新型混凝土简介

[摘要] 介绍了一些新型混凝土，还对它们的性能进行了总结，并对其应用与发展做了简要的分析。

[关键词] 新型；混凝土

中图分类号： TV331 文献标识码： A

混凝土作为一种传统的建筑材料具有悠久的历史，而随着科技和经济的发展，建筑的形式也在不断发展。高层、大跨度结构对建筑材料的要求越来越高，混凝土材料的品种不断增多，质量逐步提高，使用范围越来越广。当今根据性能的要求，在普通混凝土中添加材料并实施在工艺上，派生出名目繁多、性能特异、用途不一的新型混凝土，本文介绍了几种新型混凝土在建筑工程领域中的应用。

一、环保型混凝土

1）低碱混凝土

pH值在12～13，呈碱性的混凝土对用于结构物来说是有利的，具有保护钢筋不被腐蚀的作用。但对于道路、港湾等，这种碱性不利于植物和水中生物的生长，所以开发低碱性、内部具有一定的空隙、能够提供植物根部或生物生长所必须的养分存在的空间、适应生物生长的混凝土是环保型混凝土的一个重要研究方向。

2）透水、吸音混凝土

与普通的水泥混凝土路面相比，透水性混凝土最大的特点是具有15%一30%的连通孔隙，具有透气性和透水性，透水性道路能够使雨水迅速地渗入地表，还原成地下水，使地下水资源得到及时补充，保持土壤湿度，改善城市地表植物和土壤微生物的生存条件；同时，透水性路面具有较大的孔隙率，与土壤相通，能蓄积较多的热量，有利于调节城市空间的温度和湿度，消除热岛现象；集中降雨时，透水性道路能够减轻排水设施的负担，防止路面积水和夜间反光，提高车辆、行人的通行舒适性与安全性；大量的孔隙能够吸收车辆行驶时产生的噪声，创造安静舒适的交通环境。

3）吸收分解NOx的光催化混凝土

城市工业和交通的发展，会导致城市的空气的质量的下降。燃烧燃料也会对大气环境造成严重的影响，危害最大的是NOx. NOx（主要有NO，NO2，N2O）可引起酸雨、臭氧层破坏、温室效应及光化学烟雾等破坏地球生态环境和危害人的身体健康及其动植物的发育一系列问题。光催化混凝土是绿色建材中的一种，它含有二氧化钛催化剂，因而具有催化剂，能氧化多数的有机和无机的污染物，尤其是工业燃烧和汽车尾气排放的NO，气体，使其降解为二氧化碳和水等无害物质，起着空气净化、美化环境的作用。

4)生态水泥所制的混凝土

生态水泥是指采用城市垃圾焚烧灰、下水道污泥和工业废弃物作原料，经过处理、配料、烧成、粉磨等工艺制成的一种新型水泥。这种混凝土有利于解决废弃物处理、石灰石资源和减少二氧化碳排放量等问题。

二、高性能混凝土

20世纪80年代以来，一些发达国家相继研制成功高性能混凝土(以下称HPC)，使混凝土进入了高科技时代，日益受到国际材料界和工程界的重视。很多国家把HPC作为跨世纪的新材料加以研究与利用，使其成为当代混凝土研究和应用领域中的一个热点。HPC的优点体现在：①由于HPC的高强(60MPa~100MPa)和超高强(≥100MPa)特性，可使混凝土结构尺寸大大减少，从而减轻结构自重和对地基的荷载，并减少材料用量，增加使用空间，大幅度的降低工程造价；②HPC具有高工作性，可以减轻施工劳动强度，节约施工能耗；③HPC的高耐久性可增加对恶劣环境的抵御能力，延长建筑物的使用寿命，减少维修费用及对环境带来的影响，具有显著的社会和经济效益。

三、轻质混凝土

利用天然轻骨料（如浮石、凝灰岩等）、工业废料轻骨料（如炉渣、粉煤灰陶粒、自燃煤矸石等）、人造轻骨料（页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩等）制成的轻质混凝土.具有密度较小、相对强度高以及保温、抗冻性能好等优点。利用工业废渣，如废弃锅炉煤渣、煤矿的煤矸石、火力发电站的粉煤灰等制备轻质混凝土，可降低混凝土的生产成本，并变废为宝，减少城市或厂区的污染，减少堆积废料占用的土地，对环境保护也是有利的。

四、低强混凝土

美国混凝土学会（ACI）229委员会提出了在配料、运送、浇筑方面可控制的低强混凝土，其抗压强度为8MPa或更低。这种材料可用于基础、桩基的填、垫、隔离及作路基或填充孔洞之用，也可用于地下构造。在一些特定情况下，可用低强混凝土调整混凝土的相对密度、工作度、抗压强度、弹性模量等性能指标，而且不易产生收缩裂缝。故这种混凝土可望在软土工程中得到发展应用。

五、泡沫混凝土

泡沫混凝土是一种科技含量较高的新型建筑材料，它是一种内部含有大量细小、封闭、均匀分布气孔的多孔性材料。其内形成大量密集均匀分布的微小气孔，而气孔内有大量的空气存在，空气与其它材料相比，导热性能是最差，所以大大降低了它的导热性能。具有轻质、高强、保温、隔热、隔音、抗水减震等特性。该产品普遍应用于高层建筑墙体制作、保温和衬垫等工程中。并利用全新倒置式复合隔热防水结构，可以有效地降低结构内防水层的使用温度，也可以隔绝防水材料中有机成分受紫外光线的直接照射，从而有效保护防水层中的有机材料的老化、人为损害，起到更好的保温保护防水作用。

六、自密实混凝土

自密实混凝土不需机械振捣，而是依靠自重使混凝土密实。该种混凝土的流动度虽然高，但仍可以防止离析。配制这种混凝土的方法：①粗骨料的体积为固体混凝土体积的50％；②细骨料的体积为砂浆体积的40％；③水灰比为使材料获得最优的组成。这种混凝土的优点：①现场施工无振动噪音，可进行夜间施工，不扰民；②对工人健康无害；③混凝土质量均匀、耐久；④钢筋布置较密或构件体型复杂时也易于浇筑；⑤施工速度快，现场劳动量小。

七、纤维增强混凝土

为了克服混凝土的抗拉性能差、延性差等缺点，在混凝土中掺加纤维以改善混凝土性能的研究，发展得相当迅速。目前研究较多的有钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维或尼龙合成纤维混凝土等。在承重结构中，发展较快、应用较广的是钢纤维混凝土，可分为主要用于土木建筑工程的碳素钢纤维和用于耐火材料工业中的不锈钢纤维。弹性阶段的变形与基体混凝土性能相比没有显著差别，但可大幅度提高衡量钢纤维混凝土塑性变形性能的韧性。在砂浆中铺设钢丝网及网与网之间的骨架钢筋（简称钢丝网水泥）所做成的薄壁结构，具有良好的抗裂能力和变形能力，在国内外造船、水利、建筑工程中应用较为广泛。近年来，在钢丝网水泥中又掺入钢纤维来建造公路路面、渔船、农船等，取得了更好的增韧、增强效果。

八、活性微粉混凝土

活性微粉混凝土（简称RPC）是一种超高强的混凝土，其立方体抗压强度可达200 MPa～800MPa，抗拉强度可达25 MPa～150MPa，断裂能可达30kJ/m2，单位体积质量为2.5t～3.0t/m3。在普通混凝土基础上制成RPC的主要措施有：（1）减小颗粒的最大尺寸，改善混凝土的均匀性；（2）使用微粉及极微粉材料，达到最优堆积密度；（3）减少混凝土用水量，使用非水化水泥颗粒作为填料，以增大堆积密度；（4）增放钢纤维以改善其延性；（5）在硬化过程中加压及加温，使其达到很高的强度。普通混凝土的级配曲线是连续的，而RPC的级配曲线是不连续的台阶形曲线，其骨料粒径很小，接近于水泥颗粒的尺寸。RPC的水灰比可低到0.15，需加入大量的超塑化剂，以改善其工作度。RPC的价格比常用混凝土稍高，但大大低于钢材，可将其设计成细长或薄壁的结构，以扩大建筑使用的自由度。

九、智能混凝土

智能混凝土利用混凝土组成的改变，可克服混凝土的某些不利性质。混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带裂缝工作的。含有微裂纹的混凝土在一定的环境条件下是能够自行愈合的，但自然愈合有其自身无法克服的缺陷。国内的研究表明，掺有活性掺和料和微细有机纤维的混凝土破坏后其抗拉强度存在自愈合现象；国外研究混凝土裂缝自愈合的方法是在水泥基材料中掺人特殊的修复材料，使混凝土结构在使用过程中发生损伤时，自动利用修复材料（粘结剂）进行恢复甚至提高混凝土材料的性能。

十、预填骨料升浆混凝土

国内在大连中远60 000t船坞工程中，因地质条件复杂，船坞底板首次采用了坐落于基岩上的预填骨料升浆混凝土，即用密度较大的厚4m～5m的铁矿石作为预填骨料，矿石层下再铺设1m厚的石灰石块石，矿石层上是厚60cm～80cm的现浇钢筋混凝土板。在预填骨料层中布置压浆孔注入砂浆，形成预填骨料升浆混凝土。采取这种工艺，缩短了工期，取得了良好的经济效益。

十一、碾压混凝土

碾压混凝土近年发展较快，可用于大体积混凝土结构（如水工大坝、大型基础）、工业厂房地面、公路路面及机场道面等。用于大体积的碾压混凝土结构施工的浇筑机具与普通混凝土不同，其平整使用推土机，振实用碾压机，层间处理用刷毛机，切缝用切缝机。整个施工过程的机械化程度高，施工效率高，劳动条件好，可大量掺用粉煤灰。与普通混凝土相比，浇筑工期可缩短1/3～1/2，用水量可减少20%，水泥用量可减少30%～60%。碾压混凝土的层间抗剪性能是其被用来修建混凝土高坝的关键。在公路、工业厂房地面等大面积混凝土工程中，采用碾压混凝土，或者在碾压混凝土中再加入钢纤维，成为钢纤维碾压混凝土，则其力学性能及耐久性还可进一步改善。

十二、再生骨料混凝土

再生骨料混凝土指以废混凝土、废砖块、废砂浆作骨料，加入水泥砂浆拌制的混凝土。我国20世纪50年代所建成的混凝土工程已使用50余年，许多工程都已经损坏，随着结构的破坏，许多建筑物都需要修补或拆除，而在大量拆除建筑废料中相当一部分都是可以再生利用的，如果将拆除下来的建筑废料进行分选，制成再生混凝土骨料，用到新建筑物的重建上，不仅能够根本上解决大部分建筑废料的处理问题，同时减少运输量和天然骨料使用量。利用再生骨料配制再生混凝土是发展绿色混凝土的主要措施之一，可节省建筑原材料的消耗，保护生态环境，有利于混凝土工业的可持续发展。但是，再生骨料与天然骨料相比，孔隙率大、吸水性强、强度低，因此再生骨料混凝土与天然骨料配置的混凝土的特性相差较大，这是应用再生骨料混凝土时需要注意的问题。

十三、清水混凝土空心砌块

清水混凝土空心砌块作为近年来兴起的一种新型的砌筑材料，砌块外墙表面无需其它装修作法一次成活，外墙表面体现纯天然建筑风格，建筑古朴自然，得到了越来越广泛的运用。清水混凝土空心砌块具有以下特性：1．清水混凝土空心砌块复合外墙表面无需其它装修作法一次成活，较其它先封闭外墙然后作外立面装修的外墙，大大缩短工期，为内装修及时插入施工创造了条件，降低综合造价。2．采用双层墙体内夹保温层空腔作法，其热功性能大大加强，有效减少室内能源消耗，达到节能效果。3空心砌块块体较大，较实心砌块及多孔砖砌筑效率提高20%以上，节省砂浆，减少建筑垃圾，环保效果明显。4．清水混凝土小型空心砌块复合外墙表面体现纯天然建筑风格，建筑古朴自然，历久弥新。

十四、橡胶混凝土

与掺引气剂的混凝土相比，掺橡胶粉能够避免混凝土在搅拌、振动、运输、浇灌和捣实过程中，产生气泡而导致混凝土的不稳定性，可以代替引气剂以改善混凝土的抗冻性。掺量在10%以下时，掺橡胶粉比掺橡胶颗粒对改善混凝土抗冻性能的效果要好，140μm橡胶粉优于引气剂，3-4mm橡胶颗粒则与引气剂效果相当。当橡胶粉（颗粒）的掺量控制在10%以下时，可以改善混凝土的抗渗性能，但当橡胶粉（颗粒）掺量再增加时，抗渗性能会逐渐降低，橡胶粉与橡胶颗粒对抗渗性能的改善效果差别不大。橡胶混凝土不宜应用于长期处于干湿交替、干热或有硫酸盐腐蚀的环境中。

十五、泵送混凝土

为了使混凝土施工适应于狭窄的施工场地以及大体积混凝土结构物和高层建筑,可采用泵送混凝土。其拌合物的坍落度较大,具有顺利通过管道、摩擦阻力小、不离析、不阻塞和粘聚性良好等特点。通过混凝土输送泵输送,能一次连续完成水平运输和垂直运输,作业效率高且节约劳动力。

十六、作为储热材料的新型混凝土

以铝酸盐水泥作为胶凝剂,选用玄武岩及工业废渣铜矿渣等热容大的作为集料,同时掺入高导热系数的石墨并选用性能优异的复合高效减水剂可以制备满足太阳能热发电用新型混凝土储热材料。

十七、堆石混凝土

这种新技术一改传统混凝土的施工方法，首先将大粒径的块石入仓，形成有空隙的堆石体，然后从堆石体上部浇入堆石混凝土专用的自密实混凝土，利用其特有的高流动、抗离析、强填充粘结性能，依靠自重完全填充堆石体空隙，形成完整、密实、有较高强度和低水化热的大体积混凝土。该混凝土的堆石界面与专用自密实混凝土的胶结致密浑然一体，其强度、抗渗、密实性能等完全达到工程技术的要求标准。该技术与传统的大体积混凝土施工方法相比其优势明显，主要体现在：低水泥用量与低水化热，能减少70%的水泥，节能减排效益显著；高密实度、高强度、高容量，体积稳定性以及抗裂性能突出；强化抗剪力、简化凿毛；显著提高工效，缩短工期，经济效益高；固体废弃物的循环利用，可以把难以消化掉的块状废弃混凝土再利用；是一项名副其实的环保、节能、低碳型的施工方法。

十八、磁化水应用于预拌混凝土技术

水以一定的流速通过磁场,由于切割磁力线使水的性质发生变化,称为水的磁化,这种水称为磁化水。磁化水可提高水泥混凝土强度和耐久性。水经磁化后,由于洛仑兹力使极性水分子从聚合体中重新排列为整齐的水分子,因而增强了水分子间的电性吸引力。如果用水分子间增强了吸引力的磁化水拌和水泥和混凝土,会使水分子容易进入水泥颗粒的内部,帮助水泥深入进行水化,使水泥水化进行得更深入、更充分,从而有效提高水泥和混凝土的强度。用磁化水制备混凝土,由于可使其强度提高10%~25%,因而可以节约水泥。根据我国的试验,用磁化水拌和水泥混凝土,水泥用量减少10%,混凝土强度不但没有降低,反而提高10%。磁化水拌和水泥和混凝土这项新技术在混凝土和水泥制品中应用,既可提高强度,又可节约水泥,符合建设节约型社会的要求,具有广阔的发展前景。

结语

随着环境保护、保持生态多样性及维持社会可持续发展的呼声日益高涨,新型混凝土材料的应用会越来越得到世界各国材料与环境学者的重视,我们相信,只要我们都意识到新型混凝土材料性能研究的重要性,通过全面推进新型混凝土材料在我国建筑中的应用工作,可以预见未来的我国建筑业必定进入一个全新的建筑时代。

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