陶瓷配制而成，耐酸粉料由辉绿岩、耐酸陶瓷碎料、含石英高的材料磨细而成。耐酸粗碎料、含石英高的材料磨细而成。耐酸粗细骨料常用石英岩、辉绿岩、安山岩、玄细骨料常用石英岩、辉绿岩、安山岩、玄武岩、铸
17、石等。武岩、铸石等。19(4)防辐射混凝土防辐射混凝土 能遮蔽、能遮蔽、射线及中子辐射等对人射线及中子辐射等对人体危害的混凝土，称为防辐射混凝土，体危害的混凝土，称为防辐射混凝土，它由水泥、水及重骨料配制而成，其它由水泥、水及重骨料配制而成，其表观密度一般在表观密度一般在3000kg3以上。混以上。混凝土表观密度愈大，防护、凝土表观密度愈大，防护、射线的射线的性能越好，且防护结构的厚度可减小。性能越好，且防护结构的厚度可减小。但对中子流的防护，混凝土中还需要但对中子流的防护，混凝土中还需要含有足够多的氢元素。含有足够多的氢元素。20配制防辐射混凝土时，宜采用胶结力强、水配制防辐射混凝土时，宜采
18、用胶结力强、水化热较低、水化结合水量高的水泥，如硅酸化热较低、水化结合水量高的水泥，如硅酸盐水泥，最好使用硅酸钡、硅酸锶等重水泥。盐水泥，最好使用硅酸钡、硅酸锶等重水泥。常用重骨料主要有重晶石（常用重骨料主要有重晶石（BaSO4）、褐铁）、褐铁矿（矿（2 Fe233H2O）、磁铁矿（）、磁铁矿（Fe3O4）、）、赤铁矿（赤铁矿（Fe2O3）等。另外，掺入硼化物及）等。另外，掺入硼化物及锂盐等，也可有效改善混凝土的防护性能。锂盐等，也可有效改善混凝土的防护性能。 防辐射混凝土用于原子能工业以及国民经防辐射混凝土用于原子能工业以及国民经济各部门应用放射性同位素的装置中，如反济各部门应用放射性同位素
19、的装置中，如反应堆、加速器、放射化学装置等的防护结构。应堆、加速器、放射化学装置等的防护结构。21 (5) 泵送混凝土泵送混凝土泵送混凝土的特点有以下几点：（1）施工效率很高（2）施工占地较小（3）施工比较方便（4）保护施工环境22 (6) 喷射混凝土喷射混凝土喷射混凝土是借助喷射机械，将速凝混凝土喷向岩石或结构物表面，使岩石或结构物得以加强和保护。射混凝土是由喷射水泥砂浆发展起来的，它主要用于矿山、竖井平巷、交通隧道、水工涵洞等地下构筑物和混凝土支护或喷锚支护，地下水池、油罐、大型管道的抗渗混凝土施工，各种工业炉衬的快速修补，混凝土构筑物的浇筑与修补等。23 (7) 大体积混凝土大体积混凝土大体积混凝土，是指混凝土结构物中实体最小尺寸大于1000mm的部位所用的混凝土。大体积混凝土结构物，指大坝、反应堆体、高层建筑深基础底板及其他重力底座结构物等。这些结构物都是依靠其结构形状、质量和强度来承受荷载的。大体积混凝土的最主要特点是，以大区段为单位进行施工，施工体积厚大。由此所带来的问题是水泥的水化热引起的温度上升高，冷却时发生裂缝。为了防止裂缝的发生，必须采取切合实际的措施。24
