毕业论文浅谈新型混凝土.docx

1、目录一、高性能混凝土概述2二、高性能混凝土在建筑工程中的应用32.1高性能混凝土特性32.2高性能混凝土的应用研究4三、纤维增强混凝土的种类53.1钢纤维混凝土53.2玻璃纤维混凝土63.3聚丙烯纤维混凝土63.4碳纤维混凝土73.5聚乙烯醇纤维73.6玄武岩纤维混凝土7四、纤维增强混凝土的性能84.1纤维对混凝土基体的作用84.2钢纤维混凝土的基本性能94.3聚丙烯纤维混凝土的主要性能104.4玻璃纤维混凝土的性能优势114.5碳纤维混凝土的性能124.6玄武岩纤维混凝土的主要特性134.7干硬性混凝土特性16五、结论18七、致谢19八、参考文献19摘要当前，现代水泥工业、水泥加工工艺和施工

2、技术飞快发展，凝土材料品种不断增多，因此新型混凝土材料在工程建设中的地位显得日益重要。本论文基于各类新型混凝土，阐述了高性能混凝土的特点，并探讨了其在建筑工程中的应用。普通的混凝土材料系由胶结材料（石灰、水泥）、细骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水所组成。在性能及其应用与发展的普通混凝土基础上，根据添加材料和施工工艺的不同，派生出名目繁多、性能特异、用途不一的新型混凝土，本文以高性能新型混凝为例，探讨了其在建筑工程领域中的应用。关键词：土建工程；新型混凝土材料；新型混凝土基础知识浅谈新型混凝土当前，现代水泥工业、水泥加工工艺和施工技术飞快发展，凝土材料品种不断增多，因此新型混凝土材料在工程建设中

3、的地位显得日益重要。本论文基于各类新型混凝土，阐述了高性能混凝土的特点，并探讨了其在建筑工程中的应用。普通的混凝土材料系由胶结材料（石灰、水泥）、细骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水所组成。在性能及其应用与发展的普通混凝土基础上，根据添加材料和施工工艺的不同，派生出名目繁多、性能特异、用途不一的新型混凝土，本文以高性能新型混凝为例，探讨了其在建筑工程领域中的应用。一、高性能混凝土概述混凝土技术发展已有170多年的历史，在缓慢的发展过程中，曾出现几次变革，那就是1919年发现了水灰比定理，1938年发现了引气剂，60年代初出现高效减水剂。目前，混凝土技术发展又处在一个变革时期。新型外加剂和胶凝材料

4、的出现使既有良好的工作性，又有优异的力学性能和耐久性能的混凝土的生产成为现实。这种新型混凝土称为高性能混凝土（High Performance Concrete），简称HPC。HPC的应用将对混凝土建筑施工技术和混凝土结构性能起重要作用。因此，美国、日本、英国、法国、加拿大、挪威等国都将HPC作为跨世纪的新材料，投入大量人力物力进行研究和开发。20世纪80年代以来，一些发达国家相继研制成功高性能混凝土（以下称HPC），使混凝土进入了高科技时代，日益受到国际材料界和工程界的重视。很多国家把HPC作为跨世纪的新材料加以研究与利用，使其成为当代混凝土研究和应用领域中的一个热点。HPC组成材料包括水泥

5、、粗细集料、多种矿物掺合料、水和超塑化剂，其组成和配比要比普通混凝土复杂，要求也高得多。HPC的优点体现在：1由于HPC的高强（60Mpa100MPa）和超高强（IOOMPa）特性，可使混凝土结构尺寸大大减少，从而减轻结构自重和对地基的荷载，并减少材料用量，增加使用空间，大幅度的降低工程造价。2由于HPC具有高工作性，可以减轻施工劳动强度，节约施工能耗。3HPC的高耐久性可增加对恶劣环境的抵御能力，延长建筑物的使用寿命，减少维修费用及对环境带来的影响，具有显著的社会和经济效益。二、高性能混凝土在建筑工程中的应用为了分析高性能混凝土在建筑工程中的应用，笔者首先从高性能混凝土的特性来了解高性能混凝

6、土。2.1高性能混凝土特性1新拌混凝土的工作性。新拌混凝土的工作性是一个综合指标，如流动性、可泵性、填充性、均匀性等。HPC要求新拌混凝土具有大流动性（坍落度20cm25cm）及流动度经时损失小，以满足混凝土集中搅拌、运输、泵送、浇注的工艺要求。甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平，即好的填充性。最终得到均匀稳定的混凝土。这些要求是普通混凝土难以满足的。与普通混凝土相比，HPC的组分复杂，多种掺合料与超塑化剂配合使用，其目的是通过这些组分来调整性能。其中最关键的技术之一是超塑化剂及其组成。单一成分的超塑化剂（如萘系和三聚氰胺系高效减水剂）虽然对水泥浆有强的分散作用，减水率高达18以上，但并不能满

7、足HPC对工作性的全部要求。因为单一成分的超塑化剂（SP）难以解决坍落度损失、离析分层等问题。因此，必须将高效减水剂与缓凝剂、引气剂、稳定剂等组成复合超塑化剂（CSP）才能较全面满足HPC对工作性的要求。2硬化混凝土的性能。现代建筑向高层化、大跨度方向发展，因此促进了高强HPC的研究和开发。在高层建筑中，混凝土强度是对应于柱子的轴力。可以说建筑物的层数是由所使用的混凝土强度来决定的。2530层的建筑物要使用强度36MPa42MPa的混凝土，3035层要42MPa48MPa，更高层的建筑就需要更高强的混凝土，如60层需用100MPa。目前建筑物设计和施工以3035层（高度约lOOm）居多。因此，

8、上述讨论的强度范围60MPa120MPa的HPC是目前研究和今后发展的方向，而大量使用的强度标号是C40混凝土。在此情况下，配合比设计可以参照普通混凝土的方法，但是主要组成材料和性能应满足HPC的要求。HPC可能比普通混凝土要耐久得多，这是因为在设计配合比时，就考虑到耐久性问题。特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小、水化放热低，因而提高了混凝土抗裂缝能力，无初始结构缺陷。硬化后的混凝土密实、渗透性低。这些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高，最终得到耐久性好的混凝土。2.2高性能混凝土的应用研究据悉，全世界每年混凝土用量可达90亿吨，规模之大、耗资之巨、应用之广，作为现代工程主要材料的地位依然不

9、被撼动。混凝土用于工程结构至今已有170多年历史了，纵观混凝土技术的发展进程，其发展主要遵循复合化、高强化、高性能化三大技术路线长期以来，人们过分注重于混凝土的力学性能，主要集中在提高混凝土的强度上，以搞压强度的比例关系来代表其性能的优劣，而对影响混凝土耐久性则重视不够，从而导致了许多工程结构的开裂，甚至崩塌。例如，1980年3月，北海Stavanger近海钻井平台Alexander Kjell号突然破坏；乌克兰境内的切尔诺贝利核电站的泄漏；日本的一些钢筋混凝土桥梁，投入不到20年因不能使用而被炸毁；辽宁盘锦辽河大桥的断毁等等。此外，由于混凝土耐久性不高，致使混凝土工程的维修费急剧增大。如何延

10、长混凝土的使用寿命，发展高性能混凝土势在必行。2001年10月用高性能混凝土成功浇捣的航站楼工程第一块大面积楼板，为浇筑量约800m3的主楼南区二层楼板。该楼板呈长条型，宽约20m，长约80m，厚500mm，浇筑前沿楼板长度方向由南往北布置2条施工泵管，分别提供泵送混凝土。施工浇筑时，投入混凝土生产线2条、混凝土搅拌车22台、混凝土泵机2台，施工用时14h，施工过程顺利。其后，在检查认可了这种新型混凝土抗裂性以及总结了它的施工养护经验的基础上，陆续浇捣了其它的大面积楼板，整个航站楼施工补偿收缩纤维混凝土总量超过4万m3。经检验，所有应用补偿收缩纤维混凝土施工的楼板强度均达到设计要求，没有发现任

11、何明显的肉眼可见裂缝，抗裂效果得到各方认可和好评。早在1992年，吴中伟首次将高性能混凝土介绍到国内。如今，我国高性能混凝土的研究、应用发展迅速。我国是生产和使用混凝土的大国，混凝土的质量在不断地提高，涉足高性能混凝土的研究和应用还是近10年的事。随着高性能混凝土的优越性不断地得到认可，混凝土应用技术的进步，城市建设速度的加快，高性能混凝土获得了迅速发展。高性能混凝土在实际工程中获得了越来越广泛的应用，尤其是在高层建筑、大跨度桥梁、海上采油平台、矿井工程、海港码头等工程中的应用日益增多。例如：上海金茂大厦（C60）、北京静安中心大厦（C80）、辽宁物产大厦（C80）、南京希尔顿国际大酒店（C3

12、0和C50）、长春国际商贸城（C55）、广州虎门大桥（C50）、上海杨浦大桥（C50）等都是应用的典范。全国很多研究单位已经研制出普通泵送高性能混凝土、大掺量粉煤灰高性能混凝土、高流态自密实高性能混凝土、纤维增加高性能混凝土、轻骨料高性能混凝土、水下不分散高性能混凝土港工与海工高性能混凝土、高抛纤维高性能混凝土等等，研制出C30-C80的各种强度等级的高性能混凝土和完备的混凝土耐久性检测设备，以及掌握了配套的施工成套技术和各种混凝土耐久性检测技术等。其中具有优异耐久性的C30高性能混凝土即将在地质条件复杂的深圳地铁工程中大规模使用。三、纤维增强混凝土的种类纤维混凝土通常指以水泥净浆、砂浆或者混

13、凝土为基体，以非连续的短纤维或者连续的长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料。通常所说的混凝土大多数是以水泥作为基材的建筑材料，但广义概念下的混凝土也可以由水泥外的其它材料作为粘结材料，例如沥青混凝土。自人类开始采用水泥混凝土作为建筑材料的时候开始，就在探索向其中加入各种各样的纤维。20世纪50年代以来，世界上许多工业发达国家关于纤维混凝土的研究取得了明显的成就，其中包括：钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和碳纤维混凝土等，此外，还开始了对聚乙烯醇纤维混凝土和玄武岩混凝土等的研究。3.1钢纤维混凝土钢纤维混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete，简写为SFR

14、C）就是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维，常用的有：切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善，使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料，从而改善了结构使用的寿命，对节省工程造价等具有重要的经济效益和社会效益。3.2玻璃纤维混凝土玻璃纤维是玻璃纤维增强混凝土（GRC）的肋筋材料，属于无机纤维。20世纪40年代，欧洲最早开始研究玻璃纤维混凝

15、土，当时采用的玻璃纤维一般是中碱玻璃纤维，将其掺入到普通硅酸盐水泥（pH12.5）中时，纤维受到水泥的腐蚀，从而丧失原有抗拉强度，失去混凝土的增强效果，因此玻璃纤维混凝土在土木工程上的应用受到阻碍。因此，需要发展一种具有耐碱能力的玻璃纤维混凝土。60年代末，耐碱玻璃纤维研究成功，随之进行了大量抗碱玻璃纤维混凝土特性的试验研究。70年代初以来，耐碱玻璃纤维在美国得到推广和应用。随后在工程中得到了大量的应用，成为一种成熟的建筑装饰材料。90年代以后，GRC开始被引进到中国大陆，得到了一定的发展。3.3聚丙烯纤维混凝土聚丙烯纤维是一种经特殊工艺进行纺丝、切断、亲水处理后生产的高强度束状单丝纤维，它主

16、要通过改变混凝土的物理力学性能来达到改变混凝土内部结构的效果。聚丙烯纤维并不改变混凝土中各种材料的化学性能和构成，且与混凝土有良好的亲和性，可以很好地与混凝土材料混合，而且能够在混凝土中均匀分布。由于聚丙烯纤维同混凝土中水泥基体有紧密的结合力，能在混凝土中形成一种均匀的乱向支持体系，所以它渗入混凝土能产生有效的三维加强效果，就像在混凝土中加入了大量的微小细筋从而提高了混凝土的整体性。由于纤维以单位体积内少量均匀分布于混凝土内部，故微裂缝在发展的过程中必遭遇到纤维的阻挡，消耗了能量，难以进一步发展，从而阻断裂缝达到了抗裂的作用。纤维的加入犹如在混凝土中掺入巨大数量的微细筋，这些纤维筋抑制了混凝土

17、开裂的进程，提高了混凝土的断裂韧性，而这些单靠加强钢筋是不能实现的。3.4碳纤维混凝土碳纤维是在20世纪60年代研制出的一种高性能纤维，具有密度小、抗拉强度与弹性模量高、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、与混凝土粘结良好、导电性好于热膨胀系数小等诸多优点。而碳纤维混凝土比普通混凝土具有更高的抗拉、抗折强度，并具有良好的冲击性、抗疲劳性能和阻裂性能。因而碳纤维是目前较为理想的增强混凝土的纤维，但由于碳纤维成本较高，应用受到一定的限制。3.5聚乙烯醇纤维聚乙烯醇（PVA）纤维是一种化学纤维，具有良好的亲水性，纤维表面能够吸附少量自由水，与水泥基体的粘结强度很高；而聚丙烯（PP）等合成纤维表面疏水性，其界面粘

18、结强度比PVA纤维低。日本生产的PVA纤维，分散性能很好，对混凝土施工性能几乎没有影响。PVA纤维本身具备较高的强度和弹性模量，它不仅能够有效抑制混凝土早期的塑性裂缝，而且可以提高混凝土的韧性及抗冲击性能，同时改善混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化性能、耐磨性能，从而提高混凝土的耐久性。PVA纤维混凝土最早是由V.C.Li于1992年在美国密歇根大学研究制成的，被称为ECC，它是一种高延性的纤维增强水泥基复合材料，是基于微观力学原理优化设计的具有伪应变硬化特性和多缝开裂特征的一种新型土木工程材料，其纤维掺量一般在2%左右，拉应变在2%5%，是普通混凝土的几百倍，抗压强度配合比可高达7080MPa。

19、3.6玄武岩纤维混凝土玄武岩纤维是一种新的混凝土增强材料，由纯天然的火山岩（含玄武岩）矿石经高温熔融、拉丝而成，是典型的硅酸盐纤维，具有天然的相容性和优越的力学性能。在混凝土中掺加乱向短切玄武岩纤维后，混凝土的强度及抗断裂性能会得到明显改善，同时，提高混凝土的抗渗性、抗冻性和抗收缩性。无机的玄武岩纤维与有机的聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维纤维相比，抗老化的性能更好，因此，玄武岩纤维混凝土是一种有代表性的高性能混凝土，其耐久性和长期性能的改善，可以拓宽用于港口、深水码头、跨海大桥以及严寒地区等四、纤维增强混凝土的性能4.1纤维对混凝土基体的作用将纤维掺入混凝土中使得混凝土性能发生明显的改善，将纤维混凝

20、土的特点归纳如下：（1） 与普通混凝土相比，纤维混凝土的抗拉强度、弯拉强度（又称折断模量、抗弯强度、抗折强度）、抗剪强度均有提高，尤其是对于高弹模纤维混凝土或高含量纤维混凝土提高的幅度更大。（2） 纤维在基体中可明显降低早期收缩裂缝，并可降低温度裂缝和长期收缩裂缝，阻止水泥基体原有缺陷（微裂缝）的扩展并有效延缓新裂缝的出现。（3） 纤维混凝土的收缩变形和徐变变形较基体混凝土有一定程度的降低。（4） 纤维混凝土的抗压疲劳和弯拉疲劳性能，以及抗冲击和抗爆裂性能显著提高。（5） 高弹模纤维增强混凝土用于钢筋混凝土和预应力混凝土构件，可显著提高构件的抗剪强度、抗冲切强度、局部受压强度和抗扭强度并延缓裂

21、缝出现，降低裂缝宽度，提高构件的裂后刚度，提高构件的延性。（6） 由于纤维可降低混凝土微裂缝和阻止宏观裂缝扩展，故可使其耐磨性、耐空蚀性、耐冲刷性、抗冻融性和抗渗性有不同程度的提高;使侵蚀介质浸入基体的速率降低，对钢筋混凝土构件中钢筋的防腐蚀有利。（7） 某些特殊纤维配制的混凝土，其热学性能、电学性能耐久性能较普通混凝土也有变化。如碳纤维混凝土导电性能显著提高，并具有一定的“压阻效应”;低熔点的合成纤维配制的纤维混凝土在火灾环境下，细微纤维熔化可降低混凝土的爆裂。在混凝土中，并非所有的纤维都能起到完全相同的作用，这是由于不同的纤维分别具有的个性所决定的，例如纤维的弹性模量。另一方面，这些纤维也

22、有共性，例如所有纤维在混凝土中都能起到一定的抗裂作用。4.2钢纤维混凝土的基本性能钢纤维的主要性能包括抗拉强度与黏结强度。试验表明，由于普通钢纤维混凝土主要是因钢纤维拔出而破坏，并不是因钢纤维拉断而破坏，,因此钢纤维的抗拉强度一般能满足使用要求，,而其与混凝土基体界面的黏结强度是钢纤维混凝土性能的主要因素。黏结强度除与基体的性能有关外，就钢纤维本身而言，与钢纤维的外形和截面形状有关。国内外对钢纤维的作用机理和钢纤维混凝土的基本性能做了大量的研究并作归纳，具体的研究内容如下：（1）强度和重量的比值增大。这是纤维混凝土具有优越经济性的重要指标，也是它具有广阔应用前景的重要保证；抗拉强度和主要有主拉

23、应力控制的抗剪、抗弯、抗扭强度明显提高。当纤维掺量在1%2%范围内，抗拉强度提高25%50%，抗弯强度提高30%80%，用直接双面试验所测定的抗弯强度提高50%100%。抗压强度提高幅度较小，一般在025%。（2）变形性能明显改善。钢纤维对混凝土抗压弹性模量影响不显著，受拉弹性模量随纤维掺量的增加约提高020%。钢纤维对混凝土的韧性比素混凝土大大提高。在通常的纤维掺量下，抗压韧性可提高27倍，抗弯韧性可提高几倍到几十倍；弯曲冲击韧性可提高24倍，板式试验落锤法击碎试验所测得的冲击韧性可提高几倍到几十倍。（3）抗收缩和徐变性能有所提高。钢纤维混凝土的收缩值随着掺量的增加而有所降低。例如，掺量为1

24、.5%（长径比为50）的钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低7%9%。持续荷载下钢纤维混凝土的受压徐变比相同条件的普通混凝土有所降低。（4）抗裂和抗疲劳性能有较大改善。由于钢纤维对混凝土的阻裂作用，钢纤维混凝土比素混凝土具有更好的软化性能和抗疲劳性能。（5）具有较好的物理耐久性和化学耐久性。钢纤维混凝土在各种物理因素作用下的耐久性一般来说都有不同程度的提高，其中耐久性、耐热性和抗蚀性有显著提高，抗渗性能与普通混凝土相比没有明显提高变化。掺有1.5%的钢纤维混凝土经150次冻融循环，其抗压和抗弯强度下降约20%，而其他条件相同的普通混凝土却下降60%以上，经过200次冻融循环，钢纤维混凝土试件仍

25、保持完好。掺量为1%、强度等级为CF35的钢纤维混凝土耐磨损失比普通混凝土降低30%。掺有2%钢纤维高强混凝土抗气蚀能力较其他条件相同的高强混凝土提高1.4倍。钢纤维混凝土在空气、污水和海水中都呈现良好的耐腐蚀性，暴露在污水和海水中5年后的试件碳化深度小于5mm，只有表层的钢纤维产生锈斑，内部钢纤维未锈蚀，不像普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀后，锈蚀层体积膨胀而将混凝土胀裂。4.3聚丙烯纤维混凝土的主要性能在混凝土里掺加一定量的聚丙烯纤维后，聚丙烯纤维在混凝土内形成了一种加强系统，大大地改善了普通混凝土的性能：（1）提高了混凝土的抗裂性。塑性状态的混凝土强度极低，而刚浇灌后的混凝土，常常表面失水较大，

26、使混凝土发生塑性收缩而出现裂缝。硬化的混凝土由于存在干燥收缩、温度收缩和碳化收缩，内部会产生各种收缩拉应力，当混凝土结构内产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生大量裂缝。而聚丙烯纤维加入混凝土中后，就有大量的单丝纤维均匀地分布于混凝土中，并在混凝土内部构成了均匀的三维乱向支撑体系，从而使收缩变形引起的微裂缝，在产生过程中遭遇到纤维的阻挡，能量被消耗后微裂缝就难以进一步发展。（2）提高混凝土的抗渗性。掺入聚丙烯纤维可以大幅度提高水泥基材的抗渗性。掺加大量纤维，可有效抑制早期干缩裂纹及连通裂缝的产生，减少了收缩裂缝；均匀分布且彼此相粘连的大量纤维同时起到了骨料的作用，阻断了混凝土中的毛

27、细管，使水分迁移困难，大大提高了混凝土的抗渗透能力。（3）提高混凝土的均质性。混凝土在浇灌后，常常会发生离析现象，即比重较大的骨料下沉与水泥砂浆有所分离，同时混凝土表面出现析水，并因此降低了混凝土的均质性，使混凝土上、下部位的性能出现差异，严重时还会使混凝土出现裂缝。而在混凝土中掺加适量聚丙烯纤维后，均匀分布于混凝土中的纤维，可以起到承托作用并阻止上述离析现象的发生，从而保证了混凝土的均质性。（4）提高混凝土的抗冲击。聚丙烯纤维的弹性模量较低，其断裂伸长率大于混凝土的断裂伸长率，故纤维的掺入提高了混凝土的延性，改善了混凝土的变形性能，而且聚丙烯纤维增强了混凝土介质的连续性，减小冲击波被阻断引起

28、的局部应力集中现象。当混凝土受冲击荷载作用时，纤维起到了阻止混凝土中裂缝扩散与发展的作用，从而改善了混凝土的整体性能，使混凝土的抗疲劳性有很大增强。 （5）聚丙烯纤维混凝土除了组成材料水泥浆体和粗细骨料对耐磨性的贡献外，纤维的阻裂效应，使和混凝土在磨损过程中始终保持其整体性。纤维的连续作用又使骨料之间不至于破损，保证了聚丙烯纤维混凝土内部结构的连续性，而材料的整体性直接增强了其抵抗微切削磨损破坏的能力，因此，聚丙烯纤维掺入混凝土中，对于提高混凝土本身的耐磨性有很大帮助。（6）聚丙烯纤维混凝土的抗压强度与普通混凝土相当，抗弯强度因混凝土的延性而有一定的增加。纤维对混凝土的力学性能的最大改变，不是

29、旨在提高其抗压、抗弯等强度指标，而是极大限度地提高了混凝土的断裂能、延展性。4.4玻璃纤维混凝土的性能优势（1）较好的力学性能。用耐碱玻璃纤维增强混凝土，可使混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击、耐磨性、弯曲疲劳等性能得到较大地改善。（2）优良的防裂抗渗功能。由于耐碱玻璃纤维的单丝直径仅为11mm15mm，与其他纤维相比具有较大的比表面积，因而同等质量的耐碱玻璃纤维可以握裹更多的水泥基材料，与水泥基体有更紧的结合力，同时纤维在水泥基体内部形成一种均匀的三维乱向分布支撑体系，从而产生一种有效的加强效果，防止微裂缝的产生与扩展，达到抗渗防渗的目的，典型的应用为玻璃纤维喷射混凝土，它喷射在开炸石渠凹凸不平的石

30、壁裂隙上，将裂隙全部封闭，堵塞渗水通道，起到较好的防渗堵漏作用。这种方法具有适用性和施工可行性，经实际工程考验，未出现起壳或脱落现象，具有较好的社会效益和经济效益。（3）优越的耐火，抗冻，耐温度、湿度变化性能以及耐久性。耐碱玻璃纤维是一种完全不燃烧的材料，软化点为860，其使用环境温度范围大，可抗冻融循环100次以上，有适应骤冷骤热、干湿交替的能力。中国建筑材料科学研究院研究表明，由耐碱玻璃纤维与混凝土复合制成的GRC试件，加速老化试验360d的保留率为88.5%以上，而从扫描电镜照片中看出这种被加速老化试验一年后的玻璃纤维，表面仍然比较光滑，粘附物很少，没有明显被侵蚀。根据其极缓慢的下降趋势

31、，可以预测，耐碱玻璃纤维增强水泥混凝土制品的安全期超过100年。（4）绿色环保。耐碱玻璃纤维原材料来源于硅酸盐类矿物质，不产生有害气体，对人体、大气无害;生产玻璃纤维混凝土的工厂和建筑工地的单纯的废物可直接加以利用，也可用它作为混凝土中人工集料，尤其是在没有足够或合适集料的地区；这种废料还适用于制成混凝土砾石，还可用于生产空心混凝土砌块，因而不需要消耗自然资源；回收的材料也可用作建造道路的防冻层或承重层。这些充分说明了玻璃纤维混凝土是一种绿色环保的优良建材。4.5碳纤维混凝土的性能（1）碳纤维对混凝土力学性能的改善。CFRC中乱向分布的碳纤维主要作用是：阻止混凝土内部微裂缝的扩展并阻滞宏观裂缝

32、的发生和发展。因此，对于其抗拉强度和主要由主拉应力控制的抗剪、抗弯、抗扭强度等均有明显改善；同时提高机体的抗变形能力，从而改善其抗拉、抗弯和抗冲击韧性。碳纤维体积分数1.18%时，CFRC试件劈裂拉伸强度提高122%，按复合规则，碳纤维的增强作用应随水泥中纤维含量的增大而增加，在碳纤维的重量百分含量小于5%时，这个关系几乎是线性的，含量再增加时，碳纤维难以在基体中分散均匀，不能起到增强效果，甚至使CFRC抗拉强度降低。碳纤维含量小于5%，试件抗折强度随纤维含量增加而增加。在沥青基碳纤维增强轻骨料混凝土研究中，当碳纤维重量百分含量为3.3%时，CFRC试样的抗折强度（8.6MPa）是未增强试样（

33、3.9MPa）的2.2倍。CFRC的抗折破坏亦显示更高的破坏韧性，抗冲击性能（用疲劳冲击能量表示时）是未增强试样的10倍左右（如采用热水养护，可提高约25倍）。碳纤维对混凝土抗压强度提高不多，有时还略有下降，但在基体中加入超细颗粒（如硅粉）可使CFRC的抗压强度明显增加，掺有10%硅粉的CFRC是基体抗压强度的4倍。此外，CFRC还具有良好的耐化学腐蚀性、抗渗透性、耐磨性、耐干缩性及耐久性。（2）碳纤维对混凝土电学性能的改善。混凝土材料是不导电的，碳纤维具有良好的导电性，在混凝土中掺入适量的碳纤维，不仅可显著提高其强度和韧性，而且由碳纤维和碳纤维之间未水化的水泥颗粒、水化产物、缺陷裂纹等阻隔所

34、形成的势垒构成了具有一定电阻的导电网络，可使其电阻率下降四个数量级，具有显著的导电性能。更为重要的是，材料电导率所受应力及温度的变化而呈有规律的变化，且具有电热（由电产生热）、电力（由电产生变形）效应。4.6玄武岩纤维混凝土的主要特性玄武岩纤维增强混凝土（basaltfiberreinforcedconcrete，BFRC）就是将玄武岩连续纤维或不连续纤维按合理的用量和适当的方式掺入混凝土中，而形成的一种新型混凝土复合材料。在土木工程领域，为了改善混凝土的脆性大、易开裂和耐腐蚀性能差等弊端，利用玄武岩纤维的力学和功能性，用混凝土作基体制成玄武岩纤维增强混凝土材料，这充分体现了混凝土复合材料“性

35、能与经济效应超叠加”的设计思想。将玄武岩纤维合理地掺入混凝土中，可在保留混凝土抗压强度高等优点的同时，大大增加其抗拉、耐磨和抗冲击等性能，可在混凝土工程中起到加固补强、增强增韧、延长使用寿命等作用。玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，具有天然的相容性，用它与水泥混凝土和砂浆拌和时很容易分散，因此，新拌玄武岩纤维混凝土体积稳定，且和易性较好。与普通混凝土相比，玄武岩纤维混凝土还具有优越的耐久性，扩大混凝土的使用范围。在混凝土中合理地掺入玄武岩纤维，还可以提高混凝土的抗冲击性能，降低其脆性，改善混凝土的力学性能。另外，由于生产玄武岩纤维的原料取自于天然的火山岩喷出岩，且原料中几乎不含有对人类健康有害的成

36、分，在如今节约资源、绿色环保、以人为本的社会，玄武岩纤维混凝土在建筑工程领域的推广也具有重大而深远的意义。（1）承载能力高抗冲击性能好。混凝土最大的缺陷就是抗拉强度低，容易收缩开裂，在冲击荷载下极易遭到破坏，破坏呈现出显著的脆性，这严重影响了建筑结构特别是一些特殊混凝土工程的安全性和可靠性。利用玄武岩纤维的高模量、耐冲击和成本低的优势，在混凝土中掺入短切玄武岩纤维，可有效地降低混凝土的脆性，提高其承载力，改善其抗裂性能和抗冲击能力。同时，由于玄武岩纤维较细，比表面积大，单位体积内纤维根数多，在混凝土内部易构成一种均匀的三维乱向分布的网络体系，这一均匀的乱向网络体系也有助于提高混凝土受冲击时对于

37、动能的吸收。试验表明，均匀分布的玄武岩纤维对于混凝土的冲击力学性能具有一定的改善效果，通过对玄武岩纤维混凝土（BFRC）和碳纤维混凝土（CFRC）冲击力学性能的对比发现：玄武岩纤维对混凝土的增强、增韧效果明显优于碳纤维，当纤维的掺量为0.1%（体积分数）时，玄武岩纤维的增强、增韧效果最佳。因此，玄武岩纤维可用于机场跑道、高速公路等经常受到冲击荷载作用的混凝土工程中，同时也可以在国防工程中发挥重要的作用。当然，对于玄武岩纤维混凝土冲击力学性能，目前研究的还相对较少，其实际应用仍需要在理论研究和工程施工等方面作大量工作。（2）加固补强性价比高。目前在混凝土结构的加固中应用比较多的新型纤维增强材料是

38、碳纤维增强塑料（CFRP）和玻璃纤维增强塑料（GFRP），其中CFRP的强度和耐腐蚀性最为理想，加固效果最好。碳纤维加固是近年来应用在土木工程中的一种新型补强技术，该技术能在不增加结构物荷重的前提下达到高效的加固目的，但碳纤维的价格太高，且我国碳纤维原丝基本上依赖进口，技术又受到美、日等国的封锁。而GFRP虽有价格上的优势，但其力学性能比碳纤维差，且有些物理性能也不够理想，从而影响了在实际工程中的应用。玄武岩纤维作为一种无机纤维材料，有着较好的物理力学性能，性价比高，受力后与混凝土也具有良好的变形协调性，可为混凝土结构的加固提供另一种新型的纤维增强材料。吴栋等的试验研究表明，对混凝土结构的加固

39、，连续玄武岩纤维片材具有与碳纤维相似的效果，有着耐腐蚀、质量轻、施工方便等优点，更具成本低、价格便宜等独特优势。所以，玄武岩纤维可替代碳纤维应用于混凝土梁、板、柱、墙等结构的加固补强和结构物的抗震加固中，发展前景十分广阔。（3）耐腐蚀性和化学稳定性可靠。目前，大量的混凝土设施包括堤坝、港口深水码头、跨海大桥、机场跑道等经常受到高湿度、酸、碱、盐类介质的作用，暴露出化学稳定性差和钢筋锈蚀等一系列问题。玄武岩纤维中含有K2O，MgO，TiO等成分，这对于提高纤维耐化学腐蚀及防水性能起到至关重要的作用。研究发现，玄武岩纤维在碱性溶液中具有独特的化学稳定性，耐酸性比ECR玻璃纤维还要好，具有明显的耐酸

40、耐碱性；另外，该纤维防水性能好，属于一级防水材料。因此，利用玄武岩纤维增强混凝土可以在提高混凝土耐腐蚀性的同时，较好地解决钢筋的锈蚀问题，从而大大提高混凝土结构的可靠性和耐久性。同时，造价与碳纤维相比却低很多，优越性十分明显。（4）良好的动态能量耗散性能。柔性纤维混凝土复合材料是上世纪80年代后期出现的一种新型材料，它主要是由新的工艺与柔性增强纤维所构成，使得混凝土的弹性增加，并且能够承受较大的变形。柔性纤维混凝土有较高的承载能力和良好的动力性能，不仅使材料在高应力下表现高强度和高刚度的行为，而且可以增大能量耗散，改善其动力性能。柔性玄武岩纤维由于具有多孔结构和排列方式的无规则性，吸波性能好，

41、对动力波的传递有良好的衰减作用，在水泥和混凝土中合理地掺入柔性玄武岩纤维，可使混凝土结构的能量耗散性能有较大程度的增长。所以，柔性玄武岩纤维可以应用在建筑结构的减振、抗震、消能以及隔音降噪中；同时，这一性能的研究对于一些特殊的混凝土防护结构的抗爆、抗冲击能力也具有重要而深远的意义。（5）独特的耐高温性能。玄武岩纤维具有突出的耐高温性能，其温度使用范围为：-269700（软化点为960），而玻璃纤维为-60450。玄武岩纤维在400下工作时，其断裂强度能够保持85%的原始强度；在600下工作时，其断裂强度仍能够保持80%。而碳纤维的抗氧化性能则较差，在300会有CO和CO产生，间位芳纶纤维的最高

42、使用温度也只有250。由此可见，玄武岩纤维增强混凝土材料具有独特的耐高温性能，可用于冶炼、发电等经常处于高温状态下的建筑结构中。同时，CBF材料超低温使用性能也比较好，在长期处于低温-196液氮介质作用后，玄武岩纤维的强度不会发生改变。因此，玄武岩纤维具有很好的抗冻融循环能力，在高原和北方寒冷地区的公路路面、机场道面和桥梁隧道等建筑设施中也具有良好的应用前景。4.7干硬性混凝土特性干硬性混凝土是指坍落度为零，显得干稠而难以流动的混凝土拌和物。由于拌和物比较干稠，不易流动，因此对流动性的表示方法，与塑性混凝土不同。塑性混凝土用坍落度表示，而干硬性混凝土则用干硬度即维勃度(s)表示。根据干硬度的大

43、小可把干硬性混凝土分成两类：普通干硬性混凝土(干硬度为30200s)和特殊干硬性混凝土(干硬度大于200s)。生产上一般多采用普通干硬性混凝土。1.快硬早强于硬性混凝土是一种快硬高强度混凝土，既能提高混凝土质量，又能节省水泥，可以广泛应用于装配式及预应力钢筋混凝土结构。干硬度较低的也可以应用在现场浇筑少筋及无筋的整体结构中。如果同时掺入减水剂，则更可以提高混凝土的强度。采用于硬性混凝土，由于减少了单位用水量，在保持水泥用量不变的情况下，等于降低了水灰比，因而可以提高混凝土强度的50%左右。当水灰比在0.4以下时，混凝土28d强度可以超出所使用的水泥标号。干硬性混凝土强度的提高，不仅表现在28d

44、强度上，同时也可以大大提高早期强度：ld可以达到28d强度的15%，3d可以达到28d强度的50/，7d可以达到28d疆度的70%。如果再适当掺入些早强剂，早期强度还可以提高的更多一些。这样，就可以在不采用其他加热养护的条件下，使混凝土达到快硬早强的目的：如果在冬季施工，采用于硬性混凝土，只要辅以简单的蓄热措施，就可以保证满足强度要求。在常温下施工，还可以起到提前拆模、增加模板周转率的目的。2.节省水泥由于干硬性混混凝土的用水量少，混凝土中的游离水分相应减少，内部留存的空隙和毛细管也随之减少，混凝土的密实性得以提高，从而可以大大提高混凝土的抗渗性和抗冻性。同时还可以提高钢筋的握裹强度，减小干缩

45、等，其他一系列物理性能，都可以得到相当的改善。在保持混凝土的强度及硬化条件不变的情况上，干硬性混凝土较塑性混凝土能节省水泥101195。干硬性混凝土与塑性混凝土不同之处归纳起来主要是：单位用水量小，塑性混凝土的用水量一般约为180kg/m3左右，而干硬性混凝土的用水量一般只有110_150kg/m3;水灰比小，配制快硬高强度的干硬性混凝土，水灰比一般都在0.5以下，有的低至0. 30甚至0. 25;砂率小，由于和易性不同于塑性混凝土，因此砂率可以减少。由于干硬性混凝土的用水量少，混凝土密实度提高。因此，干硬性混凝土具有硬化快、密实度大、强度高、水泥用量少等优点。在水泥的凝结和硬化一章中已经介绍

46、了水泥的硬化原理。当水泥与水接触后，水泥颗粒表面即与水产生水化作用，生成Ca(OH)。并溶解于水中，而且这种作用将一直进行，直到形成Ca( OH)：饱和溶液。水泥的凝结与硬化速度，则与液相中Ca(OH)：饱和溶液的形成速度密切相关。而Ca(OH)。饱和溶液的形成，一方面取决于水泥水化过程中生成的Ca(OH)。数量及速度;另一方面，则与水化的起始石灰浓度有关。前者属于水泥品种、矿物组成及硬化温度等方面的问题;后者则属于混凝土中用水量的问题。由于干硬性混凝土单位用水量少，因此，在水化过程中，Ca(OH)2饱和溶液的形成是比较快的。由于Ca(OH)：饱和溶液形成速度快，水泥的凝结与硬化乜就加快。这就

47、是干硬性混凝土硬化快和早期强度高的主要原因。3.密实度高干硬性混凝土与塑性混凝土比较，之所以能够提高强度，还应该从干硬性混凝土的组织结构来进行分析。在混凝土中，如果砂率大，水泥浆多，则骨料间的砂浆层增厚。此时，砂浆层将成为一种受荷重的材料。但由于砂浆是薄弱部分，因此混凝土强度不高。而干硬性混凝土，由于砂率小，水泥砂浆相对减少，经过强力振捣，石子在混凝土中将形成紧密的骨架，骨料间砂浆层较薄。当外荷作用时，主要由石子骨架来支承。由于石子强度高，所以混凝土强度就高。另外，由于干硬性混凝土用水量少，水灰比小，能减少析水，改善了界面区的结构，从而能增加混凝土的密实度，提高水泥浆与砂粒、水泥浆与粗骨料间的胶结强度。五、结论通过对新型混凝土的类型、性能介绍、用途、适用范围的论述。让我们大致明白新型混凝土的各种类型与作用，可以根据实际情况来选择新型混凝土，加深对新型混凝土的了解，防止以后遇到新型混凝土却不知其功能的尴尬局面。在了解新型混凝土的基础上，才能更好的运用。七、致谢本论文是在学校继续教育部刘力老师的指导下完成，感谢刘力老师的精心指导。八、参考文献1张鹏新型混凝土材料在土木工程领域中的应用J邢台职业技术学院学报，2008，（2）2俞瑞堂高性能混凝土的发展与展望J水利水电工程设计，1997，（2）3陈本沛混凝土结构理论和应用研究的理论与发展M大连：大连理工大学出版社，199419