幾種特種混凝土性能淺析

　　一、聚合物混凝土
　　聚合物混凝土是由有機(jī)聚合物、無(wú)機(jī)膠凝材料和骨料結(jié)合而成的新型混凝土，常用的有以下兩類(lèi)。
　　1、聚合物浸漬混凝土（PIC）
　　將已硬化的混凝土干燥后浸入有機(jī)單體中，用加熱或輻射等方法使混凝土孔隙內(nèi)的單體聚合，使混凝土與聚合物形成整體，稱(chēng)為聚合物浸漬混凝土。
　　由于聚合物填充了混凝土內(nèi)部的孔隙和微裂縫，從而增加了混凝土的密實(shí)度，提高了水泥與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度，減少了應(yīng)力集中，因此具有高強(qiáng)、耐蝕、抗沖擊等優(yōu)良的物理力學(xué)性能。與基材（混凝土）相比，抗壓強(qiáng)度可提高2～4倍，一般可達(dá)150MPa。
　　浸漬所用的單體有：甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（S）、丙烯腈（AN）、聚脂-苯乙烯等。對(duì)于完全浸漬的混凝土應(yīng)選用粘度盡可能低的單體，如MMA、S等，對(duì)于局部浸漬的混凝土，可選用粘度較大的單體如聚脂-苯乙烯等。
　　聚合物浸漬混凝土適用于要求高強(qiáng)度、高耐久性的特殊構(gòu)件，特別適用于輸送液體的有筋管道、無(wú)筋管和坑道。
　　2、聚合物水泥混凝土（PCC）
　　聚合物水泥混凝土是用聚合物乳液拌和水泥，并摻入砂或其他骨料而制成。生產(chǎn)工藝與普通混凝土相似，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。
　　聚合物可用天然聚合物（如天然橡膠）和各種合成聚合物（如聚醋酸乙烯、苯乙烯、聚氯乙烯等）。礦物膠凝材料可用普通水泥和高鋁水泥。
　　通常認(rèn)為，在混凝土凝結(jié)硬化過(guò)程中，聚合物與水泥之間沒(méi)有發(fā)生化學(xué)作用，只是水泥水化吸收乳液中水分，使乳液脫水而逐漸凝固，水泥水化產(chǎn)物與聚合物互相包裹填充形成致密的結(jié)構(gòu)，從而改善了混凝土的物理力學(xué)性能，表現(xiàn)為粘結(jié)性能好，耐久性和耐磨性高，抗折強(qiáng)度明顯提高，但不及聚合物浸漬混凝土顯著，抗壓強(qiáng)度有可能下降。
　　聚合物水泥混凝土多用于無(wú)縫地面，也常用于混凝土路面和機(jī)場(chǎng)跑道面層和構(gòu)筑物的防水層。
　　二、纖維混凝土
　　纖維混凝土是以混凝土為基體，外摻各種纖維材料而成。摻入纖維的目的是提高混凝土的抗拉、抗彎、沖擊韌性，也可以有效改善混凝土的脆性性質(zhì)。
　　常用的纖維材料有鋼纖維、玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維和合成纖維等。所用的纖維必須具有耐堿、耐海水、耐氣候變化的特性。國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用鋼纖維較多，因?yàn)殇摾w維對(duì)抑制混凝土裂縫的形成，提高混凝土抗拉和抗彎、增加韌性效果最佳，但成本較高，因此，近年來(lái)合成纖維的應(yīng)用技術(shù)研究較多，有可能成為纖維混凝土主要品種之一。
　　在纖維混凝土中，纖維的含量，纖維的幾何形狀以及纖維的分布情況，對(duì)其性質(zhì)有重要影響。以鋼纖維為例：為了便于攪拌，一般控制鋼纖維的長(zhǎng)徑比為60～100，摻量為0.5%～1.3%（體積比），盡可能選用直徑細(xì)、截面形狀非圓形的鋼纖維，鋼纖維混凝土一般可提高抗拉強(qiáng)度2倍左右，抗沖擊強(qiáng)度提高5倍以上。
　　纖維混凝土目前主要用于復(fù)雜應(yīng)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件、對(duì)抗沖擊性要求高的工程，如飛機(jī)跑道、高速公路、橋面面層、管道等。隨著纖維混凝土技術(shù)的提高，各類(lèi)纖維性能的改善，成本的降低，在建筑工程中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)廣泛。
　　三、防輻射混凝土
　　能遮蔽x、γ射線等對(duì)人體有危害的混凝土，稱(chēng)為防輻射混凝土。它由水泥、水及重骨料配制而成，其表觀密度一般在3000kg/m³以上?；炷劣?，其防護(hù)x、γ射線的性能越好，且防護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度可減小。但對(duì)中子流的防護(hù)，除需要混凝土很重外，還需要含有足夠多的最輕元素--氫。
　　配制防輻射混凝土?xí)r，宜采用膠結(jié)力強(qiáng)、水化結(jié)合水量高的水泥，如硅酸鹽水泥，最好使用硅酸鍶等重水泥。采用高鋁水泥施工時(shí)需采取冷卻措施。常用重骨料主要有重晶石（BaSO₄）、褐鐵礦（2Fe₂O₃·3H₂O）、磁鐵礦（Fe₃O₄）、赤鐵礦（Fe₂O₃）等。另外，摻入硼和硼化物及鋰鹽等，也能有效改善混凝土的防護(hù)性能。
　　防輻射混凝土主要用于原子能工業(yè)以及應(yīng)用放射性同位素的裝置中，如反應(yīng)堆、加速器、放射化學(xué)裝置、海關(guān)、醫(yī)院等的防護(hù)結(jié)構(gòu)。
　　四、彩色混凝土
　　彩色混凝土，也稱(chēng)為面層著色混凝土。通常采用彩色水泥或白水泥加顏料按一定比例配制成彩色飾面料，先鋪于模底，厚度不小于10mm，再在其上澆筑普通混凝土，這稱(chēng)為反打一步成型。也可沖壓成型。除此之外，還可采取在新澆混凝土表面上干撒著色硬化劑顯色，或者采用化學(xué)著色劑滲入已硬化混凝土的毛細(xì)孔中，生成難溶且抗磨的有色沉淀物顯示色彩。
　　彩色混凝土目前多用于制作路面磚，有人行道磚和車(chē)行道磚兩類(lèi)，按其形狀又分為普通型磚和異型磚兩種。路面磚也有本色磚。普型鋪地磚有方形、六角形等多種，它們的表面可做成各種圖案花紋，異型路面磚鋪設(shè)后，磚與磚之間相互產(chǎn)生聯(lián)鎖作用，故又稱(chēng)聯(lián)鎖磚。聯(lián)鎖磚的排列方式有多種，不同排列則形成不同圖案的路面。采用彩色路面磚鋪路面，可形成多彩美麗的圖案和永久性的交通管理標(biāo)志，具有美化城市的作用。
　　五、碾壓式水泥混凝土
　　碾壓式水泥混凝土是以較低的水泥用量和很小的水灰比配制而成的超干硬性混凝土，經(jīng)機(jī)械振動(dòng)碾壓密實(shí)而成，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為碾壓混凝土。這種混凝土主要用來(lái)鋪筑路面和壩體，具有強(qiáng)度高、密實(shí)度大、耐久性好和成本低等優(yōu)點(diǎn)。
　　1、原材料和配合比
　　碾壓混凝土的原材料與普通混凝土基本相同。為節(jié)約水泥、改善和易性和提高耐久性，通常摻大量的粉煤灰。當(dāng)用于路面工程時(shí)，粗集料最大粒徑應(yīng)不大于20mm，基層則可放大到30～40mm。為了改善集料級(jí)配，通常摻入一定量的石屑，且砂率比普通混凝土要大。
　　碾壓混凝土的配合比設(shè)計(jì)主要通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)，以最大表觀密度或強(qiáng)度為技術(shù)指標(biāo)，來(lái)選擇合理的集料級(jí)配、砂率、水泥用量和最佳含水量（其物理意義與普通混凝土的水灰比相似），采用體積法計(jì)算砂石用量，并通過(guò)試拌調(diào)整和強(qiáng)度驗(yàn)證，最終確定配合比。并以最佳含水率和最大表觀密度值作為施工控制和質(zhì)量驗(yàn)收的主要技術(shù)依據(jù)。
　　主要技術(shù)性能。
　　（1）強(qiáng)度高：碾壓混凝土由于采用很小的水灰比（一般為0.3左右），集料又采用連續(xù)密級(jí)配，并經(jīng)過(guò)振動(dòng)式或輪胎式壓路機(jī)的碾壓，混凝土具有密實(shí)度和表觀密度大的優(yōu)點(diǎn)，水泥膠結(jié)料能最大限度地發(fā)揮作用，因而混凝土具有較高的強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度更高。如水泥用量為200kg/m³的碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度可達(dá)30MPa以上，抗折強(qiáng)度大于5MPa。
　?。?）收縮?。耗雺夯炷劣捎诓捎妹軐?shí)級(jí)配，膠結(jié)料用量低，水灰比小，因此混凝土凝結(jié)硬化時(shí)的化學(xué)收縮小，多余水分揮發(fā)引起的干縮也小，從而混凝土的總收縮大大下降，一般只有同等級(jí)普通混凝土的1/2～1/3左右。
　?。?）耐久性好：由于碾壓混凝土的密實(shí)結(jié)構(gòu)，孔隙率小，因此，混凝土的抗?jié)B性、耐磨性、抗凍性和抗腐蝕性等耐久性指標(biāo)大大提高。