不同用途特種混凝土性能淺析
2013-07-19 13:17
一、抗?jié)B混凝土
抗?jié)B混凝土系指抗?jié)B等級不低于P6級的混凝土。即它能抵抗0.6MPa靜水壓力作用而不發(fā)生透水現(xiàn)象。為了提高混凝土的抗?jié)B性，通常采用合理選擇原材料、提高混凝土的密實程度以及改善混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)等方法來實現(xiàn)。目前，常用的防水混凝土的配制方法有以下幾種。
?。ㄒ唬└凰酀{法
這種方法是依靠采用較小的水灰比，較高的水泥用量和砂率，提高水泥漿的質(zhì)量和數(shù)量，使混凝土更密實。
防水混凝土所用原材料應(yīng)符合下列要求：
?。?）水泥強度等級不宜低于32.5，其品種應(yīng)按設(shè)計要求選用，當有抗凍要求時，應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥；
?。?）粗骨料的最大粒徑不宜大于40mm，其含泥量不得大于1%，泥塊含量不得超過0.5%；
?。?）細骨料的含泥量不得大于3%，泥塊含量不得大于1%；
?。?）外加劑宜采用防水劑、膨脹劑、引氣劑或減水劑。
防水混凝土配合比計算應(yīng)遵守以下幾項規(guī)定：
（1）每立方米混凝土中的水泥用量（含摻合料）不宜少于320kg；
?。?）砂率宜為35%～40%；灰砂比宜為1:2～2.5；
?。?）防水混凝土的最大水灰比應(yīng)符合規(guī)定。
?。ǘ┕橇霞壟浞?br /> 骨料級配法是通過改善骨料級配，使骨料本身達到最大密實程度的堆積狀態(tài)。為了降低空隙率，還應(yīng)加入約占骨料量5%～8%的粒徑小于0.16mm的細粉料。同時嚴格控制水灰比、用水量及拌合物的和易性，使混凝土結(jié)構(gòu)致密，提高抗?jié)B性。
（三）外加劑法
這種方法與前面兩種方法比較，施工簡單，造價低廉，質(zhì)量可靠，被廣泛采用。它是在混凝土中摻入適當品種的外加劑，改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，隔斷或堵塞混凝土中各種孔隙、裂縫、滲水通道等，以達到改善混凝土抗?jié)B的目的。常采用引氣劑（如松香熱聚物）、密實劑（如采用FeCl3防水劑）、高效減水劑（降低水灰比）、膨脹劑（防止混凝土收縮開裂）等。
?。ㄋ模┎捎锰胤N水泥
采用無收縮不透水水泥、膨脹水泥等來拌制混凝土，能夠改善混凝土內(nèi)的孔結(jié)構(gòu)，有效提高混凝土的致密度和抗?jié)B能力。
二、耐熱混凝土
耐熱混凝土是指能長期在高溫（200～900℃）作用下保持所要求的物理和力學性能的一種特種混凝土。
普通混凝土不耐高溫，故不能在高溫環(huán)境中使用。其不耐高溫的原因是：水泥石中的氫氧化鈣及石灰?guī)r質(zhì)的粗骨料在高溫下均要產(chǎn)生分解，石英砂在高溫下要發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變而體積膨脹，加之水泥石與骨料的熱膨脹系數(shù)不同。 所有這些，均將導致普通混凝土在高溫下產(chǎn)生裂縫，強度嚴重下降，甚至破壞。
耐熱混凝土是由合適的膠凝材料、耐熱粗、細骨料及水，按一定比例配制而成。根據(jù)所用膠凝材料不同，通常可分為以下幾種：
?。ㄒ唬┑V渣水泥耐熱混凝土
礦渣水泥耐熱混凝土是以礦渣水泥為膠結(jié)材料，安山巖、玄武巖、重礦渣、粘土碎磚等為耐熱粗、細骨料，并以燒粘土、磚粉等作磨細摻合料，再加入適量的水配制而成。耐熱磨細摻合料中的二氧化硅和三氧化鋁在高溫下均能與氧化鈣作用，生成穩(wěn)定的無水硅酸鹽和鋁酸鹽，它們能提高水泥的耐熱性。礦渣水泥配制的耐熱混凝土其極限使用溫度為900℃。
?。ǘ╀X酸鹽水泥耐熱混凝土
鋁酸鹽水泥耐熱混凝土是采用高鋁水泥或硫鋁酸鹽水泥、耐熱粗細骨料、高耐火度磨細摻合料及水配制而成。這類水泥在300～400℃下其強度會發(fā)生急劇降低，但殘留強度能保持不變。到1100℃時，其結(jié)構(gòu)水全部脫出而燒結(jié)成陶瓷材料，則強度重又提高。常用粗、細骨料有碎鎂磚、燒結(jié)鎂磚、礬土、鎂鐵礦和燒粘土等。鋁酸鹽水泥耐熱混凝土的極限使用溫度為1300℃。
（三）水玻璃耐熱混凝土
水玻璃耐熱混凝土是以水玻璃作膠結(jié)材料，摻入氟硅酸鈉作促硬劑，耐熱粗、細骨料可采用碎鐵礦、鎂磚、鉻鎂磚、滑石、焦寶石等。磨細摻合料為燒粘土、鎂砂粉、滑石粉等。水玻璃耐熱混凝土的極限使用溫度為1200℃。施工時嚴禁加水；養(yǎng)護時也必須干燥，嚴禁澆水養(yǎng)護。
（四）磷酸鹽耐熱混凝土
磷酸鹽耐熱混凝土是由磷酸鋁和高鋁質(zhì)耐火材料或鋯英石等制備的粗、細骨料及磨細摻合料配制而成，目前更多的是直接采用工業(yè)磷酸配制耐熱混凝土。這種混凝土具有高溫韌性強、耐磨性好、耐火度高的特點，其極限使用溫度為1500～1700℃。磷酸鹽耐熱混凝土的硬化需在150℃以上烘干，總干燥時間不少于24h，硬化過程中不允許澆水。
耐熱混凝土多用于高爐基礎(chǔ)、焦爐基礎(chǔ)，熱工設(shè)備基礎(chǔ)及圍護結(jié)構(gòu)、護襯、煙囪等。
三、耐酸混凝土
能抵抗多種酸及大部分腐蝕性氣體侵蝕作用的混凝土稱為耐酸混凝土。
?。ㄒ唬┧Ａ退峄炷?br /> 水玻璃耐酸混凝土由水玻璃作膠結(jié)料，氟硅酸鈉作促硬劑，與耐酸粉料及耐酸粗、細骨料按一定比例配制而成。耐酸粉料由輝綠巖、耐酸陶瓷碎料、石英質(zhì)材料磨細而成。耐酸粗、細骨料常用石英巖、輝綠巖、安山巖、玄武巖、鑄石等。水玻璃耐酸混凝土的配合比一般為水玻璃：耐酸粉料：耐酸細骨料：耐酸粗骨料=0.6～0.7:1:1:1.5～2.0。水玻璃耐酸混凝土養(yǎng)護溫度不低于10℃，養(yǎng)護時間不少于6天。
水玻璃耐酸混凝土能抵抗除氫氟酸以外的各種酸類的侵蝕，特別是對硫酸、硝酸有良好的抗腐性，且具有較高的強度，其3d強度約為11MPa，28d強度可達15MPa。多用于化工車間的地坪、酸洗槽、貯酸池等。
?。ǘ┝蚧悄退峄炷?br /> 它是以硫磺為膠凝材料，聚硫橡膠為增韌劑，摻入耐酸粉料和細骨料，經(jīng)加熱（160～170℃）熬制成硫磺砂漿，灌入耐酸粗骨料中冷卻后即為硫磺耐酸混凝土。其抗壓強度可達40MPa以上，常用于地面、設(shè)備基礎(chǔ)、貯酸池槽等。
四、泵送混凝土
泵送混凝土系指坍落度不小于100mm，并用泵送施工的混凝土。它能一次連續(xù)完成水平運輸和垂直運輸，效率高、節(jié)約勞動力，因而近年來國內(nèi)外應(yīng)用也十分廣泛。
泵送混凝土拌合物必須具有較好的可泵性。所謂可泵性，即拌合物具有順利通過管道、摩擦阻力小、不離析、不阻塞和粘聚性良好的性能。
保證混凝土良好可泵性的基本要求是：
（一）水泥
泵送混凝土應(yīng)選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，不宜采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。
?。ǘ┕橇?br /> 泵送混凝土所用粗骨料宜用連續(xù)級配，其針片狀含量不宜大于10%。最大粒徑與輸送管徑之比，當泵送高度50m以下時，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5；泵送高度在50～100m時，碎石不宜大于1:4，卵石不宜大于1:3，泵送高度在100m以上時，不宜大于1:4.5。宜采用中砂，其通過0.315mm篩孔的顆粒含量不應(yīng)少于15%，通過0.160mm篩孔的含量不應(yīng)少于5%。
?。ㄈ胶狭吓c外加劑
泵送
抗?jié)B混凝土系指抗?jié)B等級不低于P6級的混凝土。即它能抵抗0.6MPa靜水壓力作用而不發(fā)生透水現(xiàn)象。為了提高混凝土的抗?jié)B性，通常采用合理選擇原材料、提高混凝土的密實程度以及改善混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)等方法來實現(xiàn)。目前，常用的防水混凝土的配制方法有以下幾種。
?。ㄒ唬└凰酀{法
這種方法是依靠采用較小的水灰比，較高的水泥用量和砂率，提高水泥漿的質(zhì)量和數(shù)量，使混凝土更密實。
防水混凝土所用原材料應(yīng)符合下列要求：
?。?）水泥強度等級不宜低于32.5，其品種應(yīng)按設(shè)計要求選用，當有抗凍要求時，應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥；
?。?）粗骨料的最大粒徑不宜大于40mm，其含泥量不得大于1%，泥塊含量不得超過0.5%；
?。?）細骨料的含泥量不得大于3%，泥塊含量不得大于1%；
?。?）外加劑宜采用防水劑、膨脹劑、引氣劑或減水劑。
防水混凝土配合比計算應(yīng)遵守以下幾項規(guī)定：
（1）每立方米混凝土中的水泥用量（含摻合料）不宜少于320kg；
?。?）砂率宜為35%～40%；灰砂比宜為1:2～2.5；
?。?）防水混凝土的最大水灰比應(yīng)符合規(guī)定。
?。ǘ┕橇霞壟浞?br /> 骨料級配法是通過改善骨料級配，使骨料本身達到最大密實程度的堆積狀態(tài)。為了降低空隙率，還應(yīng)加入約占骨料量5%～8%的粒徑小于0.16mm的細粉料。同時嚴格控制水灰比、用水量及拌合物的和易性，使混凝土結(jié)構(gòu)致密，提高抗?jié)B性。
（三）外加劑法
這種方法與前面兩種方法比較，施工簡單，造價低廉，質(zhì)量可靠，被廣泛采用。它是在混凝土中摻入適當品種的外加劑，改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，隔斷或堵塞混凝土中各種孔隙、裂縫、滲水通道等，以達到改善混凝土抗?jié)B的目的。常采用引氣劑（如松香熱聚物）、密實劑（如采用FeCl3防水劑）、高效減水劑（降低水灰比）、膨脹劑（防止混凝土收縮開裂）等。
?。ㄋ模┎捎锰胤N水泥
采用無收縮不透水水泥、膨脹水泥等來拌制混凝土，能夠改善混凝土內(nèi)的孔結(jié)構(gòu)，有效提高混凝土的致密度和抗?jié)B能力。
二、耐熱混凝土
耐熱混凝土是指能長期在高溫（200～900℃）作用下保持所要求的物理和力學性能的一種特種混凝土。
普通混凝土不耐高溫，故不能在高溫環(huán)境中使用。其不耐高溫的原因是：水泥石中的氫氧化鈣及石灰?guī)r質(zhì)的粗骨料在高溫下均要產(chǎn)生分解，石英砂在高溫下要發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變而體積膨脹，加之水泥石與骨料的熱膨脹系數(shù)不同。 所有這些，均將導致普通混凝土在高溫下產(chǎn)生裂縫，強度嚴重下降，甚至破壞。
耐熱混凝土是由合適的膠凝材料、耐熱粗、細骨料及水，按一定比例配制而成。根據(jù)所用膠凝材料不同，通常可分為以下幾種：
?。ㄒ唬┑V渣水泥耐熱混凝土
礦渣水泥耐熱混凝土是以礦渣水泥為膠結(jié)材料，安山巖、玄武巖、重礦渣、粘土碎磚等為耐熱粗、細骨料，并以燒粘土、磚粉等作磨細摻合料，再加入適量的水配制而成。耐熱磨細摻合料中的二氧化硅和三氧化鋁在高溫下均能與氧化鈣作用，生成穩(wěn)定的無水硅酸鹽和鋁酸鹽，它們能提高水泥的耐熱性。礦渣水泥配制的耐熱混凝土其極限使用溫度為900℃。
?。ǘ╀X酸鹽水泥耐熱混凝土
鋁酸鹽水泥耐熱混凝土是采用高鋁水泥或硫鋁酸鹽水泥、耐熱粗細骨料、高耐火度磨細摻合料及水配制而成。這類水泥在300～400℃下其強度會發(fā)生急劇降低，但殘留強度能保持不變。到1100℃時，其結(jié)構(gòu)水全部脫出而燒結(jié)成陶瓷材料，則強度重又提高。常用粗、細骨料有碎鎂磚、燒結(jié)鎂磚、礬土、鎂鐵礦和燒粘土等。鋁酸鹽水泥耐熱混凝土的極限使用溫度為1300℃。
（三）水玻璃耐熱混凝土
水玻璃耐熱混凝土是以水玻璃作膠結(jié)材料，摻入氟硅酸鈉作促硬劑，耐熱粗、細骨料可采用碎鐵礦、鎂磚、鉻鎂磚、滑石、焦寶石等。磨細摻合料為燒粘土、鎂砂粉、滑石粉等。水玻璃耐熱混凝土的極限使用溫度為1200℃。施工時嚴禁加水；養(yǎng)護時也必須干燥，嚴禁澆水養(yǎng)護。
（四）磷酸鹽耐熱混凝土
磷酸鹽耐熱混凝土是由磷酸鋁和高鋁質(zhì)耐火材料或鋯英石等制備的粗、細骨料及磨細摻合料配制而成，目前更多的是直接采用工業(yè)磷酸配制耐熱混凝土。這種混凝土具有高溫韌性強、耐磨性好、耐火度高的特點，其極限使用溫度為1500～1700℃。磷酸鹽耐熱混凝土的硬化需在150℃以上烘干，總干燥時間不少于24h，硬化過程中不允許澆水。
耐熱混凝土多用于高爐基礎(chǔ)、焦爐基礎(chǔ)，熱工設(shè)備基礎(chǔ)及圍護結(jié)構(gòu)、護襯、煙囪等。
三、耐酸混凝土
能抵抗多種酸及大部分腐蝕性氣體侵蝕作用的混凝土稱為耐酸混凝土。
?。ㄒ唬┧Ａ退峄炷?br /> 水玻璃耐酸混凝土由水玻璃作膠結(jié)料，氟硅酸鈉作促硬劑，與耐酸粉料及耐酸粗、細骨料按一定比例配制而成。耐酸粉料由輝綠巖、耐酸陶瓷碎料、石英質(zhì)材料磨細而成。耐酸粗、細骨料常用石英巖、輝綠巖、安山巖、玄武巖、鑄石等。水玻璃耐酸混凝土的配合比一般為水玻璃：耐酸粉料：耐酸細骨料：耐酸粗骨料=0.6～0.7:1:1:1.5～2.0。水玻璃耐酸混凝土養(yǎng)護溫度不低于10℃，養(yǎng)護時間不少于6天。
水玻璃耐酸混凝土能抵抗除氫氟酸以外的各種酸類的侵蝕，特別是對硫酸、硝酸有良好的抗腐性，且具有較高的強度，其3d強度約為11MPa，28d強度可達15MPa。多用于化工車間的地坪、酸洗槽、貯酸池等。
?。ǘ┝蚧悄退峄炷?br /> 它是以硫磺為膠凝材料，聚硫橡膠為增韌劑，摻入耐酸粉料和細骨料，經(jīng)加熱（160～170℃）熬制成硫磺砂漿，灌入耐酸粗骨料中冷卻后即為硫磺耐酸混凝土。其抗壓強度可達40MPa以上，常用于地面、設(shè)備基礎(chǔ)、貯酸池槽等。
四、泵送混凝土
泵送混凝土系指坍落度不小于100mm，并用泵送施工的混凝土。它能一次連續(xù)完成水平運輸和垂直運輸，效率高、節(jié)約勞動力，因而近年來國內(nèi)外應(yīng)用也十分廣泛。
泵送混凝土拌合物必須具有較好的可泵性。所謂可泵性，即拌合物具有順利通過管道、摩擦阻力小、不離析、不阻塞和粘聚性良好的性能。
保證混凝土良好可泵性的基本要求是：
（一）水泥
泵送混凝土應(yīng)選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，不宜采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。
?。ǘ┕橇?br /> 泵送混凝土所用粗骨料宜用連續(xù)級配，其針片狀含量不宜大于10%。最大粒徑與輸送管徑之比，當泵送高度50m以下時，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5；泵送高度在50～100m時，碎石不宜大于1:4，卵石不宜大于1:3，泵送高度在100m以上時，不宜大于1:4.5。宜采用中砂，其通過0.315mm篩孔的顆粒含量不應(yīng)少于15%，通過0.160mm篩孔的含量不應(yīng)少于5%。
?。ㄈ胶狭吓c外加劑
泵送