几种专用混凝土性能分析

近年来，随着科学技术的进步，混凝土的应用领域越来越广泛，而一些重要的特殊的工程，如桥梁工程、高层建筑、海洋工程、防护工程、耐腐工程等等所需的混凝土是一般混凝土的性质无法达到的，这就需要针对不同气温、气候、温度及湿度使用更针对性强的混凝土。这几年新型混凝土层出穷，现针对几种特殊用途的混凝土，做如下分析：

1.耐酸混凝土

混凝土的腐蚀多为酸性介质腐蚀，在酸性介质下具有抗腐蚀能力的混凝土，叫耐酸混凝土，耐酸性混凝土广泛用于化学工业的防酸槽、电镀槽、贮油器、输油管、储酸槽、耐酸地坪及耐酸器材等。耐酸混凝土是由水玻璃作胶凝材料，氟硅酸钠作硬化剂，耐酸粉料和耐酸精细骨料按一定比例配合而成。它能低抗各种酸（如硫酸、盐酸、硝酸等无机酸，醋酸、蚁酸和草酸等有机酸）和大部分腐蚀性气体（氯气、二氧化硫、三氧化硫等）的侵蚀。但不耐氢氟酸、300℃以上的热磷酸、高级脂肪酸或油酸的侵蚀。这种混凝土3天的抗压强度约为11――12MP，28天的抗压强度应不小于15MP。

2.纤维混凝土

纤维混凝土是纤维和水泥基料（水泥石、砂浆或混凝土）组成的复合材料的统称。水泥石、砂浆与混凝土的主要缺点是：抗拉强度低、极限延伸率小、性脆，加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维，可以克服这些缺点。

所用纤维按其材料性质可分为：①金属纤维。②无机纤维。③有机纤维。 若纤维的体积掺量大于某一临界值，整个复合材料可继续承受较高的荷载并产生较大的变形，直到纤维被拉断或纤维从基料中被拨出，以致复合材料破坏。与普通混凝土相比，纤维混凝土具有较高的抗拉与抗弯极限强度，尤以韧性提高的幅度为大。纤维混凝土是以混凝土为基体，外掺杂各种纤维材料而成，掺杂入纤维的目的是搞高混凝土的抗拉强度与降低其脆性。纤维包括玻璃纤维、钢纤维、碳纤维、尼龙、聚丙烯、人造丝及植特纤维等。在纤维混凝土中，纤维的含量、纤维的几何形状及纤维的分布情况，对于纤维混凝土的性能有着重要影响。

纤维混凝土目前已逐渐应用在飞机跑道、断面较薄的轻型结构和压力管道等处。随着纤维混凝土的深入研究，纤维混凝土在建筑工程中将得到广泛的应用。

3.泡沫混凝土

它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化；同时也是加气混凝土中的一个特殊品种，它的孔结构和材料性能都接近于加气混凝土，他们二者的差别，只是在气孔形状和加气手段之间的差别。加气混凝土气孔一般是椭圆形的，而泡沫混凝土受毛细孔作用的影响，产生变形，形成多面体。加气混凝土是利用化学发气，通过化学反应，由内部产生气体而形成气孔，泡沫混凝土则是通过机械制泡的方法,先将发泡剂制成泡沫,然后再将泡沫加入水泥、菱镁、石膏浆中、形成泡沫浆体,再经自然养护蒸气养护而成。

泡沫混凝土具有轻质、保温隔热性能好、隔音耐火性能好、 整体性能好、低弹减震性好、防水性能强、耐久性能好 、生产加工方便、环保性能好及施工方便等优点，被广泛用于挡土墙、运动场和田径跑道、夹芯构件、管线回填、贫混凝土填层、屋面边坡、储罐底脚的支撑、用于园林绿化及国防等。

4.防火耐热混凝土

耐热混凝土是能在长期高温作用下保持所需要的物理力学性能的特种混凝土。它是由适当的胶凝材料、耐热精细骨料的水一定比例配制而成的。耐热混凝土在建筑工程中大量用来建造高炉基础、焦炉基础、高炉外壳和热工设备基础及围护结构等。

根据防火耐热混凝土胶结料的不同,可分为硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硫酸盐、氯化物、溶胶类及有机物结合防火耐热混凝土等。

以硅酸盐系列水泥作胶结材料,耐热材料作集料配制成的具有防火耐热性质的混凝土称为硅酸盐防火耐热混凝土。硅酸盐防火耐热混凝土最高使用温度可达到700℃~800℃,其耐热的主要机理是硅酸盐系列水泥熟料的水化产物氢氧化钙在高温下脱水,生成的氧化钙与矿渣及掺合料中的活性氧化硅和三氧化二铝又反应生成具有较强耐热性的无水硅酸钙和无水铝酸钙,使混凝土确有一定的防火耐热性。

以磷酸盐作结合剂,耐热材料作集料配制成的具有防火耐热性质的混凝土成为磷酸盐防火耐热混凝土。磷酸盐防火耐热混凝土的凝结硬化与一般的水泥型防火耐热混凝土不同,磷酸盐是作为结合剂而不是胶结材料,因为磷酸盐在常温下本身并不具有较凝性,而是在加热到一定温度时,一些磷酸盐发生分解~聚合反应,在聚合反应时,新化合物的形成和聚合具有很强的粘附作用,将集料粘结在一起成为“混凝土”而获得强度。常用的磷酸铝耐热混凝土的高温动作极限可达到1600℃-1700℃。

以硫酸盐作结合剂,耐热材料作集料配制成的具有防火耐热性质的混凝土成为硫酸盐防火耐热混凝土。硫酸盐首先水解成碱式铝盐AL(SO4)3(OH)2,然后生成AL(OH)3,最后逐渐形成氢氧化铝胶体而凝结硬化。硫酸铝结合的防火耐热混凝土强度在高温下增长较慢。温度升至近700℃时,强度随温度的提高而有提高。此时,氢氧化铝胶体大量生成并迅速形成致密的结构。硫酸铝的化学结合水逐步脱水,由于脱水速度缓慢,对结构影响较小。

5.聚合物混凝土

聚合物混凝土一般可分为三种：聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土、聚合物胶结混凝土（也称树脂混凝土）。

聚合物水泥混凝土是用聚合物乳液拌合水泥，并掺入砂或其他骨料而成的。配制聚合物水泥混凝土所用的矿物材料，可用普通水泥和铝酸盐水泥，百铝酸盐水泥的效果比普通水泥好。聚合物可用天然聚合物（如天然橡胶）和各种合成聚合物。聚合物水呢混凝土主要用于铺设无缝地面，也常用于修被混凝土路面和机场跑道面层和做防水层等。

聚合物浸渍混凝土是以混凝土为基材（被浸渍的材料），而将有机单体渗透入混凝土中，然后再用加热或放射的方法使其聚合，使混凝土与聚合物形成一个整体。单体最常用的是甲基丙烯酸甲酯，此外，还要加入催化剂和交联剂等。这种混凝土具有高强度（抗压强度右达到200MPa以上，抗拉强度为达到10MPa以上，）高防水不泥（几乎不吸水、不透水），以及抗冻等性、抗冲击性、耐蚀性和耐磨性都有显著提高的特点，适用于要求高强度、高耐久性的特殊构件，特别适用于输运液体有筋管、无筋管、抗道等等。在国外已用于耐高压的容器，如原子反应堆、液化天然气贮罐等。

聚合物胶结混凝土是一种完全没有矿物胶凝材料而以合成树脂为胶结材料的混凝土。所用的骨料与普通混凝土相同。这种混凝土高强、耐腐蚀等优点，但目前成本高，只能用于特殊工程（如耐腐蚀工程）。

6.流态混凝土

流态混凝土的发展是与混凝土泵送施工的发展相联系的，泵送施工示求混凝土拌合物既要有较大的流动性，又不能产生离析，流态混凝土恰恰好可满足这种要求。过去采用的大流动性混凝土（坍落度为200MM左右），因水泥用量用用水量较多，因而收宿裂缝多，抗渗透性、耐久性较差，钢筋也易锈蚀。而流态混凝土克服了大流动性混凝土的缺点，既满足了施工要求，又善了混凝土质量。一般采用适量的流化剂(高效减水剂或普通减水剂)作为外加剂，加到塌落度为5～10cm的混凝土混合物中使其流动性大幅度提高，达到便于浇灌，减轻甚至免去振捣成型工序的目的。 流化剂除了能减少用水量外，还有一定的早强性能。流态混凝土不需提高水灰比与单位用水量，故其强度比普通混凝土的强度有所提高。其他物理力学性能与普通混凝土的相近。

流态混凝土主要适用于高层建筑、大型工业与公共建筑的基础、楼板、墙板以及地下工程，尤其适用于配筋密、浇筑振捣困难的工程部位。

参考书

1、《建筑材料与构造》，李必瑜、翁季等，中国建筑工业出版社

2、《实用建筑材料学》，王寿华，马芳，姚庭周编，中国建筑工业出版社，1998年

3、《建筑材料手册》，陕西省建筑工业出版社

4、《中国新型建筑材料集》，中国建筑工业出版社，1992年