谈特种混凝土及其应用

高 原

(1.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088； 2.中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，北京 100088)

谈特种混凝土及其应用

高 原1，2

(1.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088； 2.中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，北京 100088)

对活性微粉混凝土、泡沫混凝土、透水混凝土、再生骨料混凝土、自修复混凝土五种特种混凝土的特点作了简述，分析了各种混凝土的工程应用优势及性能，以满足工程施工对特殊功能混凝土的要求。

特种混凝土，特点，性能，裂缝

混凝土材料具有卓越的性能，使其成为目前结构工程中应用最广、使用最成功的材料之一。随着建筑工程技术的发展，各类工程必须满足不同的环境要求，对具有特殊功能混凝土的需求越来越大，因此近年来特种混凝土的研究和应用日益广泛。本文针对几种特种混凝土的特点、性能和工程应用作了简要介绍。

1 活性微粉混凝土及应用

1993年，法国Bouygues实验室研制出一种超高抗压强度、高耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料，因为提高了其组分的细度和反应活性，称为活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)[1]。RPC的主要特点：无粗骨料，只使用石英砂作为细骨料以提高材料的匀质性；使用0.1 μm～1 mm级配的水泥和硅灰以降低自身的初始缺陷；采用高效减水剂降低水灰比，提高水泥浆强度；通过蒸养以加速和加大胶凝材料的水化；掺入短钢纤维以改善高强度基材的脆性。RPC通常分为2个强度等级，RPC200的抗压强度为170 MPa～230 MPa，RPC800为490 MPa～705 MPa。

因为其优越的性能，RPC在土木工程、石油管道、市政工程、海洋工程等领域的使用越来越广。在桥梁工程中，RPC的预制构件可以明显减少构件截面尺寸，降低自重，提高了桥梁的跨越能力，同时RPC的良好耐久性也对桥梁结构的耐久性提供了保障；RPC所成型的管道，可承受的工作压力大大提高，同时其优异的抗侵蚀能力也满足一些具有侵蚀性液体输送的要求；RPC还可用作具有固体废料、低放射性废料等的密封和储存。

2 泡沫混凝土及应用

泡沫混凝土通常是用物理方法将具有微小孔径的稳定泡沫引入到水泥、细骨料、水等组成的基材中，经搅拌、成型、养护形成内部含有大量封闭气孔的“密孔”混凝土。常用的发泡方式有两种：一种是先制备好泡沫，然后再加入水泥基材中；另一种是将泡沫剂与水泥基材混合后搅拌引入气泡。

泡沫混凝土的主要特点是：泡沫混凝土无粗骨料、内部气孔数量大，因此其密度很小，常用的密度为300 kg/m3～1 200 kg/m3；缺少粗骨料的约束致使其干缩大，某些情况下可达到普通混凝土的10倍左右[2]；由于内部存在大量封闭孔隙，泡沫混凝土具有良好的保温隔热性能，热传导系数为普通混凝土的5%～30%。

泡沫混凝土常用于保温、回填等方面，如自保温砌块，预制构件的内部填心作为保温隔热层；废弃的地下管道、空穴以及其他易塌方的地下空间的回填；地下输热管道的保温层等等。

3 透水混凝土及应用

透水混凝土是由特定级配的骨料、水泥、水、外加剂和掺合料等按特定比例经特殊工艺制成，含有大量贯通性孔隙(通常多为直径超过1 mm的大孔)的蜂窝状结构的混凝土。其表观密度一般为1 600 kg/m3～2 100 kg/m3，抗压强度10 MPa～40 MPa，透水系数1 mm/s～20 mm/s[3]。透水性混凝土及制品的优势主要在生态方面，透气混凝土的透气性保证了地表和大气之间畅通，雨水可以通过其渗入地表，减轻排水设施负担，防止面层积水和夜间反光，保护水资源，与此同时，地表水分可以通过透水混凝土而自由蒸发，利于地表和空气之间的温湿度调节。正因如此，透水混凝土及其制品通常用于道路、广场和园林的地面，在上海市东安公园、南京幕府西路、杭州金衙庄公园、北京月坛地区，北京奥林匹克公园和上海世博园区等很多实际工程中得到应用。

4 再生骨料混凝土及应用

利用旧建筑物上拆下来的废弃混凝土块，经过破碎、分级等加工处理作为新拌混凝土的骨料被称为再生骨料，把利用再生骨料作为部分或全部骨料的混凝土称为再生骨料混凝土[4]。再生骨料混凝土可以缓解废弃混凝土的处理和污染难题，节省资源，符合可持续发展的重要方向。再生混凝土在强度、收缩等方面与普通混凝土存在差异：再生骨料孔隙率较高，易形成应力集中，且因破碎过程中的损伤累积，自身强度较低，致使再生骨料混凝土的强度相比普通混凝土要低，大量实验数据表明，再生骨料混凝土的抗压强度相比普通混凝土降低5%～30%；再生骨料弹模低，对混凝土收缩的约束作用小，且同强度等级混凝土，采用再生骨料所需水泥用量大，致使再生骨料混凝土的收缩和徐变大于普通混凝土，全部取代天然骨料后的再生骨料混凝土，其干缩徐变量可增加40%～80%；再生骨料孔隙率高的特性降低了混凝土的密实度和抗渗性，降低了其耐久性[5]。

5 自修复混凝土及应用

自修复混凝土是模仿生物机体受创伤后的再生、恢复机理，在混凝土中掺入某些特殊的组分或修复装置，对损伤破坏具有自修复和再生功能的混凝土，是一种智能材料。根据内部修复方式的不同，自修复混凝土可以分为被动自修复混凝土和主动自修复混凝土[6]。被动修复混凝土是指在受到损伤时，预放含粘结剂的空心胶囊、空心玻璃纤维或液芯光纤等破裂，粘结剂流到损伤处，使混凝土裂缝重新愈合。常用的修复胶粘剂有缩醛高分子溶液、氯丁橡胶、水玻璃、环氧树脂胶粘剂等。主动修复混凝土是在混凝土原有组分基础上加入智能型组分，使混凝土具有自感知和自修复特性，常见的主动修复材料为形状记忆合金。

智能混凝土目前主要用于结构裂缝修补、变形监测等方面，能够有效提高结构物安全性和耐久性。

6 结语

特种混凝土还有很多，如碾压混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、自密实混凝土等，限于篇幅未能一一介绍。虽然特种混凝土具有自身独特的优点，但是需要明晰的是，特种混凝土不可能代替普通混凝土地位，根据实际工程的需要择优选择相应的特种混凝土是目前特种混凝土工程应用的适宜方式。也期待科研工作者不断开发出更多的特种混凝土，解决工程需求，促进工程建设的进一步发展。

[1] 王震宇，陈松来，袁 杰.活性粉末混凝土的研究与应用进展[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] 张贤超，尹 健，池 漪.透水混凝土性能研究综述[J].混凝土,2010(12):47-50.

[4] 刘数华.高性能再生骨料混凝土试验研究[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版)，2009，25(2):262-266.

[5] 邓宗才，王现卫，李建辉.再生骨料混凝土研究述评[J].山东建材，2006(1):59-63.

[6] 邢 锋，倪 卓.自修复混凝土系统的研究进展[J].深圳大学学报,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，工程师

1009-6825(2015)14-0112-02

TU528

A