談特種混凝土及其應用

高 原

(1.中交公路規劃設計院有限公司，北京 100088； 2.中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司，北京 100088)

談特種混凝土及其應用

高 原1，2

(1.中交公路規劃設計院有限公司，北京 100088； 2.中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司，北京 100088)

對活性微粉混凝土、泡沫混凝土、透水混凝土、再生骨料混凝土、自修復混凝土五種特種混凝土的特點作了簡述，分析了各種混凝土的工程應用優勢及性能，以滿足工程施工對特殊功能混凝土的要求。

特種混凝土，特點，性能，裂縫

混凝土材料具有卓越的性能，使其成為目前結構工程中應用最廣、使用最成功的材料之一。隨著建筑工程技術的發展，各類工程必須滿足不同的環境要求，對具有特殊功能混凝土的需求越來越大，因此近年來特種混凝土的研究和應用日益廣泛。本文針對幾種特種混凝土的特點、性能和工程應用作了簡要介紹。

1 活性微粉混凝土及應用

1993年，法國Bouygues實驗室研制出一種超高抗壓強度、高耐久性及高韌性的新型水泥基復合材料，因為提高了其組分的細度和反應活性，稱為活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)[1]。RPC的主要特點：無粗骨料，只使用石英砂作為細骨料以提高材料的勻質性；使用0.1 μm～1 mm級配的水泥和硅灰以降低自身的初始缺陷；采用高效減水劑降低水灰比，提高水泥漿強度；通過蒸養以加速和加大膠凝材料的水化；摻入短鋼纖維以改善高強度基材的脆性。RPC通常分為2個強度等級，RPC200的抗壓強度為170 MPa～230 MPa，RPC800為490 MPa～705 MPa。

因為其優越的性能，RPC在土木工程、石油管道、市政工程、海洋工程等領域的使用越來越廣。在橋梁工程中，RPC的預制構件可以明顯減少構件截面尺寸，降低自重，提高了橋梁的跨越能力，同時RPC的良好耐久性也對橋梁結構的耐久性提供了保障；RPC所成型的管道，可承受的工作壓力大大提高，同時其優異的抗侵蝕能力也滿足一些具有侵蝕性液體輸送的要求；RPC還可用作具有固體廢料、低放射性廢料等的密封和儲存。

2 泡沫混凝土及應用

泡沫混凝土通常是用物理方法將具有微小孔徑的穩定泡沫引入到水泥、細骨料、水等組成的基材中，經攪拌、成型、養護形成內部含有大量封閉氣孔的“密孔”混凝土。常用的發泡方式有兩種：一種是先制備好泡沫，然后再加入水泥基材中；另一種是將泡沫劑與水泥基材混合后攪拌引入氣泡。

泡沫混凝土的主要特點是：泡沫混凝土無粗骨料、內部氣孔數量大，因此其密度很小，常用的密度為300 kg/m3～1 200 kg/m3；缺少粗骨料的約束致使其干縮大，某些情況下可達到普通混凝土的10倍左右[2]；由于內部存在大量封閉孔隙，泡沫混凝土具有良好的保溫隔熱性能，熱傳導系數為普通混凝土的5%～30%。

泡沫混凝土常用于保溫、回填等方面，如自保溫砌塊，預制構件的內部填心作為保溫隔熱層；廢棄的地下管道、空穴以及其他易塌方的地下空間的回填；地下輸熱管道的保溫層等等。

3 透水混凝土及應用

透水混凝土是由特定級配的骨料、水泥、水、外加劑和摻合料等按特定比例經特殊工藝制成，含有大量貫通性孔隙(通常多為直徑超過1 mm的大孔)的蜂窩狀結構的混凝土。其表觀密度一般為1 600 kg/m3～2 100 kg/m3，抗壓強度10 MPa～40 MPa，透水系數1 mm/s～20 mm/s[3]。透水性混凝土及制品的優勢主要在生態方面，透氣混凝土的透氣性保證了地表和大氣之間暢通，雨水可以通過其滲入地表，減輕排水設施負擔，防止面層積水和夜間反光，保護水資源，與此同時，地表水分可以通過透水混凝土而自由蒸發，利于地表和空氣之間的溫濕度調節。正因如此，透水混凝土及其制品通常用于道路、廣場和園林的地面，在上海市東安公園、南京幕府西路、杭州金衙莊公園、北京月壇地區，北京奧林匹克公園和上海世博園區等很多實際工程中得到應用。

4 再生骨料混凝土及應用

利用舊建筑物上拆下來的廢棄混凝土塊，經過破碎、分級等加工處理作為新拌混凝土的骨料被稱為再生骨料，把利用再生骨料作為部分或全部骨料的混凝土稱為再生骨料混凝土[4]。再生骨料混凝土可以緩解廢棄混凝土的處理和污染難題，節省資源，符合可持續發展的重要方向。再生混凝土在強度、收縮等方面與普通混凝土存在差異：再生骨料孔隙率較高，易形成應力集中，且因破碎過程中的損傷累積，自身強度較低，致使再生骨料混凝土的強度相比普通混凝土要低，大量實驗數據表明，再生骨料混凝土的抗壓強度相比普通混凝土降低5%～30%；再生骨料彈模低，對混凝土收縮的約束作用小，且同強度等級混凝土，采用再生骨料所需水泥用量大，致使再生骨料混凝土的收縮和徐變大于普通混凝土，全部取代天然骨料后的再生骨料混凝土，其干縮徐變量可增加40%～80%；再生骨料孔隙率高的特性降低了混凝土的密實度和抗滲性，降低了其耐久性[5]。

5 自修復混凝土及應用

自修復混凝土是模仿生物機體受創傷后的再生、恢復機理，在混凝土中摻入某些特殊的組分或修復裝置，對損傷破壞具有自修復和再生功能的混凝土，是一種智能材料。根據內部修復方式的不同，自修復混凝土可以分為被動自修復混凝土和主動自修復混凝土[6]。被動修復混凝土是指在受到損傷時，預放含粘結劑的空心膠囊、空心玻璃纖維或液芯光纖等破裂，粘結劑流到損傷處，使混凝土裂縫重新愈合。常用的修復膠粘劑有縮醛高分子溶液、氯丁橡膠、水玻璃、環氧樹脂膠粘劑等。主動修復混凝土是在混凝土原有組分基礎上加入智能型組分，使混凝土具有自感知和自修復特性，常見的主動修復材料為形狀記憶合金。

智能混凝土目前主要用于結構裂縫修補、變形監測等方面，能夠有效提高結構物安全性和耐久性。

6 結語

特種混凝土還有很多，如碾壓混凝土、泵送混凝土、噴射混凝土、自密實混凝土等，限于篇幅未能一一介紹。雖然特種混凝土具有自身獨特的優點，但是需要明晰的是，特種混凝土不可能代替普通混凝土地位，根據實際工程的需要擇優選擇相應的特種混凝土是目前特種混凝土工程應用的適宜方式。也期待科研工作者不斷開發出更多的特種混凝土，解決工程需求，促進工程建設的進一步發展。

[1] 王震宇，陳松來，袁 杰.活性粉末混凝土的研究與應用進展[J].混凝土,2003(11):39-44.

[2] Jones MR,McCarthy MJ,McCarthy A.Moving fly ash utilization in concrete forward:a UK rspective.In:Proceedings of the 2003 international ash utilisation symposium,centre for applied energy research[D].University of Kentucky,2003:20-22.

[3] 張賢超，尹 健，池 漪.透水混凝土性能研究綜述[J].混凝土,2010(12):47-50.

[4] 劉數華.高性能再生骨料混凝土試驗研究[J].沈陽建筑大學學報(自然科學版)，2009，25(2):262-266.

[5] 鄧宗才，王現衛，李建輝.再生骨料混凝土研究述評[J].山東建材，2006(1):59-63.

[6] 邢 鋒，倪 卓.自修復混凝土系統的研究進展[J].深圳大學學報,2013,30(5)：486-494.

The special concrete and its application introduction

Gao Yuan1,2

(1.CCCCHighwayPlanningandDesignInstituteLimitedCompany,Beijing100088,China;2.CCCCHighwayLongBridgeConstructionEngineeringResearchCenterLimitedCompany,Beijing100088,China)

This paper briefly introduced the the characteristics of reactive powder concrete, foam concrete, porous concrete, recycled aggregate concrete, self repairing concrete five special concrete, analyzed the engineering application advantages and performance of various concrete, in order to meet the needs of construction to special function concrete.

special concrete, characteristic, property, crack

2015-03-04

高 原(1986- )，男，博士，工程師

1009-6825(2015)14-0112-02

TU528

A