5.6.1　高强混凝土

高强混凝土是指强度等级为不小于C60的混凝土。强度等级不小于C100的混凝土称为超高强混凝土。

1.高强混凝土的特点

高强混凝土的特点是抗压强度高、变形小；在相同的受力条件下能减小结构件截面积，降低钢筋用量；致密坚硬、耐久性能好；脆性比普通混凝土高；抗拉、抗剪强度随抗压强度的提高有所增长，但拉压比及剪压比都随之降低。主要用于混凝土桩机、预应力轨枕、电杆、大跨度薄壳结构、桥梁、输水管等。

2.高强混凝土对原材料的选择要求

配制高强混凝土所用原材料应符合以下要求：应选用强度等级不低于42.5且质量稳定的硅酸盐水泥或普通水泥；对强度等级为C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm，对强度等级高于C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm，针片状颗粒不应大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不应大于0.2%，碎石立方体抗压强度不应小于要求配制的混凝土抗压强度标准值的1.5倍；细骨料宜采用中砂，细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。

3.高强混凝土的配合比设计

高强混凝土配合比设计时，可根据现有试验资料选取基准配合比中的水灰比；水泥用量不应大于550kg／m3，水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg／m3；砂率及采用的外加剂和掺合料的品种、掺量应通过试验确定；在试配与确定配合比时，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比宜较基准配合比分别增加或减少0.02～0.03，并用不少于6次的重复试验验证，最后按强度试验结果中略高于配制强度的配合比作为混凝土配合比。

5.6.2　抗渗混凝土

抗渗等级等于或大于P6的混凝土称为抗渗混凝土，即能抵抗0.6MPa及以上的静水压力作用而不发生透水现象。

抗渗混凝土所用的原材料应满足下列要求：①粗骨料宜采用连续级配，其最大粒径不宜大于40mm，含泥量不得大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%；②细骨料的含泥量不得大于3.0%，泥块含量不得大于1.0%；③外加剂宜采用防水剂、膨胀剂、引气剂、减水剂或引气减水剂；④宜掺用矿物掺合料。

表5.29　抗渗混凝土最大水灰比（JGJ55—2000）

抗渗混凝土配合比设计应符合以下规定：每立方米混凝土中水泥（含矿物掺和料）用量不宜小于320kg；砂率宜为35%～45%；供试配用的最大水灰比应符合表5.29的规定。掺用引气剂的抗渗混凝土，其含气量宜控制在3%～5%。

抗渗混凝土配合比设计时，应增加抗渗性能试验，试配要求的抗渗水压值应比设计值提高0.2MPa。试配时，宜采用水灰比最大的配合比做试验，其试验结果应符合以下的要求：

式中　p——设计要求的抗渗等级值，例如P6级，则取P＝6；

pt——6个试件中4个未出现渗水时的最大水压值，MPa。

5.6.3　水泥粉煤灰混凝土

水泥粉煤灰混凝土是指在水泥混凝土中掺加粉煤灰组分的混凝土。

1.粉煤灰效应

粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状等特征，在混凝土中可产生下列3种效应，总称为“粉煤灰效应”。

（1）活性效应。粉煤灰中所含的SiO2和Al2O3具有化学活性，它们能与水泥水化产生的Ca（OH）2反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶，可起增强作用。上述反应多在水泥浆体的孔隙中进行，因此显著降低了混凝土内部结构中水泥石的孔隙率，也改善了孔结构（连通孔、大孔减少），提高了混凝土的密实性。

（2）颗粒形态效应。煤粉在高温燃烧过程中形成的粉煤灰颗粒，绝大多数为表面光滑、致密、细粒的海绵状的硅铝酸盐玻璃微珠，掺入混凝土中可减小内摩阻力，从而可减少混凝土的用水量，改善和易性。

（3）微骨料效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构，增大密实度。

2.对粉煤灰的品质指标技术要求

一般混凝土对粉煤灰的品质指标要求有烧失量、细度、SO3含量、需水量比等。按GB1596—91规定，用于混凝土中的粉煤灰分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个等级，其相应的技术要求列于表5.30。

3.粉煤灰对混凝土性能的改善作用

（1）改善混凝土的和易性。

（2）能提高混凝土的强度，特别是后期强度。

（3）降低单位体积混凝土内的水化热。

表5.30　用于混凝土中的粉煤灰技术要求（GB1596—1999）

①　掺30%粉煤灰与不掺的硅酸盐水泥，两者胶砂达到相同流动时的加水量之比值。

（4）能减少混凝土的收缩，主要是减少干燥收缩。(www.daowen.com)

（5）显著改善混凝土的耐久性，特别是改善混凝土的抗渗性、抗腐蚀性，抑止混凝土的碱—集料反应。

4.水泥粉煤灰混凝土的配合比设计

水泥粉煤灰混凝土配合比设计的原理，是以未掺粉煤灰混凝土的配合比为基础，按等稠度和等强度等级的原则，按照粉煤灰的不同掺入法进行调整。

混凝土中掺用粉煤灰的方法可采用等量取代（水泥）法、超量取代法和外加法等。等量取代是指以等质量的粉煤灰取代混凝土中相同质量的水泥；超量取代是指掺入混凝土中的粉煤灰的掺入量超过其取代水泥的质量，超量的粉煤灰取代部分细骨料，其目的是增加混凝土中胶凝材料用量，以补偿由于粉煤灰取代水泥而造成的强度降低；外加法是指在混凝土中水泥用量不变的情况下，外加一定量的粉煤灰，其目的只是为了改善混凝土拌和物和易性。

实践证明，当粉煤灰取代水泥量过多时，混凝土耐久性的抗碳化性将变差，所以粉煤灰取代水泥的最大限量应符合有关标准的规定。

5.6.4　泵送混凝土

混凝土拌和物的坍落度不低于100mm并在泵压作用下，经管道实行垂直及水平输送的混凝土称为泵送混凝土。

1.泵送混凝土对原材料的选择要求

应选用硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥和粉煤灰水泥，不宜采用火山灰水泥；粗骨料宜采用连续性级配，其针片状颗粒含量不宜大于10%，最大粒径与输送管径之比宜符合表5.31的规定；细骨料宜采用中砂，其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应小于15%。外加剂常用泵送剂、减水剂；掺合料采用优质粉煤灰或其他活性矿物掺合料。

表5.31　粗骨料的最大粒径与输送管径之比

2.泵送混凝土配合比设计要求

泵送混凝土的用水量与水泥及矿物掺合料的总量之比不宜大于0.60；水泥和矿物掺合料的总量不宜小于300kg／m3；砂率宜为35%～45%；掺用引气型外加剂时，其混凝土含气量不宜大于4%。

泵送混凝土适用于施工场地狭窄和施工机具受限制的混凝土浇筑。如水工隧洞混凝土衬砌和需要采用泵送工艺混凝土的高层建筑及地下厂房。

5.6.5　轻集料混凝土

以轻粗集料、轻细集料（或普通细集料）、水泥和水配制而成的，干表观密度不大于2000kg／m3的水泥混凝土为轻集料混凝土。

轻集料混凝土根据其抗压强度可分为：CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45和CL50共11个强度等级。不同强度等级的轻集料混凝土应满足相应抗压强度要求。

影响轻集料混凝土强度的主要因素有集料性质、水泥浆强度及施工质量等。轻集料颗粒本身的强度（或筒压强度）、集料的颗料级配、水泥浆的用量等是决定轻集料混凝土强度的主要因素。

轻集料混凝土配合比设计应满足强度等级和密度等级的要求，满足施工和易性的要求，还应满足耐久性和经济性方面的要求，同时应考虑集料吸水率的影响。

5.6.6　耐热混凝土

耐热混凝土是指能长期在高温（200～900℃）作用下保持其所要求的物理和力学性能的一种特种混凝土。耐热混凝土是由适当的胶凝材料、耐热粗、细骨料及水（或不加水），按一定比例配制而成。根据所用胶凝材料不同，通常可分为：硅酸盐水泥耐热混凝土、铝酸盐水泥耐热混凝土、水玻璃耐热混凝土和磷酸盐耐热混凝土。

5.6.7　耐酸混凝土

能抵抗多种酸及大部分腐蚀性气体侵蚀作用的混凝土称为耐酸混凝土。耐酸混凝土由水玻璃作胶结料，氟硅酸钠作促硬剂，与耐酸粉料及耐酸粗、细骨料按一定比例配制而成，耐酸粉料由辉绿岩、耐酸陶瓷碎料、含石英高的材料磨细而成。耐酸粗、细骨料常用石英岩、辉绿岩、安山岩、玄武岩、铸石等。

5.6.8　纤维混凝土

以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组成的复合材料，称为纤维混凝土。

纤维材料的品种很多，通常使用的有钢纤维、玻璃纤维、石棉纤维、合成纤维、碳纤维等。其中钢、玻璃、石棉、碳等纤维为高弹性模量纤维，掺入混凝土中，可使混凝土获得较高的韧性，并提高抗拉强度、刚度和承担动荷载的能力。而尼龙、聚乙烯、聚丙烯等低弹性模量的纤维，掺入混凝土只能增加韧性，不能提高强度。纤维的直径很细，通常为几十至几百微米。纤维的长径比一般为70～120mm。纤维的掺量按占混凝土体积的百分比计，其掺加体积率一般为0.3%～8.0%。常用钢纤维的直径为0.35～0.7mm，长径比为50～80，适宜掺加体积率为1%～2%。

5.6.9　聚合物混凝土

聚合物混凝土是由聚合物、无机胶凝材料和骨料配制而成的。

聚合物是指由许多高分子所组成的物质，是有机高分子材料。一般聚合物有良好的塑性、黏结性、抗腐蚀性与耐水性，对水泥混凝土的性能具有很好的互补性，因此在混凝土中使用聚合物会取得良好的性能。

聚合物在混凝土中的应用主要有3种方式：第一种是以聚合物为胶结料，与骨料拌和形成的聚合物混凝土；第二种是将已硬化的水泥混凝土置于液体聚合物中，使聚合物渗入混凝土内部后固化成聚合物浸渍混凝土；第三种是在配制水泥混凝土时掺入部分聚合物的聚合物水泥混凝土。由于聚合物能均匀分布于混凝土内，填充了混凝土内部的孔隙，固化后的聚合物与水泥混凝土结合为一个整体。从而提高了混凝土结构的抗拉及抗折强度，改善了混凝土的抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性、耐磨性及抗冲击性。常用的聚合物有聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、苯乙烯、聚酯树脂、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯等。

聚合物水泥混凝土主要用于铺筑无缝地面、路面以及修补工程中。

5.6.10　道路混凝土

道路混凝土主要是指道路路面的混凝土。由于道路路面常年受到行驶车辆的重力作用和车轮的冲击、磨损，同时还要经受日晒风吹、雨水冲刷和冰雪冻融的侵蚀。因此，要求路面混凝土必须具有较高的抗弯拉强度、良好的耐磨性和耐久性。

道路混凝土主要是以混凝土抗弯拉强度为设计指标，其抗弯拉强度应不低于4.5MPa。抗折弹性模量不低于3.9×104MPa。为保证道路混凝土的耐磨性、耐久性和抗冻性，其抗压强度不应低于30MPa。道路混凝土的配合比设计一般是先以抗压强度作为初步设计的依据，然后再按抗弯拉强度检验试配结果。砂、石用料仍按普通混凝土设计方法进行，水灰比一般不应大于0.50。