2023学年完整公开课版胶凝材料

特种与新型混凝土一、主要内容1、轻混凝土2、防水混凝土3、纤维增强混凝土4、耐海水混凝土5、聚合物混凝土6、大体积混凝土7、水下不分散混凝土(NDC)8、绿色混凝土9、装饰水泥和装饰混凝土一、轻混凝土1、轻骨料混凝土2、大孔混凝土3、加气混凝土4、泡沫混凝土

1.轻骨料混凝土工业废料轻骨料（粉煤灰，煤渣）天然轻骨料（火山渣，浮石）人工轻骨料（页岩陶粒，粘土陶粒）（1）轻骨料种类密度——800～1900kg/m3用途保温轻骨料混凝土结构保温轻骨料混凝土结构轻骨料混凝土（2）轻骨料混凝土的优点及用途优点：体积密度比普通混凝土减小1/4～1/3，绝热性能改善，结构尺寸减小，增加使用面积,降低基础费用和材料运输费用，综合效益良好。用途：多层和高层建筑，软土地基，大跨度结构，抗震结构，耐火等级要求高的结构，要求节能以及旧建筑加层等。实例：南京长江大桥采用轻骨料混凝土桥板；天津北京采用轻骨料混凝土做墙体和屋面板2.大孔混凝土（1）粗骨料水泥水组成无砂混凝土分类普通大孔混凝土轻骨料大孔混凝土（少砂混凝土）（2）大孔混凝土的特性和应用普通大孔混凝土——密度1500~1950强度3.5~10MPa轻骨料大孔混凝土——密度500~1500强度1.5~1.75MPa特点：导热率小，保温性能好，吸湿性小，收缩小，抗冻性15～25次冻融循环，水泥用量低。用途：用于制作墙体用的小型空心砌块和各种板材，也可用于浇注墙体。3.加气混凝土定义：利用发气剂在料浆中与其组分的化学反应产生气体，形成多孔结构。主要由硅质材料加石灰或水泥蒸压或蒸养而成的多孔混凝土。容重为500～900kg/m3含钙材料含硅材料加气剂磨细，配料，搅拌，浇注成形，切割，压蒸养护加气混凝土原理：铝粉（加气剂）＋氢氧化钙氢气性能特点1质轻

：孔隙达70%~85%，体积密度一般为500～900kg/m3，为普通混凝土的1/5，粘土砖的1/4，空心砖的1/3，与木质差不多，能浮于水。可减轻建筑物自重，大幅度降低建筑物的综合造价。2防火：主要原材料大多为无机材料，因而具有良好的耐火性能，并且遇火不散发有害气体。耐火650度，为一级耐火材料，90mm厚墙体耐火性能达245分钟，300mm厚墙体耐火性能达520分钟。3隔音：因具有特有的多孔结构，因而具有一定的吸声能力。10mm厚墙体可达到41分贝。4保温：由于材料内部具有大量的气孔和微孔，因而有良好的保温隔热性能。导热系数为0.11-0.16W/MK，是粘土砖的1/4-1/5。通常20cm厚的加气混凝土墙的保温隔热效果，相当于49cm厚的普通实心粘土砖墙。5抗渗：因材料由许多独立的小气孔组成，吸水导湿缓慢，同体积吸水至饱和所需时间是粘土砖的5倍。用于卫生间时，墙面进行界面处理后即可直接粘贴瓷砖。6抗震：同样的建筑结构，比粘土砖提高2个抗震级别。7环保：制造、运输、使用过程无污染，可以保护耕地、节能降耗，属绿色环保建材。8耐久：材料强度稳定，在对试件大气暴露一年后测试，强度提高了25%，十年后仍保持稳定。9快捷：具有良好的可加工性，可锯、刨、钻、钉，并可用适当的粘结材料粘结，为建筑施工创造了有利的条件。10经济：综合造价比采用实心粘土砖降低5%以上，并可以增大使用面积，大大提高建筑面积利用率。1、泡沫混凝土定义：泡沫混凝土通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔混凝土材料。泡沫混凝土的性能特1、轻质2、保温隔热性能3、隔音耐火性能好4、防水性能强5、环保节能6、低弹减震性好二、防水混凝土定义：通过各种方法提高混凝土抗渗性，当其抗渗等级>=p6时又称抗渗混凝土。混凝土抗渗等级的选择：防渗措施普通防水混凝土外加剂防水混凝土膨胀水泥防水混凝土1、普通防水混凝土（富水泥浆混凝土）原理：通过调整配合比来提高混凝土自身的密实度，从而提高混凝土的抗渗性特点：抗渗等级一般可达P6～P12施工简便，性能稳定但施工质量要求比普通混凝土严格。用途：地上、地下要求防水抗渗的工程2、外加剂防水混凝土定义：利用外加剂的功能，使混凝土显著提高密实性或改变孔结构，从而达到抗渗的目的常用外加剂引气剂（松香热聚物等）含气量3％～5％密实剂（氢氧化铁，氢氧化铝）堵塞内部渗水通路。造价高。防水剂（氯化铁）与氢氧化钙作用生成氢氧化铁胶体，填充孔隙。3、膨胀水泥防水混凝土定义：采用膨胀水泥配置而成的。原理：在水化过程中，能形成大量的钙矾石，产生一定的体积膨胀，在有约束的条件下能改变孔结构，使毛细孔径减小，提高密实度，抗渗性（使用温度应小于60度）防水混凝土的施工严格控制质量，采用机拌机振浇注时应一次完成，尽量不留施工缝加强保湿养护，至少14d不得过早脱模，脱模后更要即使充分浇水养护，以免出现干缩裂缝三、纤维增强混凝土定义：在普通混凝土的基础上外掺各种纤维材料而制成的复合材料。纤维材料钢纤维（应用较广）玻璃纤维（应用广）炭纤维芳香族聚酰胺纤维钢纤维直径为0.35~0.7mm,长径比50~80，适宜参加体积率为1%~2%配合比特点1.砂率大，一般为45％～60％2.水泥用量较多，可达400～500kg尽量采用高强度等级水泥3.粗骨料粒径<=20mm，以10～16mm为宜4.W/c在0.40～0.55之间5.常掺入粉煤灰、高效减水剂等纤维在混凝土中的作用在混凝土中掺入短而细且均匀分布的纤维后，明显提高混凝土的性能。纤维与水泥基材料复合的主要目的在于克服后者的弱点，以延长其使用寿命，扩大其应用领域。纤维在混凝土中主要起着以下三方面的作用：

1、阻裂作用

2、增强作用

3、增韧作用单轮载荷33t钢纤维混凝土(抗折强度为8.6MPa)加固的停机坪喷射混凝土四、耐海水侵蚀混凝土

海洋环境下氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀导致海洋工程混凝土结构耐久性问题，已引起海洋工程界的高度重视。当前，其高海洋环境下钢筋混凝土耐久性的有效方法有，采用高性能混凝土、混凝土涂层等方法。混凝土耐海水腐蚀的措施：

1.改善混凝土自身结构

2.提高密实度和抗渗能力

3.混凝土中掺加外加剂

4.表面涂层，改善施工操作方法混凝土耐海水腐蚀的措施：

1.改善混凝土自身结构

1）掺加活性矿物质掺合料；

例如加入粉煤灰、磨细矿渣、硅粉等。

2）控制所用水泥C3A的含量；

3）选用较好的粗细集料；级配要好，空隙率尽可能低,物理性能好，表观密度和堆积密度要大，吸水率低，表面粗糙，粒型号力学性能好，抗压强度为混凝土1.5倍。化学性能好，无碱活性骨料。

2.提高密实度和抗渗能力

1）降低混凝土水灰比

2）增加混凝土中水泥用量3.混凝土中掺加外加剂

如钢筋阻锈剂4.表面涂层，改善施工操作方法五、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。优点：高强、低渗、耐腐蚀及高的抗、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。（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。）常用聚合物聚氯乙稀聚醋酸乙烯苯乙烯等聚合物的加入，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，在耐腐蚀性、耐磨性、耐冲击性等方面均有一定程度的改善。用途：铺筑无缝地面、路面以及修补工程（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。六、大体积混凝土1、定义：美国混凝土学会规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂。”日本建筑学会标准的定义是：“结构断面最小尺寸80cm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称之为大体积混凝土。”我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为：建筑物的基础最小边尺寸在1～3m范围内就属大体积混凝土。大体积混凝土的特点大区段为单位进行浇筑施工一次性浇筑方量大、面积大局部混凝土厚度高砼内部水化热导致内外温差大使用缓凝型聚羧酸高效减水剂，推迟水化热温升峰值的来临，延缓水化反应的进程，控制混凝土早期的水化反应速度，从而达到控制早期水化热温升的目的。

降低混凝土单方用水量，控制最大水泥用量；掺用优质粉煤灰作为掺合料，这对于控制混凝土水化热、提高混凝土的体积稳定性具有积极的作用。

使用膨胀剂、抗裂剂或添加纤维。用于大体积混凝土收缩补偿，同时还具有降低混凝土水化热的特点。大体积混凝土技术路线CompanyLogo大型民用住宅楼群底板浇注CompanyLogo大型商业楼群底板浇筑七、水下不分散混凝土(NDC)

水下不分散混凝土：也称为水下浇筑混凝土。 是一种可以在水下浇筑的、不会像普通水泥混凝土那样在水的作用下集料与水泥浆发生分离的新型混凝土。导管法施工的装置示意图水下不分散混凝土的原料组成 水下不分散混凝土的主要原料有水泥、砂石、水下不分散剂及其他一些外加剂(减水剂)等。水泥 强度等级一般应大于或等于42.5MPa。骨料

粗骨料 应优先选用卵石；粗集料的级配应采用连续级配。

细集料 宜选用细度模数从Mx=2.6～3.1的中砂。

NDCA是制备水下不分散混凝土的关键材料，主要成分是水溶性离子物质及具有高比表面积的物质。主要作用是增加混凝土的黏聚性和充填能力填充性细颗粒材料。 其他外加剂 主要有高效减水剂、早强剂等。八、绿色混凝土混凝土材料的负面影响消耗大量自然资源和能源排放二氧化碳等有害物质生产于施工过程造成城市公害视觉和触觉效果差循环利用难度大环保型混凝土的特点比传统混凝土更高的强度和耐久性与自然环境的协调性良好的使用功能环保混凝土的分类

减轻环境负荷的混凝土:在混凝土生产，使用直到解体全过程中能够减轻给地球环境造成的负担。

生态型混凝土:能够适应动、植物生长，对调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极作用的混凝土有两种类型的绿色混凝土：

生态混凝土再生混凝土

其中，生态混凝土包括：透水性混凝土绿化混凝土吸声混凝土1、透水性混凝土

与自然环境相比，混凝土路面存在的问题a.能渗入地下的雨水明显减少，地下水位急剧下降，土地中水分不足，缺氧，地温升高，影响地表植物正常生长。b.不透气的路面难与空气进行热量于湿度的交换，对城市空间的温度、湿度等气候条件调节能力下降，产生“热岛现象”。c.短时暴雨时，由于大量雨水不能及时渗入地表，只能通过排水系统排入河流，加大了排水设施的负担，容易洪水泛滥，道路淹没交通瘫痪。透水混凝土又称多孔混凝土，其是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点，也可称排水混凝土。其由欧美、日本等国家针对原城市道路的路面的缺陷，开发使用的一种能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题。并能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害；同时，是保护自然、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料；其有利于人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义透水性混凝土种类水泥透水性混凝土:以硅酸盐类水泥为凝胶材料、采用单一粒级的粗骨料，不用或少用细骨料配制的无砂、多孔混凝土。高分子透水性混凝土：采用单一粒级的粗骨料，以沥青或高分子树脂为胶凝材料配制的透水混凝土烧结透水性混凝土：以废弃的瓷砖、长石、高岭土、粘土等矿物的粒状物和浆体拌合，压制成胚体，经高温煅烧，形成具有多孔结构的块状材料应用：透水性混凝土强度较低，主要应用在强度要求不太高，而要求具有较高透水效果的场合：公园内的道路，人行道，轻量级道路，停车场，地下建筑工程，各种体育场的。2、绿化混凝土定义：能够适应植物生长，进行绿色植被的混凝土及其制品。应用：城市道路两侧及中央隔离带、水边护坡、屋顶、停车场等部位。类型：多孔连续型绿化混凝土连续型绿化混凝土以多孔混凝土作为骨架结构，内部存在着一定量的连续孔隙，为混凝土表面的绿色植物提供根部生长、吸收养分的空间。孔洞型绿化混凝土块体材料

在块体材料的形态上设计了一定比例的孔洞，为绿色植被提供空间。孔洞型多层结构绿化混凝土块体材料这是种采用多孔混凝土并施加孔洞、多层板复合制成的绿化混凝土块体材料。多孔连续型绿化混凝土孔洞型多层结构绿化混凝土上层为孔洞型多孔混凝土板，底层是不带孔洞的多孔混凝土板。上层与底层复合，中间形成一定空间的培土层。应用在城市楼房的阳台、院墙顶部等不与土壤直接相连的部位，增加城市的绿化空间，美化环境。植物根系穿过10cm厚混凝土板块情况外环河护砌现场没有长草前的情景3、吸音混凝土特点：具有连续、多孔的内部结构。具有较大的内表面积，与普通的密实混凝土组成复合材料。用途：机场、高速公路、高速铁路两侧、地铁等产生恒定噪音的场所。4、再生混凝土部分或全部骨料用再生骨料配制的混凝土称-再生混凝土。建筑物拆除产生大量的废弃物。占用土地，影响环境。将废弃物清洗、破碎和筛分等加工处理，生产混凝土的骨料－再生骨料。国外对建筑废弃物定义国家定义加拿大施工建造废弃物：所有施工建造阶段产生的废弃物日本建设土方开挖之砂石土方，可直接再利用建设废弃物可回收再利用：混凝土块、湿青混凝土块、建设淤泥、纸类、金属、废木料不可再利用：有害废弃物、飞散性废弃物美国所有新建、修建、改建、拆除、农地清理、公用事业维护、季节性或天灾的清理工作所产生的未受污染的固体废弃物九、装饰水泥和装饰混凝土白色硅酸盐水泥定义： 凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸盐为主要成分，氧化铁含量少的熟料为白色硅酸盐熟料。由白色硅酸盐水泥熟料加入适当石膏，磨细制成的白色水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥（简称白水泥）。一、白色硅酸盐水泥生产技术要点

1、严格控制原料中氧化铁含量；石灰石中氧化铁<0.1%；粘土中氧化铁<0.7%2、采用液体或气体燃料；

3、用非金属研磨体；

4、熟料冷却时进行漂白。白水泥的原料成分原料名称SiO2Al2O3Fe2O3CaO高岭土65~7914~210.2~0.30.6瓷石73~8210~140.5~0.670.5白泥60~7012~210.6~0.90.6石英砂>97.0--<1.0--白水泥熟料的化学成分品种烧失量不溶质SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3合计白水泥2.10.122.34.70.266.10.62.499.5普通水泥0.60.122.35.23.265.21.31.799.5白水泥熟料的矿物组成品种3CaO.SiO22CaO.SiO23CaO.Al2O34CaO.Al2O3.Fe2O3白色硅酸盐水泥53.226.812.10.6普通硅酸盐水泥52.324.38.49.7