新型混凝土的应用现状

摘要:相比于普通混凝土，各种新型混凝土凭借各自的优良特性，更能够满足现代工程的不同需求，具有广阔的应用前景。本文简要介绍了几种常见的新型混凝土，阐述了它们的基本原理，并结合应用现状分析了其在研究和进一步推广中需要解决的问题。

关键词：新型混凝土；应用现状；基本原理

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

随着时代的发展，普通混凝土已不能完全满足工程需求，各种新型混凝土应运而生，并逐渐在实际工程中得到广泛应用，新型高效减水剂，矿物掺合料以及纤维材料在混凝土领域的应用，更是促进了新型混凝土的发展。本文对国内外几种常见新型混凝土的性能和应用现状作了简单介绍，并分析了其在进一步应用推广中需要解决的难题。

1. 高强混凝土

通过选取优质的原材料(如高标号水泥、活性掺合料、优质集料等)，使用高效减水剂降低混凝土的水胶比，或是加入纤维等措施可以制备出高强混凝土(High strength concrete，HSC)，我国一般认为C50~C60以上强度等级的混凝土是高强混凝土。

与普通混凝土相比，高强混凝土抗压强度高，应用于高层建筑中可显著减小截面尺寸，增加了使用空间，获得较大的经济效益。另外，高强混凝土凭借其优良的物理力学性能及良好的耐久性，可以提高建构筑物的寿命，降低其维护和修补成本，在水利、交通、建筑等重大工程中得到广泛应用。

目前高强混凝土的应用还存在着一些问题[1]，首先，由于高强混凝土对材料的要求比较严格，导致其成本较高。其次，高强混凝土施工较为复杂，增加了施工难度。另外，因使用了较多的胶凝材料，高强混凝土的收缩较大，其水胶比较低也增加混凝土中未水化部分，对混凝土的安全性造成威胁。以上这些问题都需要通过不断研究探索才能解决。

2. 自密实混凝土

在实际工程中，有些结构物断面狭窄、钢筋密集，有些待浇筑混凝土处于已有结构的下方，用传统方法难以有效浇筑，而且这些部位的混凝土还会常常因得不到完全振捣而形成缺陷，应用自密实混凝土就可以很好地解决这一问题。自密实混凝土一词最早由日本学者Okamura于1986年提出，它是一种同时具有高流动性和适当粘度的混凝土，能够流过钢筋填满模板内的所有空隙，并在重力作用下自行密实。

应用自密实混凝土可以加快施工速度，提高混凝土质量，减少噪音污染，节省劳动力，降低了综合造价。荷兰有50%的预制厂采用了自密实混凝土，日本在混凝土工程中大量应用了自密实混凝土，我国在润扬长江公路大桥等工程中也应用了自密实混凝土。

目前我国应用较多的是粉体型自密实混凝土，即掺加高效减水剂和较多的胶凝材料来保证足够的粘聚性和流动性，过多的胶凝材料用量可能对混凝土耐久性能造成一定的影响，这是需要不断探索改进的地方。

3. 导电混凝土

普通混凝土是不导电的，添加一定含量的石墨粉、铁粉、碳纤维和钢纤维等导电组分材料后，可使混凝土导电性大大改善，形成导电混凝土。导电混凝土既有结构材料的特点，又具有导电性和机敏特性，在电阻器、电磁干扰屏蔽、工业防静电、建筑采暖地面、高速公路的自动监控，电力设备接地工程，以及重大土木基础设施的内部应力和健康状况自诊断和监测等方面均具有重要作用。

目前导电混凝土在研究和应用存在以下两个关键问题[2]：当导电材料掺量较小时，混凝土导电性能差。当掺量较大时，会使混凝土的强度有所降低，工作性变差，不利于施工。因此，导电混凝土难以很好地兼顾力学与导电性这两方面的要求；另外，导电混凝土的造价较高，特别是石墨、碳纤维等导电组分材料价格昂贵，导致其造价远高于普通混凝土。上述两方面的因素在一定程度上制约了其在实际工程中进一步的推广和应用。

4. 活性粉末混凝土

在硅酸盐水泥中掺入硅灰、超细粉煤灰、超细矿渣和石英粉等活性粉末作为胶凝材料制备出的混凝土称为活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete, 简称RPC），它是由Richard等人在1993年率先研制成功的一种超高强、低脆性、高耐久性的水泥基复合材料，其具有较高的抗压强度和抗折强度，有效地克服了普通高性能混凝土的高脆性。RPC的优越性能使其在土木、石油、核电、市政、海洋等工程及军事设施中有着广阔的应用前景。

国外对RPC配制技术的研究已较成熟，近些年，国内各大高校先后开展了RPC材料的研究工作，但就总体而言，国内对RPC的研究和应用上还存在着一定的问题：缺少优质的掺合料，主要是水泥强度等级较低，优质高效减水剂使用较少；工艺相对复杂，成本较高，寻找较廉价的掺料，形成工艺简单、成本低廉的生产线，仍然是今后需要改善和加强的方向；RPC水胶比极低，自收缩较大，限制了其现浇施工，国外在使用RPC时也一般在预制厂生产预制构件；目前我国对RPC的规范制度还不够完备。

5. 泡沫混凝土

泡沫混凝土是通过发泡机将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料，凭借其轻质、隔热、耐火、抗冻性好等特点，泡沫混凝土及其制品在实际工程中具有广阔的应用前景，泡沫混凝土砌块、泡沫混凝土轻质墙板等已经应用于建筑节能墙体材料中。

19世纪80年代，欧洲首先研制成功了泡沫混凝土，我国在泡沫混凝土研制和应用方面起步很晚，整体利用水平并不是很高，和国外相比有一定的差距，主要存在以下两方面的问题。

(1) 理论研究方面的不足，关于泡沫混凝土的组成、性能与微结构相关性的研究不够系统，另外，对其压缩性能、耐久性、渗透性能等研究也较少。

(2) 在实际工程中存在的不足，泡沫混凝土的质量普遍不高[3]，由于发泡混凝土的多孔性，吸水率和收缩率较大，抗压强度严重偏低，同时使用大掺量、高强度等级的水泥，导致泡沫混凝土的表面容易出现开裂现象。

6.轻骨料混凝土

现代建筑正朝着高层、大跨度的方向发展，普通混凝土自重大的缺点日益凸显，轻骨料混凝土是解决这一问题的有效途径之一。轻骨料混凝土(Light Weight Aggregate Concrete，LWAC)指用轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)、水泥和水配制而成，28 d龄期的干表观密度小于1950 kg/m3的混凝土，强度在LC30以上的称为高强轻骨料混凝土(HSLWAC)。轻骨料一般由浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、煤渣等配制成，具有环保、可持续发展的优点。早在19世纪，一些西方国家己开发利用天然的轻质骨料，前苏联轻骨料产量最高、应用也最广，而技术水平却是美国和德国最高，日本和挪威随后也大力发展LWAC，我国则是从上世纪50年代才开始研究LWAC。随着高HSLWAC的发展，目前LC30~40以上等级的HSLWAC已在高层建筑和桥梁中得到应用，LC100以上的超高强LWAC在实验室中已经研制成功[4]。

但总体看来，LWAC的强度，抗拉强度和弹性模量相对较低，在应用领域上受到了一定限制。今后一方面需要通过加强开发高强高性能骨料，优化配比配制出比强度更大的LWAC，另一方面，尝试将纤维运用到LWAC中，克服其脆性大、韧性差的缺点，这样才会使LWAC得到进一步的发展。

除此之外，还有其他多种新型混凝土不断出现，各种新型混凝土进一步推广中的难题，需要通过国内外学者的不断探索才能逐步得到解决，相对于国外，我国在这方面的研究还比较落后，对新型混凝土的探索任务还很艰巨。

参考文献：

[1] 汪智勇, 张文生, 叶家元. 高强水泥基材料研究进展[J]. 硅酸盐通报, 2009, 28(4):761-765,+770.

[2] 唐祖全, 钱觉时, 杨再富. 导电混凝土研究进展[J]. 重庆建筑大学学报,2006,28(6):135-139.

[3] 潘志华, 陈国瑞, 李东旭等. 现浇泡沫混凝土常见质量问题分析及对策[J]. 新型建筑材料, 2004, (1):4-7.

[4] 龚洛书. 轻集料混凝土技术的发展与展望[J]. 混凝土, 2002, (2):13-15.