混凝土及其增强材料的应用

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水泥混凝土增强剂的研究与应用

水泥混凝土增强剂的研究与应用

水泥混凝土增强剂的研究与应用随着城市化进程的加速和人口的快速增长,建筑业和基础设施建设的重要性越来越凸显。

水泥混凝土是现代建筑结构中最为普遍和重要的材料之一,因此,其性能和质量对于建筑物的安全、耐久和可持续性发展有着至关重要的影响。

为了提高水泥混凝土的强度、耐久性和耐久性表现,研究者们逐渐关注水泥混凝土增强剂的研究和应用。

本文将详细介绍水泥混凝土增强剂的种类、特性、研究进展和应用现状。

第一章水泥混凝土增强剂的种类水泥混凝土增强剂是指可以增强水泥混凝土性能的一类化学添加剂。

根据其作用方式和应用领域的不同,可以将其分为以下几类:1.硅酸盐类增强剂:硅酸盐类增强剂是应用最为广泛的一类水泥混凝土增强剂。

常见的硅酸盐类增强剂有硫铝酸盐、硅酸钙、硅酸铝和硅酸镁等。

这些增强剂不仅可以增强水泥混凝土的强度和硬度,还可以减少其收缩、增强抗裂能力和改善耐久性表现。

2.聚合物类增强剂:聚合物类增强剂是一类高分子化合物,可以在水泥混凝土中形成强而有力的粘结力。

聚合物类增强剂可以有效增强水泥混凝土的抗拉强度、耐冻融性和耐候性。

3.荷尔蒙类增强剂:荷尔蒙类增强剂又称为缓凝剂,可以延长水泥混凝土的凝结时间,使其在施工过程中更加易于操作。

这种增强剂常被用于大型基础设施建设工程中,确保施工的顺利进行。

第二章水泥混凝土增强剂的特点与传统的水泥混凝土相比,加入增强剂的混凝土具有以下特点:1.强度和硬度提高:增强剂的加入可以使水泥混凝土的强度和硬度提高,提高其承重能力和耐久性表现。

2.收缩降低:普通的水泥混凝土存在一定的收缩性,在干燥和成熟期间有可能出现不同程度的收缩和开裂现象。

增强剂的加入可以减少水泥混凝土的收缩量,降低开裂风险。

3.抗裂性能提高:水泥混凝土在施工和使用过程中容易受到各种因素的影响而导致开裂,而增强剂的加入可以增强水泥混凝土的抗裂性能,改善其整体表现。

4.耐久性提高:水泥混凝土中的骨料、水泥和其他填充物在长期使用中可能会遭受各种损耗和腐蚀,导致其性能下降,而增强剂的加入可以提高水泥混凝土的耐久性。

聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能分析及其应用

聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能分析及其应用

聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能分析及其应用混凝土是重要的建筑材料,具有可模塑性、可延展性和压缩强度等优点。

然而,混凝土在拉伸和弯曲方向上的强度和韧性相对较差,容易出现裂缝和破损。

为了解决这些问题,研究人员开始探索添加纤维增强混凝土,其中聚乙烯醇纤维是一种广泛应用的材料。

本文将对聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能进行分析,并探讨其在实际应用中的优缺点。

一、聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能1.1 强度提高添加聚乙烯醇纤维可以显著提高混凝土的拉伸和弯曲强度。

由于混凝土中存在局部弱点和微裂缝,聚乙烯醇纤维在其上形成网状结构,从而增强混凝土的整体强度。

1.2 抗裂性能混凝土中出现裂缝主要是由于局部受到外力或内部温度变化所致。

添加聚乙烯醇纤维可以抑制混凝土内部的裂缝扩展,从而提高其抗裂性能。

1.3 韧性提高韧性是指材料在断裂前能够吸收的能量,是评价材料抗震性能的重要指标。

添加聚乙烯醇纤维可以提高混凝土的韧性,使其在发生外力作用时能够更好地承受一定的塑性变形,从而减轻了建筑物的震害程度。

1.4 降低收缩和渗透性混凝土中存在缩短、干缩和水泥胶体收缩等问题,这些问题容易导致混凝土的开裂和渗透。

添加聚乙烯醇纤维可以有效地减少混凝土收缩系数,从而减缓混凝土的变形和裂缝发生率。

二、聚乙烯醇纤维增强混凝土的应用2.1 地下水利工程地下水利工程施工亦常常会用到混凝土,而地下水中的水分会使混凝土吸水而导致渗漏。

添加聚乙烯醇纤维增强混凝土可以有效地改善其渗透性能,防止发生渗漏问题。

2.2 道路建设混凝土在道路建设中被广泛应用,而道路工程面临的气候和外力作用较大,需要具备较好的抗裂性能和韧性。

添加聚乙烯醇纤维可以增强混凝土的整体强度和韧性,从而提高其使用寿命和抗疲劳性能。

2.3 防护工程在一些防护工程中,如滨海公路、水利等重要建筑,在海水波浪冲刷、水蚀侵蚀等情况下,聚乙烯醇纤维增强混凝土可以减轻外力对建筑物的破坏程度,增强抵御自然侵蚀和环境变迁的能力。

混凝土中复合材料的作用与应用研究

混凝土中复合材料的作用与应用研究

混凝土中复合材料的作用与应用研究一、绪论随着科技的发展,现代工业对材料的性能要求越来越高,传统的钢筋混凝土结构已经不能满足建筑工业的需求。

在这种背景下,复合材料的出现为现代工业的发展提供了新的解决方案。

复合材料的使用可以提高结构的强度、刚度、耐久性和抗震性能,同时降低结构的重量和维护成本。

本文将介绍混凝土中复合材料的作用与应用研究。

二、混凝土中复合材料的作用1. 增强混凝土的强度和刚度混凝土中加入复合材料可以增强混凝土的强度和刚度。

例如,加入玻璃纤维可以提高混凝土的抗拉强度和抗弯强度,加入碳纤维可以提高混凝土的抗压强度和抗剪强度。

2. 提高混凝土的抗裂性能混凝土中加入复合材料可以提高混凝土的抗裂性能。

例如,在混凝土中添加纤维可以改善混凝土的局部应变分布,从而提高混凝土的抗裂性能。

3. 提高混凝土的耐久性混凝土中加入复合材料可以提高混凝土的耐久性。

例如,加入纳米粒子可以提高混凝土的抗渗性和耐久性,加入聚合物可以提高混凝土的耐久性和抗冻性。

4. 提高混凝土的抗震性能混凝土中加入复合材料可以提高混凝土的抗震性能。

例如,加入碳纤维可以提高混凝土的抗震性能,从而减少地震对建筑物的破坏。

三、混凝土中复合材料的应用研究1. 碳纤维增强混凝土碳纤维增强混凝土是一种新型的混凝土材料,其强度和刚度比传统混凝土高出几倍。

碳纤维增强混凝土广泛应用于桥梁、隧道、高速公路、机场跑道等重要工程中,以提高结构的强度、刚度和抗震性能。

2. 玻璃纤维增强混凝土玻璃纤维增强混凝土是一种具有良好抗拉强度和抗弯强度的混凝土材料。

玻璃纤维增强混凝土广泛应用于建筑、水利、交通等领域中,以提高结构的抗震性能和耐久性。

3. 纳米材料增强混凝土纳米材料是一种新型的材料,具有良好的力学性能和化学性能。

混凝土中加入纳米材料可以提高混凝土的抗渗性、耐久性和抗裂性能。

目前,纳米材料已经成功应用于混凝土中,以提高混凝土的性能。

4. 聚合物增强混凝土聚合物增强混凝土是一种新型的混凝土材料,其耐久性、抗裂性能和抗冻性能都比传统混凝土高出几倍。

混凝土中碳纤维增强材料的应用及其性能研究

混凝土中碳纤维增强材料的应用及其性能研究

混凝土中碳纤维增强材料的应用及其性能研究一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料,但其在使用过程中存在一些问题,如易开裂、抗震性能差等。

为了解决这些问题,人们开始探索使用碳纤维增强材料来加强混凝土的性能。

本文就混凝土中碳纤维增强材料的应用及其性能进行研究。

二、碳纤维增强材料介绍碳纤维增强材料是由碳纤维和树脂等材料组成的复合材料,具有轻质、高强、耐腐蚀等特点。

碳纤维增强材料的强度比钢高5-10倍,重量却只有钢的四分之一,因此在航空、航天、汽车、体育器材等领域得到了广泛应用。

三、混凝土中碳纤维增强材料的应用1、碳纤维布增强混凝土碳纤维布是将碳纤维编织而成的一种材料,可以用于增强混凝土的拉伸强度。

将碳纤维布覆盖在混凝土表面,再用树脂等材料进行固化,可以显著提高混凝土的抗拉强度。

2、碳纤维板增强混凝土碳纤维板是将碳纤维和树脂等材料组成的板状材料,可以用于增强混凝土的弯曲强度和剪切强度。

将碳纤维板粘贴在混凝土结构的受力部位,可以显著提高混凝土的承载能力。

3、碳纤维筋增强混凝土碳纤维筋是将碳纤维制成的钢筋状材料,可以用于增强混凝土的受力性能。

将碳纤维筋嵌入混凝土中,可以显著提高混凝土的抗拉强度和抗剪强度。

四、混凝土中碳纤维增强材料的性能研究1、强度碳纤维增强材料具有很高的强度,可以有效提高混凝土的强度。

研究表明,使用碳纤维增强材料可以将混凝土的抗拉强度提高50%以上,抗压强度提高20%以上。

2、韧性混凝土在受力时易出现开裂现象,而碳纤维增强材料具有很好的韧性,可以有效抵抗混凝土的开裂。

研究表明,使用碳纤维增强材料可以将混凝土的韧性提高2-3倍。

3、耐久性混凝土在长期使用过程中易受到环境的影响而导致破坏,而碳纤维增强材料具有很好的耐腐蚀性能,可以有效延长混凝土的使用寿命。

研究表明,使用碳纤维增强材料可以将混凝土的耐久性提高2-3倍。

五、应用案例1、地震区混凝土结构加固地震是混凝土结构容易出现破坏的重要原因之一。

混凝土表面增强剂的配比和应用方法

混凝土表面增强剂的配比和应用方法

混凝土表面增强剂的配比和应用方法一、引言混凝土作为建筑材料中的重要一员,其表面性能对建筑物的整体品质有着至关重要的影响。

为了提高混凝土表面的强度、耐久性和美观性,人们发明了混凝土表面增强剂。

本文将详细介绍混凝土表面增强剂的配比和应用方法。

二、混凝土表面增强剂的种类1. 树脂型混凝土表面增强剂树脂型混凝土表面增强剂是一种无溶剂、高固体含量的树脂乳液,其主要成分为丙烯酸乳液、环氧树脂、聚氨酯等。

该种增强剂能够提高混凝土表面的硬度、抗磨损性和耐化学腐蚀性。

2. 硅酸盐型混凝土表面增强剂硅酸盐型混凝土表面增强剂是一种无机胶凝材料,它通过渗透混凝土表面,与混凝土中的游离钙离子反应,生成硅酸钙胶凝体。

该种增强剂能够提高混凝土表面的硬度、抗压强度和耐久性。

3. 金属型混凝土表面增强剂金属型混凝土表面增强剂是一种含有金属颗粒的溶液,其主要成分为钨酸钠、钼酸钠等。

该种增强剂能够提高混凝土表面的硬度、抗磨损性和耐久性,同时还能够起到防火防腐的作用。

三、混凝土表面增强剂的配比1. 树脂型混凝土表面增强剂的配比树脂型混凝土表面增强剂的配比需要根据混凝土的实际情况进行调整,一般来说,其配比为:丙烯酸乳液(30%):环氧树脂(40%):聚氨酯(30%)。

在具体的配比过程中,需要考虑混凝土表面的硬度、密度和粗糙度等因素。

2. 硅酸盐型混凝土表面增强剂的配比硅酸盐型混凝土表面增强剂的配比需要根据混凝土的实际情况进行调整,一般来说,其配比为:硅酸盐水玻璃(50%):硅酸钠(20%):水(30%)。

在具体的配比过程中,需要考虑混凝土表面的硬度、密度和粗糙度等因素。

3. 金属型混凝土表面增强剂的配比金属型混凝土表面增强剂的配比需要根据混凝土的实际情况进行调整,一般来说,其配比为:钨酸钠(30%):钼酸钠(20%):水(50%)。

在具体的配比过程中,需要考虑混凝土表面的硬度、密度和粗糙度等因素。

四、混凝土表面增强剂的应用方法1. 树脂型混凝土表面增强剂的应用方法(1)表面处理:将混凝土表面进行清洁、打磨,去除杂物和污垢。

水泥混凝土材料中增强剂的应用研究

水泥混凝土材料中增强剂的应用研究

水泥混凝土材料中增强剂的应用研究近年来,水泥混凝土材料的应用越来越广泛。

为了使混凝土具有更高的强度、抗裂性和耐久性,研究人员不断探索新的材料和技术。

其中,增强剂作为一种重要的混凝土添加剂,被广泛应用于改善混凝土的力学性能。

增强剂是指那些可以提高混凝土力学性能的化学物质或纤维材料。

在水泥混凝土中添加适量的增强剂可以显著改善混凝土的强度、韧性、耐久性等性能,从而增加混凝土的使用寿命和安全性。

常见的混凝土增强剂有机纤维材料、玻璃纤维、碳纤维和金属纤维等。

这些增强剂通过在混凝土中形成网络结构,增强了混凝土的抗拉强度和抗裂性,提高了混凝土的耐久性和抗震性能。

有机纤维材料是一种常用的混凝土增强剂。

与传统的钢筋相比,有机纤维材料具有重量轻、易施工、耐蚀等优点。

同时,有机纤维材料可以提供更好的抗裂性能,减少混凝土的收缩裂缝,并防止冻融循环引起的损害。

因此,有机纤维材料广泛应用于地下工程、道路、桥梁等项目中,取得了良好的效果。

另外一种常见的混凝土增强剂是纤维增强合成材料,如玻璃纤维、碳纤维等。

这些材料具有高强度、优良的耐腐蚀性和抗疲劳性能。

在混凝土中加入适量的纤维增强合成材料可以明显提高混凝土的抗折强度和抗冲击性能,增加混凝土的延性和韧性。

目前,纤维增强合成材料在高速公路、机场跑道等重要工程中得到了广泛的应用。

此外,金属纤维也是一种常用的混凝土增强剂。

与有机纤维材料和纤维增强合成材料相比,金属纤维具有更高的抗拉强度和较好的热导性能。

在混凝土中添加适量的金属纤维可以改善混凝土的抗震性能和抗爆炸性能,提高混凝土的安全性。

因此,金属纤维广泛应用于核电站、地下防空工程和军事设施等高安全性要求的工程中。

此外,在混凝土中添加增强剂的过程中,还要考虑增强剂与水泥胶凝体的相容性。

如果相容性不好,增强剂可能会与水泥胶凝体发生反应,导致混凝土的性能下降。

因此,在选择和使用增强剂时,需要进行充分的试验和研究,以保证增强剂与水泥之间的相互作用能够发挥最佳效果。

混凝土中纤维增强技术原理及应用

混凝土中纤维增强技术原理及应用

混凝土中纤维增强技术原理及应用一、引言混凝土是一种广泛使用的材料,用于建筑物、桥梁和道路等基础设施工程。

然而,传统的混凝土具有一些缺陷,如低抗裂性、低韧性和低耐久性。

为了克服这些问题,人们发明了纤维增强混凝土(Fiber Reinforced Concrete,FRC)技术。

本文将介绍纤维增强混凝土的原理和应用。

二、纤维增强混凝土的原理1. 纤维增强混凝土的定义纤维增强混凝土是指在混凝土中添加纤维材料,以提高混凝土的性能。

纤维材料可以是天然纤维(如羊毛、麻、木材等)或人造纤维(如聚丙烯、玻璃纤维、碳纤维等)。

2. 纤维增强混凝土的分类根据纤维的类型,纤维增强混凝土可以分为以下几类:① 钢纤维增强混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete,SFRC):钢纤维增强混凝土是指在混凝土中添加钢纤维,以提高混凝土的抗拉强度和韧性,从而增加其承载能力和耐久性。

② 玻璃纤维增强混凝土(Glass Fiber Reinforced Concrete,GFRC):玻璃纤维增强混凝土是指在混凝土中添加玻璃纤维,以提高混凝土的抗拉强度和韧性,从而增加其承载能力和耐久性。

玻璃纤维增强混凝土还具有良好的耐腐蚀性和抗渗性能。

③ 聚丙烯纤维增强混凝土(Polypropylene Fiber Reinforced Concrete,PFRC):聚丙烯纤维增强混凝土是指在混凝土中添加聚丙烯纤维,以提高混凝土的抗裂性和韧性,从而改善其耐久性和耐候性。

④ 碳纤维增强混凝土(Carbon Fiber Reinforced Concrete,CFRC):碳纤维增强混凝土是指在混凝土中添加碳纤维,以提高混凝土的抗拉强度和韧性,从而增加其承载能力和耐久性。

碳纤维增强混凝土还具有良好的耐腐蚀性和抗渗性能。

3. 纤维增强混凝土的性能纤维增强混凝土具有以下性能:① 抗裂性:纤维增强混凝土的纤维可以防止混凝土的裂缝扩展,从而提高了混凝土的抗裂性。

混凝土结构中应用的新型材料

混凝土结构中应用的新型材料

混凝土结构中应用的新型材料一、引言混凝土结构是现代建筑中最常见的结构形式之一,其广泛应用的原因在于其强度高、成本低、易于施工等优点。

随着科技的不断发展,越来越多的新型材料被应用于混凝土结构中,以提高结构的性能和耐久性,本文将介绍一些新型材料及其应用情况。

二、高性能混凝土中应用的新型材料1、高性能纤维混凝土高性能纤维混凝土(HPFRC)是一种新型的混凝土,其强度和韧性均比传统混凝土高出很多。

它采用高强度纤维材料代替传统混凝土中的砂、石等骨料,同时加入了化学掺合剂,使混凝土的流动性更好。

HPFRC的主要应用领域包括桥梁、高楼建筑、隧道等。

2、高性能水泥基复合材料高性能水泥基复合材料(HPCM)是一种由水泥、石英砂、玻璃纤维等多种材料组成的复合材料,具有优异的抗裂性和抗渗性。

HPCM的制备需要高温高压,成本较高,但其耐久性好,适用于高桥梁、隧道、水坝等重要建筑物的结构中。

三、混凝土中应用的新型增强材料1、碳纤维增强材料碳纤维增强材料(CFRP)是一种轻质高强度的新型增强材料,具有优异的抗拉强度和抗腐蚀性。

在混凝土结构中,CFRP常用于加固、修复和加强梁、柱等构件,以提高其承载能力和抗震性能。

2、玻璃纤维增强材料玻璃纤维增强材料(GFRP)是一种轻质高强度的增强材料,由玻璃纤维和环氧树脂等组成。

GFRP具有优异的耐腐蚀性和抗拉强度,常用于加固、修复和加强混凝土结构中的梁、柱等构件。

四、混凝土中应用的新型防水材料1、聚氨酯防水材料聚氨酯防水材料是一种具有优异的防水性能和耐候性的新型材料。

其主要成分为聚氨酯树脂、异氰酸酯等。

聚氨酯防水材料适用于各种混凝土结构中的防水处理,如屋顶、地下室、水池等。

2、丙烯酸防水材料丙烯酸防水材料是一种水性环保型防水材料,具有优异的粘结力和防水性能。

它适用于各种混凝土结构中的防水处理,如屋顶、地下室、水池等。

五、混凝土中应用的新型隔热材料1、珍珠岩隔热材料珍珠岩隔热材料是一种轻质高强度的新型隔热材料,由珍珠岩矿物经高温加工而成。

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混凝土及其增强材料的应用混凝土是现代工程结构的主要材料,我国每年混凝土用量约10亿m3,钢筋用量约2500万t,规模之大,耗资之巨,居世界前列。

可以预见,钢筋混凝土仍将是我国在今后相当长时期内的一种重要的工程结构材料,物质是基础,材料的发展,必将对钢筋混凝土结构的设计方法、施工技术、试验技术以至维护管理起着决定性的作用。

本文对构成钢筋混凝土的主要材料--混凝土及其增强材料的应用与发展,从工程应用角度作简要介绍。

1 混凝土 组成钢筋混凝土主要材料之一的混凝土的发展方向是高强、轻质、耐久(抗磨损、抗冻融、抗渗)、抗灾(地震、风、火〕、抗爆等。

1.1 高性能混凝土(high performance concrete, HPC) HPC是近年来混凝土材料发展的一个重要方向,所谓高性能:是指混凝上具有高强度、高耐久性、高流动性等多方面的优越性能。

从强度而言,抗压强度大于C50的混凝土即属于高强混凝土,提高混凝土的强度是发展高层建筑、高耸结构、大跨度结构的重要措施。

采用高强混凝土,可以减小截面尺寸,减轻自重,因而可获得较大的经济效益,而且,高强混凝土一般也具有良好的耐久性。

我国己制成C100的混凝土。

已有文献报道1),国外在试验室高温、高压的条件下,水泥石的强度达到662MPa(抗压)及64.7MPa(抗拉)。

在实际工程中,美国西雅图双联广场泵送混凝土56 d抗压强度达133.5MPa。

在我国为提高温凝土强度采用的主要措施有[1]:(1)合理利用高效减水剂,采用优质骨料、优质水泥,利用优质掺合料,如优质磨细粉煤灰、硅灰、天然沸石或超细矿渣。

采用高效减水剂以降低水灰比是获得高强及高流动性混凝土的主要技术措施;(2)采用525,625,725号的硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥及相应的外加剂,这是中国建筑材料科学研究院制备高性能混凝土的主要技术措施;(3)以矿渣、碱组分及骨料制备碱矿渣高强度混凝土,这是重庆建筑大学在引进前苏联研究成果的基础上提出的研制高强混凝土的技术措施;(4)交通部天津港湾工程研究所采用复合高效减水剂,用525号水泥320kg/m3,水灰比0.43,和425号水泥480kg/m3,水灰比0.32,在试验室中制成了抗压强度分别为68MPa和65MPa的高强混凝土。

文献[2]报告了采用某些金属矿石粗骨料如赤铁矿石、钛铁矿石等,可以比用普通石料作粗骨料获得强度更高、耐久性和延性更好的高性能混凝土。

高强混凝土具有优良的物理力学性能及良好的耐久性,其主要缺点是延性较差。

而在高强混凝土中加入适量钢纤维后制成的纤维增强高强混凝土,其抗拉、抗弯、抗剪强度均有提高,其韧性(延性)和抗疲劳、抗冲击等性能则能有大幅度提高。

此外,在高层建筑的高强混凝土柱中,也可采用X形配筋、劲性钢筋或钢管混凝土等结构方面的措施来改善高强混凝土柱的延性和抗震性能[3]。

1.2 活性微粉混凝土(reactive powder concrete, RPC)[4] RPC是一种超高强的混凝土,其立方体抗压强度可达200-800MPa,抗拉强度可达25~150MPa,断裂能可达30KJ/m2,单位体积质量为2.5-3.0t/m3。

制成这种混凝土的主要措施是:(1)减小颗粒的最大尺寸,改善混凝土的均匀性;(2)使用微粉及极微粉材料,以达到最优堆积密度(packing density);(3)减少混凝土用水量,使非水化水泥颗粒作为填料,以增大堆积密度;(4)增放钢纤维以改善其延性;(5)在硬化过程中加压及加温,使其达到很高的强度。

普通混凝土的级配曲线是连续的,而RPC的级配曲线是不连续的台阶形曲线,其骨料粒径很小,接近于水泥颗粒的尺寸。

RPC的水灰比可低到0.15,需加入大量的超塑化剂,以改善其工作度。

RPC的价格比常用混凝土稍高,但大大低于钢材,可将其设计成细长或薄壁的结构,以扩大建筑使用的自由度。

在加拿大Sherbrook已设计建造了一座跨度为60m、高3.47m的B200级RPC的人行-摩托车用预应力桁架桥。

1.3低强混凝土[4] 美国混凝土学会(AC1)229委员会,提出了在配料、运送、浇筑方面可控制的低强混凝土,其抗压强度为8MPa或更低。

这种材料可用于基础、桩基的填、垫、隔离及作路基或填充孔洞之用,也可用于地下构造,在一些特定情况下,可用其调整混凝土的相对密度、工作度、抗压强度、弹性模量等性能指标,而且不易产生收缩裂缝。

荷兰一座隧洞工程中曾采用了低强度砂浆(1ow-strength mortar,LSM〕,其组分为:水泥150kg/m3,砂;1080kg/m3,水570kg/m3,超塑化剂6kg /m3,膨润土35kg/m3,所制成的LSM的抗压强度为3.5MPa,弹性模量低于500Mpa。

LSM制成的隧洞封闭块,比常规的土壤稳定法节约造价50%,故这种混凝土可望在软土工程中得到发展应用。

1.4轻质混凝土[5] 利用天然轻骨料(如浮石、凝灰岩等)、工业废料轻骨料(如炉渣、粉煤灰陶粒、自燃煤矸石等)、人造轻骨料(页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩等)制成的轻质混凝土具有密度较小、相对强度高以及保温、抗冻性能好等优点利用工业废渣如废弃锅炉煤渣、煤矿的煤矸石、火力发电站的粉煤灰等制备轻质混凝土,可降低混凝土的生产成本,并变废为用,减少城市或厂区的污染,减少堆积废料占用的土地,对环境保护也是有利的。

1.5纤维增强混凝土[6] 为了改善混凝土的抗拉性能差、延性差等缺点,在混凝土中掺加纤维以改善混凝土性能的研究,发展得相当迅速。

目前研究较多的有钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维或尼龙合成纤维混凝土等。

在承重结构中,发展较快、应用较广的是钢纤维混凝土。

而钢纤维主要有用于土木建筑工程的碳素钢纤维和用于耐火材料工业中的不锈钢纤维。

用于土木建筑工程的钢纤维主要有以下几种生产方法:(1)钢丝切断法;(2)薄板剪切法;(3)钢锭(厚板)铣削法;(4)熔钢抽丝法。

当纤维长度及长径比在常用范围,纤维掺量在1%到2%(体积分数,本文中的掺量均指体积分数)的范围内,与基体混凝土相比,钢纤维混凝土的抗拉强度可提高40%~80%,抗弯强度提高50%~120%,抗剪强度提高50%~100%,抗压强度提高较小,在0~25%之间,弹性阶段的变形与基体混凝土性能相比没有显著差别,但可大幅度提高衡量钢纤维混凝土塑性变形性能的韧性。

中国工程建设标准化协会于1992年批准颁布了由大连理工大学等单位编制的《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS 38:92),对推广钢纤维混凝土的应用起到了重要作用。

钢纤维混凝土采用常规的施工技术,其钢纤维掺量一般为0.6%~2.0%。

再高的掺量,将容易使钢纤维在施工搅拌过程中结团成球,影响钢纤维混凝土的质量。

但是国内外正在研究一种钢纤维掺量达5%~27%的简称为SIFCON的砂浆渗浇钢纤维混凝土,其施工技术不同于一般的搅拌浇筑成型的钢纤维混凝土,它是先将钢纤维松散填放在模具内,然后灌注水泥浆或砂浆,使其硬化成型。

SIFCON与普通钢纤维混凝土相比,其特点是抗压强度比基体材料有大幅度提高,可达100~200MPa,其抗拉、抗弯、抗剪强度以及延性、韧性等也比普通掺量的钢纤维混凝土有更大的提高[7]。

另一种名为砂浆渗浇钢纤维网混凝土(SIMCON)的施工方法与SIFCON的基本相同,只是预先填置在模具内的不是乱向分布的钢纤维,而是钢纤维网,制成的产品中,其纤维掺量一般为4%~6%,试验表明,SIMCON可用较低的钢纤维掺量而获得与SIFCON相同的强度和韧性,从而取得比SIFCON节约材料和造价的效果。

虽然SIFCON或SIMCON力学性能优良,但由于其钢纤维用量大、一次性投资高,施工工艺特殊,因此它们只是在必要时用于某些特殊的结构或构件的局部,如火箭发射台和高速公路的抢修等。

在砂浆中铺设钢丝网及网与网之间的骨架钢筋(简称钢丝网水泥)所做成的薄壁结构,具有良好的抗裂能力和变形能力,在国内外造船、水利、建筑工程中应用较为广泛。

近年来,在钢丝网水泥中又掺人钢纤维来建造公路路面、渔船、农船等,取得了更好的双重增韧、增强效果。

1.6自密实混凝土(self-compacting concrete) 自密实混凝土不需机械振捣,而是依靠自重使混凝土密实。

混凝土的流动度虽然高,但仍可以防止离析。

配制这种混凝土的方法有[4]:(1)粗骨料的体积为固体混凝土体积的50%;(2)细骨料的体积为砂浆体积的40%;(3)水灰比为0.9-1.0;(4)进行流动性试验,确定超塑化剂用量及最终的水灰比,使材料获得最优的组成。

这种混凝土的优点有:在施工现场无振动噪音;可进行夜间施工,不扰民;对工人健康无害;混凝土质量均匀、耐久;钢筋布置较密或构件体型复杂时也易于浇筑;施工速度快,现场劳动量小。

1.7智能混凝土(smart concrete)[4] 利用混凝土组成的改变,可克服混凝土的某些不利性质,例如:高强混凝土水泥用量多,水灰比低,加入硅灰之类的活性材料,硬化后的混凝土密实度好,但高强混凝土在硬化早期阶段,具有明显的自主收缩和孔隙率较高,易于开裂等缺点。

解决这些问题的一个方法是,用掺量为25%的预湿轻骨料来替换骨料,从而在混凝土内部形成一个"蓄水器",使混凝土得到持续的潮湿养护。

这种加入"预湿骨料"的方法,可使混凝土的自生收缩大为降低,减少了微细裂缝。

高强混凝土的另一问题是良好的密实性所引起的防火能力降低.这是因为在高温(火灾〕时,砂浆中的自由水和化学结合水转变为水气,但却不能从密实的混凝土中逸出,从而形成气压,导致柱子保护层剥落,严重降低了柱的承载力,解决这个问题的一种方法是,在每方混凝土中加2kg聚丙烯纤维,在高温(火灾)时,纤维熔化,形成了能使水气从边界区逸出的通道,减小了气压,从而防止柱的保护层剥落。

1.8预填骨料升浆混凝土1) 国内在大连中远60000t船坞工程中,因地质条件复杂,船坞底板首次采用了坐落于基岩上的预填骨料升浆混凝土,即用密度较大的厚4~5m的铁矿石作为预填骨料,矿石层下再铺设1m厚的石灰石块石。

矿石层上是厚60~80cm的现浇钢筋混凝土板在预填骨料层中布置压浆孔注入砂浆,形成预填骨料升浆混凝土。

采取这种工艺,缩短了工期,取得了良好的经济效益。

1.9碾压混凝土[8] 碾压混凝土近年发展较快,可用于大体积混凝土结构(如水工大坝、大型基础)、工业厂房地面、公路路面及机场道面等。

用于大体积混凝土的碾压混凝土的浇筑机具与普通混凝土不同,其平整使用推土机,振实用碾压机,层间处理用刷毛机,切缝用切缝机,整个施工过程的机械化程度高,施工效率高,劳动条件好,可大量掺用粉煤灰,与普通棍凝土相比,浇筑工期可缩短1/3~1/2,用水量可减少20%,水泥用量可减少30%~60%。

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