标题：特殊性能新型混凝土技术
内容提要
本书比较全面系统地介绍了在工程中常用的特殊性能新型混凝土的发展概况、原材料组成、配合比设计、施工工艺及其他方面。
书中具体介绍了高性能混凝土、高强度混凝土、流态混凝土、防水混凝土、防射线混凝土、膨胀混凝土、耐火混凝土、耐酸混凝土、耐碱混凝土、耐油混凝土和耐海水混凝土。
编辑推荐
本书具有较强的实用性，特别适用于设计和施工单位在工程中应用。可供建筑、市政、交通、水利、化工、矿业、冶金等领域的工程技术人员参考，也可作为高等院校相关专业的辅助教材或参考资料。
目录
第一章高性能混凝土………………………1
第一节高性能混凝土概述……………………1
第二节高性能混凝土的材料组成……………6
第三节高性能混凝土配合比设计…………10
第四节高性能混凝土的基本性能…………18
第五节高性能混凝土的制备施工…………24
第六节高性能混凝土的质量评价…………26
第二章高强度混凝土…………………………29
第一节高强度混凝土概述…………………29
第二节普通高强度混凝土…………………33
第三节普通高强粉煤灰混凝土……………61
第四节超细粉煤灰高强混凝土……………72
第五节碱矿渣高强混凝土…………………74
第六节超细矿渣高强混凝土………………82
第七节硅灰高强混凝土……………………86
第八节高强混凝土的施工要点……………91
第三章流态混凝土……………………………93
第一节流态混凝土概述……………………93
第二节流态混凝土的原材料………………95
第三节流态混凝土配合比设计……………109
第四节粉煤灰流态混凝土…………………119
第五节沸石矿粉高流态混凝土……………124
第六节普通流态混凝土施工工艺…………132
第四章防水混凝土……………………………133
第一节防水混凝土概述……………………133
第二节普通防水混凝土……………………136
第三节外加剂防水混凝土…………………144
第四节膨胀水泥防水混凝土………………161
第五节防水混凝土的施工…………………167
第五章防射线混凝土…………………………172
第一节防射线混凝土概述…………………172
第二节防射线混凝土的原材料……………174
第三节防射线混凝土配合比设计…………178
第四节  防射线混凝土的基本性能…………189
第五节  防射线混凝土的施工工艺…………192
第六章膨胀混凝土……………………………194
第一节膨胀混凝土概述……………………194
第二节膨胀混凝土的技术性能……………205
第三节补偿收缩混凝土……………………211
第四节  自应力混凝土………………………217
第五节铝粉微膨胀混凝土…………………229
第六节膨胀混凝土的施工…………………233
第七章耐火混凝土……………………………238
第一节耐火混凝土概述……………………238
第二节耐火混凝土原材料…………………241
第三节耐火混凝土配合比设计……………249
第四节耐火混凝土的主要性能……………281
第五节耐火混凝土的施工…………………284
第八章耐酸混凝土……………………………291
第一节耐酸混凝土概述……………………291
第二节水玻璃耐酸混凝土…………………292
第三节沥青耐酸混凝土……………………302
第四节硫黄耐酸混凝土……………………305
第五节耐酸混凝土的施工…………………310
第九章耐碱混凝土……………………………316
第一节耐碱混凝土概述……………………316
第二节耐碱混凝土的原材料………………317
第三节耐碱混凝土配合比设计……………319
第四节耐碱混凝土的配制…………………321
第五节耐碱混凝土的施工…………………322
第十章耐油混凝土……………………一……325
第一节耐油混凝土概述……………………325
第二节耐油混凝土的原材料………………326
第三节耐油混凝土配合比设计……………329  第四节耐油混凝土的施工…………………332
第十一章耐海水混凝土………………………333
第一节耐海水混凝土概述…………………333
第二节耐海水混凝土的技术要求…………334
第三节耐海水混凝土的原材料……………340
第四节耐海水混凝土配合比设计…………344
第五节耐海水混凝土的施工工艺…………349
参考文献…………………………………………353
前  言
混凝土是现代建筑中运用最广泛的材料之一，它具有结构性能好，可塑性好，防水性能
好和适合工业化生产等优点。混凝土经过发展，已经从一种简单的结构材料转变成了一种富
有诗意的浪漫的建筑材料，从一种单一性能的材料扩展成了一种多性能的材料，从一种低技
术含量的材料发展成了一种高技术含量的材料。
进入21世纪以来，我国各项建设事业飞速发展，给混凝土科学技术的发展带来欣欣向
荣的景象，各种现代化的大型建筑如雨后春笋般拔地而起，新型混凝土技术和施工工艺不断
涌现，并在工程应用中获得了巨大的经济效益和社会效益，为我国社会主义现代化建设插上
了腾飞的翅膀，有力地促进了国民经济各项事业的发展。
根据专家预测，到21世纪以后的更长时期，混凝土材料将仍是现代建筑的主要建筑材
料。随着现代建筑对功能的更广泛要求，对混凝土也提出了一系列更高更新的要求。
混凝土今后发展的基本趋势是：①混凝土技术已进入高科学技术时代，正向着高强度、
高工作性和高耐久性的高性能方向发展；②混凝土科学技术的任务已从过去的“最大限度向
自然索取财富”，变为合理应用、节省能源、保护生态平衡，使其成为科学、节能和绿色建
筑材料；③混凝土能否长期维持在特殊环境中正常使用，以适应特殊性能的要求也成为今后
混凝土的努力方向，也是混凝土的未来和希望。
新型混凝土的种类已经很多，各自具有其独特的技术性能和施工方法，又分别适用于某
一特殊的领域。随着我国基本建设规模的不断扩大，有些新型混凝土技术与施工工艺已在工
程中广泛应用，并积累了丰富的施工经验；有些新型混凝土技术与施-E212艺正处于探索和研
究阶段，未来它们都具有广阔的发展前景。
我们根据一些混凝土工程的实践和科研项目，参考近几年国内外有关专家的研究成果，
在总结、学习和发展的基础上，组织编写了这本《特殊性能新型混凝土技术》，目的是通过
介绍这些特殊性能新型混凝土的发展历史、物理力学性能、组成材料、配合比设计、施工工
艺等，大力推广应用、发展特殊性能新型混凝土技术与施212212艺，为我国的基本建设事业做
出更大的贡献。
本书在编写的过程中，注重实践与理论相结合，特别注意突出工程的应用性、实用性，
尽量为设计和施工技术人员的应用创造有利条件。
本书可以作为土木工程设计和施工技术人员的技术参考书，也可以作为建筑类技术工人
的自学教材，还可以作为建筑类高等院校教师和学生的参考和辅助教材。
全书由山东农业大学李继业教授、山东大众日报社姜金名高级工程师和山东省菏泽市水 
利局葛兆生高级工程师担任主编，由孟昭平、林建军担任副主编，赵晋升、皇甫军、张岩、
时培新、李海豹参加了编写。
本书由李继业教授负责全书的规划，由姜金名和葛兆生负责全书的统稿，由孟昭平负责
全书的校核，由林建军负责全书的绘图。编写具体分工为：李继业编写第一章；姜金名编写
第二章；孟昭平编写第三章；葛兆生编写第四章、第九章；赵晋升编写第五章；张岩编写第
六章；皇甫军编写第七章；李海豹编写第八章；林建军编写第十章；时培新编写第十一章。
由于新型混凝土技术与施工工艺发展非常迅速，加上编者掌握的技术资料不全和水平有
限，很难编写出一本内容十分齐全、技术非常先进的技术参考书。因此，错误和不妥之处在
所难免，敬请专家和读者提出宝贵的意见。
编  者
2007年5月于泰山
第一章
1988年，我国的一项抽样调查结果表明，大约有40%的混凝土碳化深度已达钢筋表面，
在潮湿环境下建筑物中90%构件内钢筋已经锈蚀，已经不能满足更加坚固、更加耐久和更
长寿命的要求。为此，人们希望致力于提高混凝土的强度，特别是21世纪开发重点将转向
海洋、沙漠，甚至南极、太空和月球，因此对特殊性能和特殊用途的混凝土要求日趋突出，
仅靠提高混凝土的强度，已无法满足这些要求。
经过长期的工程实践充分证明，高强混凝土存在着如下缺陷：①强度越高，脆性越大；
②自身收缩大，变形严重；③掺加硅灰的混凝土，后期强度增长减少。这就需要改善高强混
凝土的性能，高性能混凝土也由此诞生。第一节  高性能混凝土概述水泥混凝土技术，由初期的大流动性混凝土，发展到塑性混凝土；第二次世界大战后，
由于混凝土施工机械的发展，需要提高混凝土质量，发展了半干硬性混凝土与干硬性混凝
土；新型高效减水剂问世后，发展了流态混凝土；直至今天，由于混凝土技术水平的提高及
工程特种性能的要求，使得高性能混凝土迅速发展。
一、研制高性能混凝土的重要性
【一)混凝土耐久性是混凝土学科的重大研究课题
在原来的普通水泥混凝土结构设计中，往往只重视混凝土的强度，尚未意识到材料耐久性
的重要性。在很多国家，至今在耐久性指标的测试方法上，还没有统一的标准，再加上混凝土
具有强的耐蚀性和耐候性，其中耐久性不良的质量事故要经过长时间后才会出现，所以在设计
时往往忽视了对耐久性的全面考虑。但是，很多混凝土结构由于长期暴露于有害气体中或埋置
于地下，或处于海水或海滩上，受到各种有害介质的侵蚀，很容易引起结构的破坏。
众多工程实例证明，有些钢筋混凝土结构发生过早破坏，其原因不是由于强度不足，而
主要是混凝土的耐久性不够。例如，1980年3月27日，北海近海钻井平台Alexander Kjell
号突然发生倒塌，造成123人死亡的恶性事故。1986年4月26日，前苏联的切尔诺贝利核
电站，由于钢筋混凝土耐久性不足，造成因泄漏出现大面积的放射性污染，生态环境遭受严
重破坏。1987年，山西大同的钢筋混凝土大水塔突然毁坏，水流如同山洪暴发一样冲下，
造成很大的人员伤亡和建筑设施的破坏。
工程实践经验和教训告诉人们，在进行钢筋混凝土结构设计时，其耐久性要像其强度一
样对待。混凝土的高耐久性，是高性能混凝土非常重要的一个方面。因此，提高混凝土的耐
久性是混凝土学科的重大研究课题。
(二)混凝土在特种结构中应用范围更加广泛
随着科学技术的飞速发展，混凝土的应用范围越来越广泛。在未来的几十年里，海底隧
道、海上采油平台、污水管道、核反应堆外壳、有害化学物的容器等恶劣环境下的混凝土结
构物，对混凝土要求的使用寿命，不再是普通混凝土的50年左右，而将要达到一百年甚至
几百年。这样，对混凝土的耐久性提出了更高要求。
高性能混凝土已在城市建设、建筑工程、地下及水下工程、海洋开发、宇宙航天、核能
工程中广泛应用。英国在煤矿井壁衬砌工程中，采用了强度高达100MPa的高性能混凝土，
以此来抵抗很高的水压力；美国芝加哥在城市建设中，采用了强度等级为C95的大坍落度
高性能混凝土，不仅加快了施工速度，而且提高了工程质量。
综上所述，在很多特种结构中，混凝土是一种不可缺少的建筑材料；而对这些结构工程
来说，混凝土的耐久性与长期性显得更加重要，甚至比强度还重要。
(三)混凝土新技术已进入高科技时代
对于普通混凝土来说，从原材料的选择、配制，到其施工工艺，是比较简单的一种经验
性总结。但从20世纪70年代末期，混凝土技术发生突破性进展，其强度已远远超出了工程
所要求的范围，从而使混凝土技术进入高科技时代。
在胶凝材料(水泥)方面，球状水泥、调粒(级配)水泥、活化水泥、高强度等级水泥
等的出现，为降低水灰比或增大流动性，配制高性能混凝土创造了物质基础；利用矿渣、粉
煤灰、沸石、硅灰等超细掺和料，对改善和提高混凝土的性能起着重要的作用，成为配制高
性能混凝土不可缺少的组分；特别是高性能AE减水剂的问世，为高性能混凝土的发展提供
了一种关键性的材料。
在日本已研制出耐久性达500年的混凝土。在水灰比为O．50的普通混凝土中，加入乙
二醇醚衍生物及氨基醇衍生物，混凝土的耐久性可大幅度提高；其干燥收缩仅为普通混凝土
的50%～60%；其碳化的速度约为普通混凝土的30%，可以有效防止钢筋的锈蚀；其密实
度比较高，C1-渗透速度仅为普通混凝土的25%。另外，这种混凝土还具有优异的耐酸性，
能有效地控制盐酸、硝酸对混凝土的渗透。二、高性能混凝土的定义何谓高性能混凝土?在20世纪80年代末，美国首次提出高性能混凝土这一名称，而后
世界各国迅速开始研究和应用。在20世纪90年代以前，由于人们的认识不够统一，高性能
混凝土没有一个确切的定义。
高性能混凝土可以认为是在高强混凝土基础上的发展和提高，也可说是高强混凝土的进
一步完善。由于近些年来，在高强混凝土的配制中，不仅加入了超塑化剂，往往还掺入了一
些活性磨细矿物掺和料，与高性能混凝土的组分材料相似，而且在有的国家早期发表的文献
报告中曾提到：“高性能混凝土并不需要很高的混凝土抗压强度，但仍需达到55MPa以上”。
因此，至今国内外有些学者仍然将高性能混凝土与高强混凝土在概念上有所混淆。在欧洲一
些国家常常把高性能混凝土与高强混凝土并提。
高强混凝土仅仅是以强度的大小来表征或确定什么是普通混凝土、高强混凝土与超高强
混凝土，而且其强度指标随着混凝土技术的进步而不断有所变化和提高。而高性能混凝土则
由于其技术物性的多元化，诸如良好的工作性(施工性)、体积稳定性、耐久性、物理力学
性能等而难以用定量的性能指标给该混凝土一个定义。
不同的国家，不同的学者因有各自的认识、实践、应用范围和目的要求上的差异，对高
性能混凝土曾提出过不同的解释和定义，而且在性能特征上也各有所侧重。
(一)美国对高性能混凝土的认识
1990年5月，在美国马里兰州Gaithersburg城，由美国国家标准与工艺研究院
(NIST)和美国混凝土学会(ACI)主办的讨论会上，高性能混凝土(High Performance
Concrete，HPC)定义为：具有所要求的性能和匀质性的混凝土。这些性能主要包括：易于
浇筑、捣实而不产生离析；能长期保持其力学性能；早期强度高、韧性高和体积稳定性好；
在恶劣的使用条件下，使用寿命长。这种混凝土特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷
环境中的建筑物。
近年来，美国混凝土学会又给出一个文字上较精练的定义：“高性能混凝土是一种要能
符合特殊性能综合与均匀性要求的混凝土，此种混凝土往往不能用常规的混凝土组分材料和
通常的搅拌、浇捣和养护的习惯做法所获得。”
美国教授P．K．Mehta早在1990年就提出：“把高强混凝土假定为高性能混凝土，严格
地说，这种假定是错误的。”美国学者S．P．Shah教授最近也提出：“尽管高强混凝土具有较
高的强度和较低的渗透性，但是高强混凝土并不具有所需要的综合耐久性。”美国学者
Virendra K．Varma最近也撰文认为，应该把高性能混凝土与高强混凝土有所区分。
(二)加拿大对高性能混凝土的认识
他们强调的是硬化后混凝土的性质，认为对于近年来建造的暴露于腐蚀环境下的混凝土
结构物，其受腐蚀的速率之快表明：抗压强度高低已不是能否满足高性能混凝土的主要指
标，而应当将耐久性放在高性能混凝土的首位，高性能混凝土的耐久性主要是指混凝土的抗
渗性和尺寸稳定性。
1．高性能混凝土的抗渗性
混凝土的大多数化学侵蚀，都是在水分和有害离子渗透进入结构内部的条件下产生的，
?昆凝土的抗渗性是防止化学侵蚀的第一道防线。混凝土的抗渗性是以美国的AASHT0277
方法为标准，在该方法中，氯离子的渗透速度以“库仑”为单位，如果某种混凝土进行6h
渗透试验后，通过的电量≤500库仑，则认为该混凝土抗渗性较好。