几种特种混凝土性能浅析

　　一、聚合物混凝土
　　聚合物混凝土是由有机聚合物、无机胶凝材料和骨料结合而成的新型混凝土，常用的有以下两类。
　　1、聚合物浸渍混凝土（PIC）
　　将已硬化的混凝土干燥后浸入有机单体中，用加热或辐射等方法使混凝土孔隙内的单体聚合，使混凝土与聚合物形成整体，称为聚合物浸渍混凝土。
　　由于聚合物填充了混凝土内部的孔隙和微裂缝，从而增加了混凝土的密实度，提高了水泥与骨料之间的粘结强度，减少了应力集中，因此具有高强、耐蚀、抗冲击等优良的物理力学性能。与基材（混凝土）相比，抗压强度可提高2～4倍，一般可达150MPa。
　　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。
　　聚合物浸渍混凝土适用于要求高强度、高耐久性的特殊构件，特别适用于输送液体的有筋管道、无筋管和坑道。
　　2、聚合物水泥混凝土（PCC）
　　聚合物水泥混凝土是用聚合物乳液拌和水泥，并掺入砂或其他骨料而制成。生产工艺与普通混凝土相似，便于现场施工。
　　聚合物可用天然聚合物（如天然橡胶）和各种合成聚合物（如聚醋酸乙烯、苯乙烯、聚氯乙烯等）。矿物胶凝材料可用普通水泥和高铝水泥。
　　通常认为，在混凝土凝结硬化过程中，聚合物与水泥之间没有发生化学作用，只是水泥水化吸收乳液中水分，使乳液脱水而逐渐凝固，水泥水化产物与聚合物互相包裹填充形成致密的结构，从而改善了混凝土的物理力学性能，表现为粘结性能好，耐久性和耐磨性高，抗折强度明显提高，但不及聚合物浸渍混凝土显著，抗压强度有可能下降。
　　聚合物水泥混凝土多用于无缝地面，也常用于混凝土路面和机场跑道面层和构筑物的防水层。
　　二、纤维混凝土
　　纤维混凝土是以混凝土为基体，外掺各种纤维材料而成。掺入纤维的目的是提高混凝土的抗拉、抗弯、冲击韧性，也可以有效改善混凝土的脆性性质。
　　常用的纤维材料有钢纤维、玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维和合成纤维等。所用的纤维必须具有耐碱、耐海水、耐气候变化的特性。国内外研究和应用钢纤维较多，因为钢纤维对抑制混凝土裂缝的形成，提高混凝土抗拉和抗弯、增加韧性效果最佳，但成本较高，因此，近年来合成纤维的应用技术研究较多，有可能成为纤维混凝土主要品种之一。
　　在纤维混凝土中，纤维的含量，纤维的几何形状以及纤维的分布情况，对其性质有重要影响。以钢纤维为例：为了便于搅拌，一般控制钢纤维的长径比为60～100，掺量为0.5%～1.3%（体积比），尽可能选用直径细、截面形状非圆形的钢纤维，钢纤维混凝土一般可提高抗拉强度2倍左右，抗冲击强度提高5倍以上。
　　纤维混凝土目前主要用于复杂应力结构构件、对抗冲击性要求高的工程，如飞机跑道、高速公路、桥面面层、管道等。随着纤维混凝土技术的提高，各类纤维性能的改善，成本的降低，在建筑工程中的应用将会越来广泛。
　　三、防辐射混凝土
　　能遮蔽x、γ射线等对人体有危害的混凝土，称为防辐射混凝土。它由水泥、水及重骨料配制而成，其表观密度一般在3000kg/m³以上。混凝土愈重，其防护x、γ射线的性能越好，且防护结构的厚度可减小。但对中子流的防护，除需要混凝土很重外，还需要含有足够多的最轻元素--氢。
　　配制防辐射混凝土时，宜采用胶结力强、水化结合水量高的水泥，如硅酸盐水泥，最好使用硅酸锶等重水泥。采用高铝水泥施工时需采取冷却措施。常用重骨料主要有重晶石（BaSO₄）、褐铁矿（2Fe₂O₃·3H₂O）、磁铁矿（Fe₃O₄）、赤铁矿（Fe₂O₃）等。另外，掺入硼和硼化物及锂盐等，也能有效改善混凝土的防护性能。
　　防辐射混凝土主要用于原子能工业以及应用放射性同位素的装置中，如反应堆、加速器、放射化学装置、海关、医院等的防护结构。
　　四、彩色混凝土
　　彩色混凝土，也称为面层着色混凝土。通常采用彩色水泥或白水泥加颜料按一定比例配制成彩色饰面料，先铺于模底，厚度不小于10mm，再在其上浇筑普通混凝土，这称为反打一步成型。也可冲压成型。除此之外，还可采取在新浇混凝土表面上干撒着色硬化剂显色，或者采用化学着色剂渗入已硬化混凝土的毛细孔中，生成难溶且抗磨的有色沉淀物显示色彩。
　　彩色混凝土目前多用于制作路面砖，有人行道砖和车行道砖两类，按其形状又分为普通型砖和异型砖两种。路面砖也有本色砖。普型铺地砖有方形、六角形等多种，它们的表面可做成各种图案花纹，异型路面砖铺设后，砖与砖之间相互产生联锁作用，故又称联锁砖。联锁砖的排列方式有多种，不同排列则形成不同图案的路面。采用彩色路面砖铺路面，可形成多彩美丽的图案和永久性的交通管理标志，具有美化城市的作用。
　　五、碾压式水泥混凝土
　　碾压式水泥混凝土是以较低的水泥用量和很小的水灰比配制而成的超干硬性混凝土，经机械振动碾压密实而成，通常简称为碾压混凝土。这种混凝土主要用来铺筑路面和坝体，具有强度高、密实度大、耐久性好和成本低等优点。
　　1、原材料和配合比
　　碾压混凝土的原材料与普通混凝土基本相同。为节约水泥、改善和易性和提高耐久性，通常掺大量的粉煤灰。当用于路面工程时，粗集料最大粒径应不大于20mm，基层则可放大到30～40mm。为了改善集料级配，通常掺入一定量的石屑，且砂率比普通混凝土要大。
　　碾压混凝土的配合比设计主要通过击实试验，以最大表观密度或强度为技术指标，来选择合理的集料级配、砂率、水泥用量和最佳含水量（其物理意义与普通混凝土的水灰比相似），采用体积法计算砂石用量，并通过试拌调整和强度验证，最终确定配合比。并以最佳含水率和最大表观密度值作为施工控制和质量验收的主要技术依据。
　　主要技术性能。
　　（1）强度高：碾压混凝土由于采用很小的水灰比（一般为0.3左右），集料又采用连续密级配，并经过振动式或轮胎式压路机的碾压，混凝土具有密实度和表观密度大的优点，水泥胶结料能最大限度地发挥作用，因而混凝土具有较高的强度，特别是早期强度更高。如水泥用量为200kg/m³的碾压混凝土抗压强度可达30MPa以上，抗折强度大于5MPa。
　　（2）收缩小：碾压混凝土由于采用密实级配，胶结料用量低，水灰比小，因此混凝土凝结硬化时的化学收缩小，多余水分挥发引起的干缩也小，从而混凝土的总收缩大大下降，一般只有同等级普通混凝土的1/2～1/3左右。
　　（3）耐久性好：由于碾压混凝土的密实结构，孔隙率小，因此，混凝土的抗渗性、耐磨性、抗冻性和抗腐蚀性等耐久性指标大大提高。