第三章

工程材料-2

（三）預拌混凝土

運輸

在采用商品混凝土時要考慮混凝土的經濟運距，一般以15～20km為宜，運輸時間一般不宜超過1h。

常規品

常規品代號A

特制品

特制品代號B，包括的混凝土種類有高強混凝土、自密實混凝土、纖維混凝土、輕骨料混凝土和重混凝土。

運輸量核算

①計算單位為m3；預拌混凝土體積應由運輸車實際裝載的混凝土拌和物質量除以混凝土拌和物的表觀密度求得（一輛運輸車實際裝載量可由用于該車混凝土中全部原材料的質量之和求得，或可由運輸車卸料前后的重量差求得）。

②如需要以工程實際量（不扣除混凝土結構中的鋼筋所占體積）進行復核時，其誤差應不超過±2%。

（四）特種混凝土

1．高性能混凝土，簡稱HPC

定義

采用常規材料和工藝生產，具有混凝土結構所要求的各項力學性能，具有高耐久性、高工作性和高體積穩定性的混凝土。

適用

這種混凝土特別適用于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴酷環境中的建筑物。

(1)

高性能混凝土特性

1)自密實性好

高性能混凝土的用水量較低、流動性好、抗離析性高，具有較優異的填充性。因此，配合比恰當的大流動性高性能混凝土有較好的自密實性。

2)體積穩定性好

具有高彈性模量、低收縮與徐變、低溫度變形。

采用高彈性模量、高強度的粗集料并降低混凝土中水泥漿體的含量，選用合理的配合比配制的高性能混凝土干縮值低。

3)強度高

高性能混凝土的早期強度發展較快，而后期強度的增長率卻低于普通強度混凝土。

4)水化熱低

由于高性能混凝土的水灰比較低，會較早的終止水化反應。

5)收縮量小

強度越高總收縮量越小。

但高性能混凝土的早期收縮率，隨著早期強度的提高而增大。相對濕度和環境溫度仍然是影響高性能混凝土收縮性能的兩個主要因素。

6)徐變少

高性能混凝土的徐變變形顯著低于普通混凝土，高性能混凝土的徐變總量（基本徐變與干燥徐變之和）有顯著減少。

7)耐久性好

具有較高的抗凍性、密實性和抗滲性，其抗化學腐蝕性能顯著優于普通強度混凝土。

8）耐高溫（火）差

高性能混凝土高溫下會爆裂，剝落。加入有機纖維后，高溫下溶解揮發，混凝土內壓力釋放，故能改善耐高溫性能

(2)制備高性能混凝土的技術途徑。

1）配合比：

單方高性能混凝土用水量不宜大于l75kg/m3。膠凝材料總量宜為450～600kg/m3，其中礦物微細粉用量不宜超過膠凝材料總量的30%。水膠比不宜大于0.38。砂率宜為37%～44%。

2）材料要求

水泥

選用優質的、符合要求的水泥和粗細集料。水泥應選用不低于42.5MPa的硅酸鹽水泥或普硅酸鹽水泥。水泥中C3A含量應不大于8%，細度控制在10%以內，堿含量小于0.8%，氯離子含量小于0.1%。

石子

高性能混凝土應選擇級配良好的石灰巖、花崗巖、輝綠巖等碎石，巖石的抗壓強度與混凝土的抗壓強度等級之比不低于1.5，其壓碎值應小于10%，粗骨料中針片狀顆粒含量應小于5%，最大粒徑宜小于或等于25mm，宜采用10—25mm及5—10mm兩級粗骨料配合。

沙子

細骨料應選用處于級配區的中粗河砂，砂的細度模數要求為2.6～3.7。

外加劑

選用高效減水劑，并對混凝土及鋼筋無害。

選用微細粉

選用具有一定潛在活性或者火山灰活性的礦物摻和料，如硅粉、粉煤灰、磨細礦渣粉及復合微細粉等等

3)改善混凝土的施工工藝。

①水泥裹砂混凝土攪拌工藝。

細骨材、水泥、微細粉投入加少量水(攪拌約0.5min)→粗骨料投入(攪拌約0.5min)→加入拌和用水(攪拌約1min)→加入減水劑(攪拌約0.5min)→出料。

②采用超聲波振動或高頻振動密實。采用振動頻率≥2萬次/min的高頻振動器。

③對澆筑成型的新拌混凝土進行真空吸水。

④在真空吸水的同時，最好采用適當的機械振動從而促使新拌混凝土的“液化”而降低脫水阻力，有利于同相顆粒位置的調整，有利于氣泡的排出。

2．高強混凝土

主要依靠高效減水劑，或同時外加活性礦物摻和料，硬化后強度等級不低于C60的混凝土。

(1)高強混凝土的特點。

1)優點

①高強混凝土可減少結構斷面，降低鋼筋用量，增加房屋使用面積和有效空間，減輕地基負荷；

②高強混凝土致密堅硬，其抗滲性、抗凍性、耐蝕性、抗沖擊性等諸方面性能均優于普通混凝土；

③對預應力鋼筋混凝土構件，高強混凝土由于剛度大、變形小，故可以施加更大的預應力和更早地施加預應力，以及減少因徐變而導致的預應力損失。

2)缺點

①高強混凝土容易受到施工各環節中環境條件的影響，所以對其施工過程的質量管理水平要求高；

②高強混凝土的延性比普通混凝土差。

(2)高強混凝土的物理力學性能。

1)抗壓性能

更接近勻質材料，使得高強混凝土的抗壓性能更好

2)早期與后期強度

早期強度發展較快，特別是加入高效減水劑促進水化，早期強度更高，早期強度高的后期增長較小，摻高效減水劑的混凝土后期強度增長幅度要低于沒有摻減水劑的混凝土。

3)抗拉強度

混凝土的抗拉強度雖然隨著抗壓強度的提高而提高，但它們之間的比值卻隨著強度的增加而降低。

4)收縮

高強混凝土的初期收縮大，但最終收縮量與普通混凝土大體相同，用活性礦物摻和料代替部分水泥還可進一步減小混凝土的收縮。

5)耐久性

明顯優于普通混凝土，尤其是外加礦物摻和料的高強度混凝土。

(3)對高強混凝土組成材料的要求。

1)應選用質量穩定的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

2)粗骨料應采用連續級配，其最大公稱粒徑不應大于25.Omm。

3)細骨料的細度模數2.6～3.O，含泥量不大于2.0%。

4)高強度混凝土的水泥用量不應大于550kg/m3。

【2011】高強混凝土組成材料應滿足的要求是（）。

A．水泥等級不低于32．5R

B．宜用粉煤灰硅酸鹽水泥

C．水泥用量不小于500kg／m3

D．水泥用量不大于550kg／m3

【答案】D

【解析】A、B錯誤，應選用質量穩定的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。C錯誤，D正確，高強度混凝土的水泥用量不應大于550kg/m3。

3．輕骨料混凝土（干表觀密度小于1950kg/m3的混凝土）

(1)

分類

按干表觀密度及用途分：保溫輕骨料混凝土，干表觀密度等級小于或等于0.8t/m3；結構保溫輕骨料混凝土，干表觀密度等級為0.8～1.4t/m3；結構輕骨料混凝土，干表觀密度等級為1.4～2.Ot/m3。

(2)物理力學性質

輕骨料本身強度較低，結構多孔，表面粗糙，具有較高吸水率，故輕骨料混凝土的性質在很大程度上受輕骨料性能的制約。

耐久性：因輕骨料混凝土中的水泥水化充分，毛細孔少，與同強度等級的普通混凝土相比，耐久性明顯改善，如抗滲等級可達SD25、抗凍等級可達D150。

輕骨料混凝土的彈性模量比普通混凝土低20%～50%，保溫隔熱性能較好，導熱系數相當于燒結普通磚的導熱系數

4．多孔混凝土

(1)加氣混凝土

材質

硅質材料（砂、粉煤灰及含硅尾礦等）和鈣質材料（石灰、水泥）制成的輕質多孔硅酸鹽制品。因其摻加發氣劑（鋁粉）經發氣后含有大量均勻而細小的氣孔，故名加氣混凝土。

分類

加氣混凝土按用途可分為非承重砌塊、承重砌塊、保溫塊、墻板與屋面板五種。

優點

1)質輕。與木質差不多，能浮于水。

2)保溫、隔聲。

3)抗震、耐久。

4)具有一定的強度和可加工性

(2)泡沫混凝土

凡在配制好的含有膠凝物質的料漿中加入泡沫而形成多孔的坯體，并經養護形成的多孔混凝土，稱為泡沫混凝土。泡沫的形成可以通過化學發泡劑發泡，壓縮空氣彌散及天然沸石粉吸附空氣（載氣）等方法來完成。松香皂發泡劑是目前最常用的發泡劑。

充氣型泡沫混凝土

壓縮空氣彌散形成氣泡制得的泡沫混凝土可稱為充氣型泡沫混凝土

載氣型泡沫混凝土

天然沸石吸附空氣形成氣泡制得的混凝土可稱為載氣型泡沫混凝土

泡沫混凝土的應用范圍及有關注意事項與加氣混凝土基本相同，但強度低，所以只能作為圍護材料和隔熱保溫材料。

(3)大孔混凝土

大孔混凝土指無細骨料的混凝土，對水泥漿體量加以控制，水泥漿體只作為粗集料之間的膠結料而沒有多余的料漿對粗集料之間的孔隙進行填充，粗集料之間的孔隙就成為混凝土的大孔。大孔混凝土的孔隙率和孔尺寸與粗集料的粒徑與級配有關。級配越均勻，即級配越少；孔越多，孔隙率也就越高。孔徑尺寸從理論上說應接近粗集料的粒徑。

分類

普通無砂大孔混凝土

用碎石、卵石、重礦渣等配制而成輕骨料大孔混凝土

輕骨料大孔混凝土則是用陶粒、浮石、碎磚、煤渣等配制而成。

有時為了提高大孔混凝土的強度，也可摻入少量細骨料，這種混凝土稱為少砂混凝土。

配比

大孔混凝土的表觀密度取決于所選用的集料表觀密度、粒徑和級配。

特點

大孔混凝土的表觀密度低，強度低，導熱系數小，抗凍性優良，收縮較小，適用

大孔混凝土適用于制作墻體小型空心砌塊、磚和各種板材，也可用于現澆墻體。普通大孔混凝土還可制成濾水管、濾水板等，廣泛用于市政工程。

5．防水混凝土

（1）防水混凝土又叫抗滲混凝土，防水混凝土的抗滲性能不得小于P6，結構混凝土抗滲等級是根據其工程埋置深度來確定的。設計抗滲等級有P6、P8、Pl0、P12。

（2）技術途徑

(1)提高混凝土的密實度。

1)調整混凝土的配合比提高密實度。減小水灰比，降低孔隙率，減少滲水通道。適當提高水泥用量、砂率和灰砂比，改善骨料顆粒級配。

2)摻入化學外加劑提高密實度。減水劑、三乙醇胺早強劑或氯化鐵防水劑均可提高密實度，增加抗滲性。氯化鐵防水劑可與水泥水化產物中的Ca(OH)2生成不溶于水的膠體，填塞孔隙，從而配制出高密度、高抗滲的防水混凝土。

3)使用膨脹水泥（或摻用膨脹劑）提高混凝土密實度，提高抗滲性。

(2)改善混凝土內部孔隙結構。

在混凝土中摻入適量引氣劑或引氣減水劑，可以形成大量封閉微小氣泡，這些氣泡相互獨立，既不滲水，又使水路變得曲折、細小、分散，可顯著提高混凝土的抗滲性。

防水混凝土施工技術要求較高，施工中應盡量少留或不留施工縫，必須留施工縫時需設止水帶。

6．碾壓混凝土

碾壓混凝土是由級配良好的骨料、較低的水泥用量和用水量、較多的混合材料（往往加入適量的緩凝劑、減水劑或引氣劑）制成的超干硬性混凝土拌和物，經振動碾壓等工藝達到高密度、高強度的混凝土，是道路工程、機場工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。

(1)對碾壓混凝土組成材料的要求。

1)骨料

①最大粒徑以20mm為宜，當碾壓混凝土分兩層攤鋪時，其下層集料最大粒徑采用40mm。

②應使用較大的砂率，必要時應多種骨料摻配使用。

2)混合料

常加入緩凝劑；減水劑；為改善混凝土的抗滲性和抗凍性可引氣劑。

3)水泥

①當混合材料摻量較高時宜選用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，以便混凝土盡早獲得強度；

②當不用混合材料或用量很少時，宜選用礦渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，使混凝土取得良好的耐久性。

(2)

碾壓混凝土的特點

1)內部結構密實、強度高。

2)干縮性小、耐久性好。3)節約水泥、水化熱低。

【2006】碾壓混凝土的主要特點是（）。

A.水泥用量小

B.和易性好

C.水化熱高

D.干縮性大

【答案】A

【解析】碾壓混凝土的特點為：1)內部結構密實、強度高。

2)干縮性小、耐久性好。3)節約水泥、水化熱低。

7．纖維混凝土

品種

有高彈性模量纖維（如鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維等）和低彈性模量纖維（如尼龍纖維、聚丙烯纖維）兩類。

作用

(1)很好地控制混凝土的非結構性裂縫。

(2)對混凝土具有微觀補強的作用。

(3)利用纖維束減少塑性裂縫和混凝土的滲透性。

(4)增強混凝土的抗磨損能力。

(5)靜載試驗表明纖維混凝土可替代焊接鋼絲網。

(6)增加混凝土的抗破損能力。

(7)增加混凝土的抗沖擊能力。

8．聚合物混凝土

聚合物混凝土是由有機聚合物、無機膠凝材料、集料有效結合而形成的一種新型混凝土材料的總稱。克服了普通混凝土抗拉強度低、脆性大、易開裂、耐化學腐蝕性差等缺點，擴大了混凝土的使用范圍

分類

聚合物浸漬混凝土、聚合物水泥混凝土和聚合物膠結混凝土（樹脂混凝土）三類。

聚合物浸漬混凝土

可作為高效能結構材料應用于特種工程，例如腐蝕介質中的管、樁、柱、地面磚、海洋構筑物和路面、橋面板，以及水利工程中對抗沖、耐磨、抗凍要求高的部位。也可應用于現場修補構筑物的表面和缺陷，以提高其使用性能。

聚合物水泥混凝土

可應用于現場灌筑構筑物、路面及橋面修補，混凝土儲罐的耐蝕面層，新老混凝土的黏結以及其他特殊用途的預制品。

聚合物膠結混凝土

又稱：樹脂混凝土。可在工廠預制。與水泥混凝土相比，具有快硬、高強和顯著改善抗滲、耐蝕、耐磨、抗凍融以及黏結等性能，可現場應用于混凝土工程快速修補、地下管線工程快速修建、隧道襯里等。