1、混凝土发展简介.ppt

侯永生 2012年4月 混凝土技术发展简介 主要内容 一什么是混凝土二混凝土的分类三远古时代的混凝土四现代混凝土五聚合物混凝土六新型混凝土七未来混凝土的展望 混凝土定义 是一种将具有胶结性质的材料和骨料或集料 如石 砂 以及填料 粉细颗粒 混合并浇注成型后 经凝固硬化而粘结成为整体的一系列建筑材料 混凝土的特点 1 能够满足建筑结构承载需要 2 材料广泛 易获得 经济性良好 3 混凝土是不均匀材料 4 混凝土技术很大程度上是经验技术 一 什么是混凝土 混凝土的种类很多 分类方法也很多 常见的有以下四种 一 按表观密度分类1 重混凝土 表观密度大于2600kg m3的混凝土 通常是采用高密度集料 如重晶石 铁矿石 钢屑等 或同时采用重水泥 如钡水泥 锶水泥等 制成的混凝土 因为它主要用作核能工程的辐射屏蔽结构材料 又称为防辐射混凝土 2 普通混凝土 表观密度为1950 2500kg m3的水泥混凝土 通常是以常用水泥为胶凝材料 且以天然砂 石为集料配制而成的混凝土 它是目前土木工程中最常用的水泥混凝土 二 混凝土的分类 3 轻混凝土 表观密度小于1950kg m3的混凝土 包括轻骨料混凝土 多孔混凝土和大孔混凝土等 通常是采用陶粒等轻质多孔的集料 或者不用集料而掺人加气剂或泡沫剂等而形成多孔结构的混凝土 根据其性能与用途的不同又可分为结构用轻混凝土 保温用轻混凝土和结构保温轻混凝土等 二 按胶凝材料的品种分类通常根据主要胶凝材料的品种 并以其名称命名 如水泥混凝土 石膏混凝土 水玻璃混凝土 硅酸盐混凝土 沥青混凝土 聚合物混凝土等等 有时也以加入的特种改性材料命名 如水泥混凝土中掺入钢纤维时 称为钢纤维混凝土 水泥混凝土中掺大量粉煤灰时则称为粉煤灰混凝土等等 二 混凝土的分类 三 按使用功能分类按混凝土在工程中的用途不同可分为结构混凝土 水工混凝土 海洋混凝土 道路混凝上 防水混凝土 补偿收缩混凝土 装饰混凝土 耐热混凝土 耐酸混凝土 防辐射混凝土等 四 按生产和施工方法分类按混凝土的生产和施工方法不同可分为预拌 商品 混凝土 泵送混凝土 喷射混凝土 压力灌浆混凝土 预填骨料混凝土 挤压混凝土 离心混凝土 真空吸水混凝土 碾压混凝土等 二 混凝土的分类 此外 还可以按强度等级分类 按混凝土的抗压强度可分为低强混凝土 中强混凝土 高强混凝土及超高强混凝土等 按每立方米混凝土中水泥用量 C 分为贫混凝土 C 170kg m 和富凝土 C 230kg m 二 混凝土的分类 水泥混凝土 指以水泥为胶结料 加入水 粗细集料以及必要时掺入化学外加剂与矿物掺合料 按一定比例配合 通过搅拌 成型的一种人工混合物 刚拌制的塑性状态的拌和物 称为新拌混凝土或未凝固混凝土 在一定条件下随时间的推移逐渐硬化成具有强度和其他性能的块体 则称为硬化混凝土 二 混凝土的分类 缺点抗拉强度低 约为抗压强度的1 10 1 20 变形性能差 导热系数大 约为1 8W m K 体积密度大 约为2400kg m3左右 优点抗压强度高 耐久 耐火 维修费用低 原材料丰富 成本低 混凝土拌合物具有良好的可塑性 混凝土与钢筋粘结良好 一般不会锈蚀钢筋硬化较缓慢 二 混凝土的分类 三 远古时代的混凝土 1 人类应用胶凝材料的四个阶段 1 黏土胶结材料黏土是人类最先使用的天然胶结材料 在公元前8000年左右的中东 埃及地区已使用日晒土坯 将黏土用水拌合成泥 成型后用太阳晒干作为墙体材料 在我国 距今5000年前的龙山文化遗址中也大多发现日晒土坯 至今 我国北方地区仍有使用模具压制土坯作为墙体的建筑材料 六千多年前的仰韶文化遗址中发现房屋泥墙的外部多被裹草后烘烤过 从黏土胶结材料到草筋增强黏土胶结材料的使用 体现了人类从利用天然胶结材料到通过复合来增强使用效果的进步 三 远古时代的混凝土 1 人类应用胶凝材料的四个阶段 2 石灰的开发利用公元前2000 3000年 埃及 希腊以及罗马等国开始利用经过煅烧所得的石膏或石灰来配制砌筑砂浆 公元前2500年建造的埃及胡夫金字塔就是用天然的石灰砂浆做胶结材料 将大块的石块粘结砌成的 在我国 五千年前的龙山文化时期 人们就认识并烧制出石灰 龙山时期的房屋建筑 在考古学上称作 白灰面建筑 在汉朝 公元2世纪 人工烧制石灰已达到相当高的水平 与当今石灰没什么差别 石灰的开发利用体现了人类通过煅烧主动发明建筑材料的开始 也是人类发现气硬性胶凝材料的起始 三 远古时代的混凝土 1 人类应用胶凝材料的四个阶段 3 从石灰胶凝材料的无机复合到有机复合石灰在建筑上除了用作抹面和砌筑石灰砂浆外 还用于和黏土 砂 石制成灰土 二合土 三合土用于地坪 路面和建筑基础等方面 此外 石灰除了和无机材料复合外 也经常和少量糯米汁 桐油 红糖 猪血 牛血等有机材料复合以提高强度 抗水性 韧性及耐久性 从石灰胶凝材料的无机复合到有机复合 开始了人类气硬性胶材混凝土的开发与原始外加剂的利用 三 远古时代的混凝土 大地湾人在打磨石器时 不断有碎石和粉末产生 为防止磨擦发热和钻孔时打滑 不断地往石器上加水和沙子 无意间 石粉 沙子和水自然混合凝结产生的原始 混凝土 可能就这样被偶然发明了 大地湾人很快掌握了这一原始 混凝土 制作技术 并开始在建筑中利用 位于甘肃省天水市秦安县境内距今5000年的大地湾遗址一片面积达130平方米的坚硬平滑地面 专家鉴定 这片灰青色的地面不但含有与现代混凝土相同的 硅酸钙 成分 而且平均每平方厘米抗压强度在120公斤左右 相当于今天C10等级的混凝土 1 人类应用胶凝材料的四个阶段 4 石灰 火山灰胶凝体系的发明 2000多年前的古罗马时期 人们就懂得把石头 砂子和一种在维苏威火山地区发现的粉尘物 Pozzolana 与水混合制成混凝土 用于建筑伟大的罗马城和诸多神庙 其中万神殿直径44m的半球形穹顶就使用了12000吨这种胶凝材料和凝灰岩轻骨料拌合而成的混凝土 石灰 火山灰胶凝体系的发明 标志着水硬性胶凝材料使用的开始与古代混凝土的诞生 2 古代混凝土的特点 1 胶结材料均为天然形成 具有局限性 2 强度 尤其是早期发展缓慢 3 耗费人力 物力巨大 4 耐久性优良 三 远古时代的混凝土 四 现代混凝土 现代混凝土是自从1824年波特兰水泥获得专利之后迅速发展起来的 在近200年的发展历史中 经历了四个发展阶段 1 第一阶段 理论基础时代1850年 法 郎波特 Lambot 用钢筋网造了一条小型水泥船 标示了钢筋混凝土 RC 时代的开始 也是RC预制工业的萌芽 1887年 英 M 科伦 MKoenen 首发了RC结构计算方法 1919年 美 D A艾布拉姆斯 D A Abrams 建立了水灰比 W C 强度公式 当混凝土充分密实时 其强度与W C成反比 1930年 瑞士 鲍罗米 Belomey 根据大量试验数据 应用数理统计方法 纳入了水泥强度因素后 提出了混凝土强度与水泥实际强度及W C之间的关系 后来鲍尔斯 Powers 又确立了混凝土强度增长与胶空比的关系 即已水化水泥浆体积与已水化水泥浆体积加毛细孔体积加气孔体积之和的比值 进一步反映了混凝土强度与毛细空隙的关系 四 现代混凝土 2 第二阶段 预应力和干硬性混凝土时代1928年 法 E 弗列辛涅 E Freyssinet 提出了混凝土收缩和徐变理论 采用了高强钢丝并研制了锚具 为预应力技术在混凝土中应用奠定了基础 预应力混凝土系从外部对混凝土改性 因为依靠机械张拉钢筋 因为之称为机械预应力混凝土 20年后 前苏联依靠膨胀混凝土在硬化过程中产生膨胀能 通过与钢筋粘结力和末端锚固张拉钢筋而产生预应力 称之为化学预应力混凝土 1934年 美国发明了振动器 从此高标号混凝土飞速发展 前苏联根据W C理论开发了干硬性混凝土 并研制了许多高效重型设备 1940年 日 吉田德次郎配制了W C100Mpa的成果 但后来逐步认识到 配制 50Mpa干硬性混凝土十分困难 并很不经济 四 现代混凝土 3 第三阶段 干硬性混凝土向流动性混凝土转变时代1937年 美 E W斯克里彻取得了用亚硫酸盐纸浆废液改善混凝土和易性 提高强度和耐久性的专利 拉开了现代外加剂之幕 1913年 美 柯尼尔 开 Cornellkee 设计出曲轴机构传动的立式缸混凝土泵 并取得专利 1932年 荷兰 库依曼将立式缸改为卧式缸 制造了库依曼型混凝土泵 1936年 保尔 Bell 提出了可泵性问题 现在采用的是按宾汉姆流体特征表达 可泵性实则就是拌合料在泵压下管道中移动磨擦阻力和弯头阻力之和的倒数 阻力越小 可泵性越好 通俗讲 可泵性是拌合物在泵送过程 不离析 粘塑性好 磨擦力小 不堵塞 能顺利沿管道输送的性能 1962年 日 服部健一等将萘磺酸甲醛高缩合物用于混凝土分散剂 1963年前联帮德国研制成功三聚氰氨磺酸盐甲醛缩聚物 上述减水剂减水率高达20 30 前联邦德国首先用三聚氰胺 研制成功坍落度18 22 的流态混凝土 标示了流动性混凝土时代的开始 四 现代混凝土 4 第四阶段 高强混凝土应用 高性能混凝土推广高强混凝土 HSC 在不同历史阶段涵义不同 20世纪30年代前全世界用体积配合比 强度10MPa 30Mpa 二战后各国不断提高 强度25MPa 40Mpa 50年代HSC强度为35Mpa 60年代为40MPa 50Mpa 70年代为60Mpa 时下采用现代技术配制的HSC强度早已超过了结构设计所采用的强度 例如使用优质天然骨料能够生产230Mpa的混凝土 使用优质陶瓷骨料可以得到460Mpa的混凝土 甚至使用轻骨料亦可配制 100Mpa的轻质混凝土 美国混凝土学会 ACI 和国际预应力混凝土联合会 FIP 与欧洲混凝土委员会 CEB 1990年 1992年公布报告都将HSC的强度界定为 41Mpa 且不包括应用特种材料和技术制备的混凝土 其理由是超过40Mpa的混凝土性能与生产工艺都会开始变化 一些国家的标准和规范 均在抗压强度40MPa 50Mpa试验基础上制定的 但不限制 41Mpa的混凝土 HSC的强度低限 将随着研究工作的不断深化而逐步提高 目前抗压强度 50Mpa或60Mpa通常被认为是HSC 四 现代混凝土 HSC的技术发展走过三个阶段 没有减水剂前 靠低W C 振动加压和高温养护制备为第一阶段 以高效减水剂为主开创了HSC发展的第二阶段 采用矿物质细粉料和高效减水剂双掺 以普通工艺制备 亦是当前配制HSC技术路线的主要特征 为第三阶段 现在HSC技术有以下四个档次 设计强度 按新标准 下同 为60Mpa 采用目前市售材料和标准可以生产与施工 设计强度为80Mpa 市售材料和标准尚有怀疑 仅以预拌商品混凝土中试点应用 设计强度为100Mpa 120Mpa 市售材料已不适宜 技术标准也要重新制订 处于试验室配制阶段 设计强度为140Mpa 150Mpa 必须开发新材料 处于攻关研究阶段 四 现代混凝土 五 聚合物混凝土 组成 聚合物无机胶凝材料骨料 特点 弥补了普通混凝土抗拉强度低 抗裂性差 脆性大 抗化学腐蚀性差的缺点 分类 聚合物浸渍混凝土PIC聚合物水泥混凝土PCC树脂混凝土REC 1 聚合物浸渍混凝土PIC 定义 将已硬化的普通混凝土 基材 经干燥后浸入有机单体中 再用加热或辐射的方法使浸入混凝土孔隙内的单体进行聚合而成 按其浸渍方法的不同 又分为完全浸渍和部分浸渍两种 优点 高强 低渗 耐腐蚀及高的抗拉 抗冲 耐磨等特性 其抗压强度可提高2 4倍 一般为100 150Mpa 最高可达到260Mpa以上 抗拉强度可以提高到10 20Mpa 最高能达到240Mpa以上 原因 聚合物渗填于混凝土内部孔隙后 提高了混凝土的密实度 也增加了水泥石与骨料之间的粘结力 用途 要求高强度 高耐久性的特殊结构工程 如高压输气管 高压输液管 高压容器 海洋构筑物 原子能反应堆等工程 五 聚合物混凝土 1 聚合物浸渍混凝土PIC 聚合物浸渍混凝土的混凝土基材 浸渍液的成分和性能 对聚合物浸渍混凝土的性能有着直接的影响 另外 根据工艺和性能的需要 在基材和浸渍液中还可以加入适量的添加剂 A 基材 目前 国内外主要采用水泥混凝土和钢筋混凝土作为被浸渍基材 其制作成型方法与一般混凝土制品相同 但应满足下列要求 1 混凝土构件表面或内部应有适当的孔隙 能使浸渍液渗入 2 有一定的强度 能承受干燥 浸渍和聚合过程中的作用力 不会在搬动时产生裂缝 掉角等 3 混凝土中的化学成分 包括外加剂 不妨碍浸渍液的聚合 4 组成混凝土的材料结构尽可能是匀质的 5 被浸渍的基材要达到充分干燥 尺寸与形状要与浸渍和聚合所用的设备相适应 一般情况下 混凝土的水灰比 空气含量 坍落度 外加剂掺量 砂率等变化不大时 对聚合物浸渍混凝土的强度无显著影响 五 聚合物混凝土 1 聚合物浸渍混凝土PIC 混凝土养护方法的不同 会引起混凝土孔结构的变化 孔隙率高而强度低的混凝土经浸渍处理后 能达到原来孔隙率低而强度高的混凝土同样的浸渍效果 但将导致混凝土成本的迅速增加 2 浸溃液浸渍液是聚合物浸渍混凝土的主要材料 由一种或几种单体组成 当采用加热聚合时 还应加入适量的引发剂等添加剂 浸渍液的选择 主要取决于浸渍混凝土的最终用途 浸渍工艺 混凝土的密度和制造成本等 浸渍所用的单体有 甲基丙烯酸甲酯 MMA 苯乙烯 S 丙烯腈 AN 聚脂 苯乙烯等 对于完全浸渍的混凝土应选用粘度尽可能低的单体 如MMA S等 对于局部浸渍的混凝土 可选用粘度较大的单体如聚脂 苯乙烯等 作为浸渍用的单体 一般应满足下列要求 1 有较低 适当的粘度 浸渍时容易渗人到被浸渍基材的内部 并能达到要求的浸渍深度 2 有较高的沸点和较低的蒸汽压力 以减少浸渍后和聚合时的损失 五 聚合物混凝土 2 聚合物水泥混凝土PCC 定义 用聚合物乳液拌合水泥及粗 细骨料而制得的一种有机无机复合的混凝土材料 其中聚合物的硬化和水泥的水化 凝结硬化同时进行 最后二者相互胶合和填充 并与骨料胶结成为整体 聚合物的加入 使得混凝土的密实度有所提高 水泥石与骨料的粘结有所加强 其强度远不及浸渍混凝土那样显著 但与普通混凝土相比 在抗拉 抗裂 耐腐蚀性 耐磨性 耐冲击性等方面均有一定程度的改善 抗压强度可能下降 用途 铺筑无缝地面 路面以及修补工程 五 聚合物混凝土 2 聚合物水泥混凝土PCC 用于水泥材料的聚合物分为三类 1 水溶性聚合物分散体 包括 橡胶胶乳 天然橡胶胶乳 合成橡胶胶乳 树脂乳液 热塑性及热固性树脂乳液 沥青质乳液 混合分散体 混合橡胶 混合乳胶 2 水溶性聚合物 包括 纤维素衍生物 甲基纤维素 聚乙烯醇 聚丙烯酸盐 聚丙烯酸钙 糠醇 3 液体聚合物 包括 不饱和聚醋 环氧树脂 常用的聚合物有 聚丙烯酸乙酯 醋酸乙烯 乙烯的共聚物 EVA 甲基硅醇钠 高沸硅醇钠 阳离子氯丁胶乳 以及丙烯酸酯等 六 聚合物混凝土 2 聚合物水泥混凝土PCC 主要助剂1 稳定剂 稳定剂多采用表面活性剂 其种类及掺量对效果有直接影响 所以应根据聚合物品种选择适宜的稳定剂及掺量 常用的稳定剂有 OP型乳化剂 均染剂102 农乳600等2 消泡剂为避免因聚合物乳液中乳化剂 稳定剂的表面活化影响而在拌合时产生的大量气泡 必须加入适量的消泡剂 从而消除气泡 降低拌合物的孔隙率 减小对强度的影响 3 抗水剂当选用耐水性较差的聚合物 乳化剂 稳定剂时 应加入适量的抗水剂 4 促凝剂为避免由于聚合物掺量较多而延缓聚合物水泥混凝土的凝结 须加入一定量的促凝剂 以促使其凝结 五 聚合物混凝土 2 聚合物水泥混凝土PCC 配合比的选择使聚合物水泥混凝土呈现最佳力学状态的主要因素是聚合物的品种 性能 掺量 及其相应的助剂 聚合物掺量过小 则对混凝土性能的改善也小 聚合物掺量加大 则混凝土各项强度亦随之提高 但当掺量增大超过一定范围时 则混凝土强度 粘结性 干缩等性能反而向劣质转化 在选择配合比时 应着重考虑 聚灰比 其次再选定混凝土的其他组分 通常聚灰比在5 20 的范围内选用 其他组分可同于普通混凝土 五 聚合物混凝土 2 聚合物水泥混凝土PCC 五 聚合物混凝土 2 聚合物水泥混凝土PCC A 纯苯乳液 B 苯丙乳液 C 丙烯酸乳液 D 羧基丁苯乳液 五 聚合物混凝土 2 聚合物水泥混凝土PCC 施工注意事项 1 浇筑混凝土的垫层应洁净 无尘土等杂物 若浇筑混凝土的基层为旧有混凝土或砂浆层 则应除去其表面上的杂物及油污 露出坚实洁净的面层 用水冲刷一遍 表面不得有积水 2 基层若有裂缝或管道穿过 应沿裂缝或管道周围剔成V形凹槽 并用高等级砂浆填实抹平 如基层有渗漏水 应先行堵漏 3 控制水灰比 掌握施工和易性 拌合和浇筑过程中如出现拌合物趋于黏稠而影响施工和易性时 注意不得任意加水 以防影响质量 应补加适量备用乳液 再行搅拌均匀供施工使用 4 根据所选聚合物的性能以及工程量的大小 掌握拌合量及浇筑时间 当所选胶乳凝聚较快时 则应掌握浇筑速度 且应用多少拌多少 随拌随用 五 聚合物混凝土 2 聚合物水泥混凝土PCC 施工注意事项 5 施工温度 冬季以 5 以上为宜 夏季以 35 以下为宜 6 混凝土浇筑完毕在硬化之前 不得直接浇水养护 露天作业应避免遭受雨淋 这是防止胶乳析出的白色脆性聚合物膜被水冲掉 从而会使聚合物混凝土质量下降 7 聚合物水泥混凝土的养护方法不同于普通防水混凝土 通常采取干湿交替的方法进行养护 混凝土硬化后的7d以内 应保持湿润养护 这是为了在此期间使水泥得以充分水化 水泥强度尽快增长 形成混凝土的刚性骨架 7d以后 应转入自然条件下养护 混凝土在大气环境中自然干燥 以有利于聚合物胶乳脱水固化 使聚合物形成的点 网 膜胶联于水泥混凝土的刚性骨架之中紧密粘固 并将混凝土内部毛细孔道填塞 五 聚合物混凝土 3 树脂混凝土REC 成分 由合成树脂 粉料及天然砂 石配置而成 原理 用树脂代替硅酸盐水泥 是谋求胶凝材料的强化及胶凝材料与骨料之间界面粘结力的提高 性能 与普通混凝土相比 树脂混凝土具有强度高 耐化学腐蚀 耐磨 抗冻性好等有点 但硬化时收缩大 耐久性差 用途 由于树脂成本高 目前仅用于特殊工程 如耐腐蚀性工程 修补混凝土构件及堵漏材料等 此外树脂混凝土因其美观的外表 又称人造大理石 可以制成桌面 地面砖 浴缸等 五 聚合物混凝土 4 环氧树脂混凝土 环氧树脂混凝土是指以环氧树脂为主料 掺入适量的固化剂 增塑剂 稀释剂及填料作为胶粘剂 以砂 石作为骨料 经混合 成型 固化而成的一种复合材料 是聚合物混凝土的一种 环氧树脂混凝土具有强度高 韧性好 抗冲击强度大 良好的耐化学腐蚀 耐磨 耐水和抗冻性能 固化后的环氧树脂混凝土对大气 潮湿 化学介质 细菌等都有很强的抵抗力 因此 较多在较为恶劣的环境中应用 具有良好的应用价值 但由于技术 造价等诸多因素的限制 环氧树脂混凝土应用数量和范围相当有限 并且环氧树脂混凝土的韧性问题仍有待解决 五 聚合物混凝土 4 环氧树脂混凝土原材料1 胶粘剂 常用的有E42或E44环氧树脂配制环氧树脂胶液 亦称环氧基液 2 固化剂 脂肪胺 脂环胺 芳香胺 聚酰胺 酸酐 树脂类 叔胺 常温或低温固化一般选用胺类固化剂 加温固化则常用酸酐 芳香类固化剂 3 增韧剂 邻苯二甲酸二丁脂4 稀释剂 丙酮5 水泥 一般采用425 普通硅酸盐水泥 6 粗细骨料 碎石选用5 20mm的级配碎石 碎石需清洗烘干后使用 砂需选用干净的中砂 含泥量在2 以下 六 聚合物混凝土 4 环氧树脂混凝土 配合比的确定环氧树脂混凝土的配制需要试验室认真研究 称量配制混合料 严格控制用量 环氧基液的配制需在购买时咨询厂家 因环氧树脂混凝土的稠度和凝结时间不好掌握 试验前先采用经验配合比试配 在稠度满足要求后 再根据配制好的拌和料制成3组150mm 150mm的试块 分别在12h 24h 48h内试压其强度 经过几次认真调配及试验 试验出满足强度要求的配合比 六 聚合物混凝土 4 环氧树脂混凝土 配制顺序1 将环氧树脂与二丁脂 乙二胺 丙酮按试验配合比比例配合 并充分搅拌均匀即可 2 配制环氧砂浆 按比例依次将水泥 砂子加入环氧基液 并充分搅拌成粘稠状 3 配制环氧树脂混凝土 将碎石按比例加入环氧砂浆 并充分拌合即成环氧树脂混凝土 五 聚合物混凝土 4 环氧树脂混凝土 施工注意事项1 环氧树脂混凝土的粗细集料 在使用前应认真用水冲冼 并充分烘干或晾干 2 环氧树脂材料每次配制数量 应根据施工能力来确定 一般不要超过1 2kg 并尽可能做到随用随配 使用时间1小时 3 环氧树脂混凝土一般养护温度以20 5 为宜 养护时间一般为2天 夏季施工应避免阳光直接照射 4 环氧材料大都易于挥发 在施工时要避免有害气体对人体的不良影响 同时要严格注意防火 5 在第一次搅拌后 必须把搅拌工具上的残留环氧树脂混凝土清理干净 否则第二次拌和会产生反应 6 环氧树脂混凝土施工时严禁用水调和其稠度 否则会大大降低强度 7 基底混凝土或其他粘结部位必须保持干燥 清除粉尘和碎屑 否则粘结力会极大的降低 基底粘结部位预先用丙酮清洗后涂刷环氧树脂浆液为好 五 聚合物混凝土 4 环氧树脂混凝土 参考配合比1 环氧树脂稀浆 树脂 乙二胺 邻苯二甲酸二丁脂 100 8 15 10 30 2 环氧树脂砂浆 树脂 乙二胺 邻苯二甲酸二丁脂 砂 水泥 100 8 15 10 20 300 550 3 环氧树脂混凝土为调节稠度可加入树脂量20 的丙酮稀释 五 聚合物混凝土 随着科学技术的发展与混凝土技术的研究 人们将混凝土科学与其他学科相结合 提出了更多的新型混凝土 例如活性粉末混凝土 智能混凝土 生态混凝土等 将混凝土技术推向更高的层次 六 新型混凝土 1 活性粉末混凝土活性粉末混凝土的理念 首先是由P Richard和M Cheyrezy提出 并于1993年在法国Bouygues实验室研制成功 它是具有超高抗压强度 高耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料 不仅可获得200MPa或800MPa的超高抗压强度 而且具有30MPa 60MPa的抗折强度 有效地克服了普通高性能混凝土的高脆性 活性粉末混凝土是由级配良好的石英细砂 不含粗骨料 水泥 石英粉 硅粉 高效减水济等组成 为了提高混凝土的韧性和延性可加入钢纤维 在混凝土的凝结 硬化过程中采取适当的加压 加热等成型养护工艺制成 由于提高了组分的细度和反应活性 因此被称为活性粉末混凝土 ReactivePowderConcrete RPC 目前活性粉末混凝土已成为国际工程材料领域一个新的研究热点 包括两种系列的混凝土 即RPC200系列 RPC500系列和RPC800系列 六 新型混凝土 1997年在加拿大魁北克省Sherbrooke市建成的Sherbrooke大桥 桥构件采用30mm厚无纤维RPC桥面板 直径150mm的预应力RPC钢管混凝土桁架 纤维RPC加劲肋和纤维RPC梁 以抵抗当地冬季零下30度反复洒除冰盐的严酷环境条件的侵蚀 近几年国内首先在铁路客运专线工程预制电缆槽盖板等工程部位使用 开发研究RPC的原则 i 为提高匀质性 去除粗集料 ii 利用具有火山灰活性的硅灰 iii 优化颗粒的混合级配提高密实度 iv 为降低水灰比 又提高工作性 需优化外加剂的应用 v 施加压力 凝结前和凝结过程中 提高密实度 vi 为提高微结构的性能 需采用凝结后加热处理 养护 vii 掺加微纲纤维 提高韧性 六 新型混凝土 活性粉末混凝土具有广泛的应用性 RPC具有超高强和高韧性 可生产薄壁 细长 大跨等新颖形式的预制构件 具有超高密实度的微结构 其良好的防水和耐久性特征也很突出 可用于工业和核废料储存设施 化学侵蚀性的环境中 物理磨损环境中 也可以用于生产各种耐腐蚀的压力管和排水管道 但是 RPC混凝土有两个缺点 1 传统混凝土中最廉价的组分基本被去除 代之以最昂贵的材料 RPC造价高2 由于超低水胶比而使它的自身收缩明显加大 采用热养护的影响较显著 只适于预制生产 七 新型混凝土 2 智能混凝土智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分 使混凝土具有自感知和记忆 自适应 自修复特性的多功能材料 根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤 满足结构自我安全检测需要 防止混凝土结构潜在脆性破坏 并能根据检测结果自动进行修复 显著提高混凝土结构的安全性和耐久性 以目前的科技水平制备完善的智能混凝土材料还相当困难 但近年来损伤自诊断混凝土 温度自调节混凝土 仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现 六 新型混凝土 1 损伤自诊断混凝土自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能 普通的混凝土材料本身不具有自感应功能 但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能 目前常用的材料组分有 聚合类 碳类 金属类和光纤 其中最常用的是碳类 金属类和光纤 光纤传感智能混凝土 是在混凝土结构的关