这本教材注重理论与实践应用相结合，从"混凝土材料的基本特性、新型技术"方面来阐述混凝土在建筑设计、施工等方面的应用，适用于作为建筑类、土木类等专业学生的教学用书。

第一篇 混凝土材料基本特性

第l章 新拌混凝土流变特性／1

1．1 流变学简介／1

1．1．1 流变学／1

1．1．2 流变基本模型／2

1．2 混凝土混合料流变特性／5

1．2．1 宾汉姆体／5

1．2．2 混凝土混合料流变方程／5

1．2．3 混凝土混合料流变参数r。和η的含义／6

1．2．4 流动特性的测定方法／8

1．2．5 混凝土混合料工作性／12

1．3 混凝土混合料工作性的影响因素／15

1．3．1 混凝土单位用水量对流动性的影响／15

1．3．2 混凝土混合料水灰比和集灰比对工作性的影响／17

1．3．3 砂率对混凝土混合料工作性的影响／18

1．4 混凝土混合料的离析和泌水／18

1．4．1 混合料的离析／18

1．4．2 混凝土混合料的沉降与泌水／21

第2章 混凝土材料的力学特性／23

2．1 固体材料及其强度／23

2．1．1 固体材料内部结构／23

2．1．2 固体材料的理想强度／24

2．2 混凝土强度／27

2．2．1 混凝土强度理论／27

2．2．2 混凝土的裂缝扩展／28

2．3 混凝土的弹性和塑性／30

2．3．1 材料的弹性与塑性／30

2．3．2 混凝土的应力一应交曲线／31

2．3．3 混凝土的弹性模量／31

2．3．4 混凝土弹性模量的细观力学分析／32

2．4 混凝土的徐变／35

2．4．1混凝土徐变概念／35

2．4．2 混凝土徐变机理／38

2．4．3 混凝土徐变分析／39

第3章 混凝土材料的物理特性／41

3．1 混凝土材料的渗透性／4l

3．1．1 普通多孔材料的渗透现象／41

3．1．2 混凝土材料的渗透性／41

3．2 混凝土材料的热物理性能／42

3．2．1 材料的导热性能／42

3．2．2 材料的比热／47

3．2．3 材料的导温性能／47

3．2．4 材料的蓄热性能／49

3．2．5 混凝土材料的热物理性能／50

第二篇 新型混凝土技术

第四章 高性能混凝土

4．1 概述／53

4．2 高性能混凝土研制的技术途径和措施／55

4．2．1 控制水灰比／55

4．2．2 改善水泥石的孔结构／56

4．2．3 改善水泥石集料界面结构／56

4．2．4 改善混凝土生产施工工艺／57

4．3 高性能混凝土的新组分／59

4．3．1 超细矿粉／59

4．3．2 新型高效减水剂／59

4．4 高性能混凝土的配合比／60

4．4．1 美国混凝土协会(ACI)的方法／60

4．4．2 法国国家路桥试验室(LCPC)的方法／61

4．4．3 P．L．Mehta和P．C．Aitcin的方法／61

4．5 高性能混凝土的应用／62

4．5．1 国外高性能混凝土工程实例／63

4．5．2 高性能混凝土在桥梁方面的应用／66

4．5．3 自密实高性能混凝土工程实例／70

4．5．4 其他工程应用实例／72

第5章 泵送混凝土技术／74

5．1 概述／74

5．1．1 泵送混凝土的定义及其特点／74

5．1．2 混凝土泵的种类／75

5．2 泵送混凝土的流动特征／75

5．2．1 流变学原理在泵送混凝土中的应用／75

5．2．2 泵送混凝土在输送管中泵送压力变化的计算方法／76

5．2．3 混凝土泵送设备的选择／79

5．3 泵送混凝土配合比／80

5．3．1 泵送混凝土原材料的选择／80

5．3．2 泵送混凝土配合比设计／84

5．4 泵送混凝土应用实例／87

第6章 纤维混凝土／91

6．1 概述／91

6．2 纤维混凝土的增强机理／92

6．2．1 纤维间距理论／92

6．2．2 复合材料力学混合定律／94

6．3 钢纤维混凝土／98

6．3．1 钢纤维混凝土的组成材料／98

6．3．2 钢纤维混凝土的配合比设计／100

6．3．3 钢纤维混凝土的物理力学性能／104

6．3．4 钢纤维混凝土应用实例／109

6．4 其他纤维混凝土／113

6．4．1 玻璃纤维混凝土／113

6．4．2 聚丙烯纤维混凝土／116

6．4．3 碳纤维混凝土／119

第7章 轻集料混凝土／120

7．1 概述／120

7．2 轻集料的分类／120

7．3 轻集料混凝土的分类／122

7．4 轻集料性能／123

7．5 轻集料混凝土的配合比设计／127

7．5．1 配合比设计要求和特点／127

7．5．2 配合比设计的方法／129

7．6 轻集料混凝土的性能／133

7．6．1 力学性能／133

7．6．2 热物理性能／134

7．6．3 耐久性／135

7．7 轻集料混凝土施工／136

7．7．1 混凝土的搅拌／136

7．7．2 拌合物的运输、浇筑和成型／136

7．7．3 混凝土的养护和缺陷修补／137

第8章 喷射混凝±／138

8．1 概述／138

8．2 喷射混凝土的原材料／138

8．3 喷射混凝土的配合比／140

8．4 喷射混凝土的性能／142

8．4．1 力学性能／142

8．4．2 变形性能／144

8．4．3 耐久性／145

8．5 钢纤维喷射混凝土／146

8．5．1 原材料／146

8．5．2 配合比／146

8．5．3 主要力学性能／146

8．6 喷射混凝土施工／146

8．6．1 施工工艺／146

8．6．2 作业区段划分／148

8．6．3 施工过程中的注意事项／148

8．6．4 质量检查／149

8．7 喷射混凝土施工实例／149

8．7．1 杜邦环形地下铁车站／149

8．7．2 联邦德国博览会展览厅的维修／150

8．7．3 北京石化区聚丙烯成品库／151

第9章 无砂大孔混凝土／154

9．1 概述／154

9．1．1 无砂大孔混凝土的定义及分类／154

9．1．3 无砂大孔混凝土的特点及用途／155

9．2 无砂大孔混凝土原材料及配合比／155

9．2．1 原材料／155

9．2．2 配合比／156

9．3 无砂大孔混凝土的物理力学性能／157

9．3．1 普通无砂大孔混凝土的物理力学特性／157

9．3．2 轻集料无砂大孔混凝土的物理力学特性／160

9．4 无砂大孔混凝土的施工／161

9．4．1 搅拌工艺／161

9．4．2 成型工艺／161

9．4．3 养护工艺／161

9．5 无砂大孔混凝土质量检验／161

9．5．1 质量要求／161

9．5．2 验收标准／162

第10章 防水混凝土／163

10．1 概述／163

10．2 普通防水混凝土／164

10．2．1 普通防水混凝土的原材料组成／164

l0．2．2 配合比计算／165

l0．2．3 普通防水混凝土施工／166

10．3 外加剂防水混凝土／167

10．3．1 减水剂防水混凝土／167

10．3．2 引气剂防水混凝土／169

10．3．3 氯化铁防水混凝土／171

10．4 膨胀水泥防水混凝土／173

第11章 聚合物混凝土／176

11．1 概述／176

11．2 聚合物浸渍混凝土／176

11．2．1 生产工艺／177

11．2．2 聚合物浸渍混凝土的性能／179

11．3 聚合物混凝土／179

11．3．1 聚合物混凝土原材料／18l

11．3．2 聚合物混凝土生产工艺及配合比／182

11．3．3 聚合物混凝土常用参考配合比／183

11．3．4 聚合物混凝土的搅拌、成型和养护／184

11．3．5 聚合物混凝土的物理力学性能／185

11．4 聚合物水泥混凝土／187

11．4．1 聚合物水泥混凝土原材料／187

11．4．2 配合比及施工工艺／188

11．4．3 聚合物水泥混凝土的物理力学性能／189

第12章 导电混凝土／191

12．1 概述／191

12．2 水泥石墨导电混凝土／191

12．3 水泥碳纤维导电混凝土／196

12．3．1 水泥碳纤维混凝土的导电机理／196

12．3．2 碳纤维的掺量对水泥碳纤维导电混凝土导电性能的影响／196

12．3．3 温度对水泥碳纤维导电混凝土导电性能的影响／197

12．3．4 养护龄期对水泥碳纤维导电混凝土导电性能的影响／197

12．3．5 循环应力对水泥碳纤维导电混凝土导电性能的影响／198

12．4 钢纤维导电混凝土／198

参考文献／200

  钢纤维混凝土自20世纪初出现至今已经有近一个世纪的历史，各国学者对此进行长期大量的理论和试验研究。虽然目前该材料在实际应用中还存在一些问题，但其应用范围在不断扩大，尤其是近20多年其研究和应用发展的更加迅速，有很多成功使用该材料的实例。

下面列举的工程实例，是近年来我国公开报道的钢纤维混凝土在不同类型工程中的应用，供读者参阅。

【实例1】 三峡工程对外交通专用公路莲沱特大桥，主跨采用(48.3 m+114 m+48.3m)三跨一联中承式钢管混凝土拱桥。该特大桥在三个重要的结构部分采用了钢纤维混凝土材料。

1．拱肋部分

大桥的拱肋设计采用竖置哑铃截面和圆端截面，由上下两个钢管加竖向缀板组成，高3m，宽1.2 m。根据对拱肋的结构分析，在交变荷载反复作用下，拱脚处拉应力变化幅度较大。为解决此问题，经过多方案比较，在综合考虑了经济、美观、施工操作的可行性等诸因素后，决定采用钢纤维混凝土方案。在9m范围的钢管内采用体积率为1.5％的C50微膨胀钢纤维混凝土。成桥后的静载试验结果充分表明了采用钢纤维混凝土的优越性。

 2．墩顶拱脚支承 墩顶拱脚部位为墩顶框架、横隔墙、中拱拱肋和边拱拱肋四个方向交汇处，受力复杂，结构计算表明该处多向受力，应力变幅大，部分方向应力值较高，计算模型也难免与实际受力有出入。因此，在墩顶以下4.48 m的范围内采用C4：O预应力混凝土掺以体积率为1％的钢纤维。

3．通过钢管混凝土支柱和通过高强钢丝吊杆与拱肋连接的横梁，按部分预应力理论设计该横梁按部分预应力理论设计，全桥共设置了25片C50预应力混凝土横梁。经计算该横梁在吊装阶段受力处于最不利的受力状态，同时因采用了高强度等级的预应力混凝土，在吊装过程中还要避免脆性荷载。为此，设计在横梁中性轴以上部分，增加了含量为1．5％的钢纤维。收到了很好的效果。  【实例2】 沈阳某商业城的建筑总面积6.6万m，占地10000m，地下两层为车库，地上6层，局部有7层，地上部分总高度为35.4m，建筑临街转角处，地上一、二层抽掉三根柱子，形成上部外挑9.9m和承托四层建筑的大悬挑结构，经多种方案比较，采用墙、梁、柱组合悬挑方案。该方案梁断面500mm×1500mm，墙厚为200mm，柱断面为600mm×600mm。对此悬挑结构进一步用有限元分析，发现应力复杂，整个组合结构承受整体弯曲和局部弯曲的共同作用，5根悬挑横梁本身刚度较大，具有挑梁的受力特性，而梁、柱、墙又组成整体很高的悬挑结构共同受力。由于梁、柱和墙截面刚度差异和墙体开洞的影响，使应力状态更为复杂，部分区域尤其是组合悬空柱拉应力很大。为了解决组合悬挑结构的复杂应力问题，防止部分区域裂缝开展，决定采用钢纤维混凝土加强悬挑梁部分。竣工后经实测各部分未出现可见裂缝。目前该商业城已投入使用，取得了良好的技术经济效果。该例成功地采用钢纤维混凝土解决了悬挑结构中的复杂应力问题。  【实例3】 S一Ⅱ型钢纤维混凝土轨枕在黔桂线上的使用。柳州铁路局黔桂线坡度大、曲线多，最大坡度为29.2‰，全线共有曲线426个，计111.950 km，占正线的39.5％，其中R<300m的曲线有204个，计52.7 km，占曲线总数的47.1％，是一条曲线的山区铁路。由于小半径曲线受力情况复杂，轨道几何尺寸难以保持，基本上3年至5年就要全部更换一次，保养维护成本极高。在黔桂线上推广使用钢纤维混凝土轨枕，取得了好的效果和显著的经济效益。

从铺设后多年的调查发现，钢纤维轨枕工作状态良好。只需定期调整扣压力、更换失效。

零配件、清筛道床，可减少维修工作量，降低维修成本，改善轨道结构。从成本上而言，钢纤维混凝土轨枕每套价格214元，木轨枕每套价格223元，木枕在小半径曲线上的使用寿命最多为3年，而钢纤维混凝土轨枕寿命为12～15年，可见钢纤维混凝土轨枕成本为木轨枕成本的3～4倍，并且可大大减少维修成本。  【实例4】 浙江省杭州水稻研究所19层的高层建筑采用钢纤维混凝土长桩进行试验。

桩长40m(分两节，每节20m)，断面为450mm×450mm。原设计桩顶用钢板防护，在打桩过程中多次发生桩顶破碎，桩身断裂等现象，致使无法将桩打到设计高程。在桩顶部位用钢纤维混凝土增强(图6 -14)，去掉钢板，经打桩锤击后未发现顶部裂损，顺利地将桩打到设计过程。钢纤维混凝土桩顶的抗冲击能力比混凝土桩高2.7～8.3倍，比钢筋混凝土桩高1～4倍。表6-14给出杭州、上海等地钢纤维混凝土桩的设计尺寸、钢纤维用量等情况；表6-15列出了普通钢筋混凝土桩和钢纤维局部增强桩顶预制桩的现场试验情况；表6-16给出两种桩的经济效益比较。

近十几年，尤其是进入21世纪以来，我国建筑业发展速度十分迅猛，给混凝土科学技术的发展提出了更高的要求，也极大地推动了混凝土科学的进步。对高层、超高层以及超大型结构的建筑需求不断增加，新型智能化建筑的发展也进入了一个崭新的阶段。新型混凝土技术和新型混凝土施工工艺不断涌现，并在实际工程应用中获得了巨大的经济效益和社会效益。

但是由于目前高校的建筑材料课程所授内容大多比较陈旧，相当部分内容还停留在二三十年前的水平上，学生毕业后很难适应实际工作的需要。鉴于上述情况，作者在大连理工大学土木水利学院本科生各专业开设了“高性能新型混凝土施工”课程，受到了学生的一致欢迎。经数年教学实践，课程体系日趋完善，并形成了讲义。为满足教学需要，特将此讲义修改出版。

本教材十分注重理论与实践应用相结合。第一篇论述了有关混凝土材料性能的基本理论知识，第二篇论述了多种新型混凝土的生产和施工技术。本书可作为建筑、土木类等专业及相关各专业本科生教学用书，也可作为建筑设计、施工和建筑材料工作者的技术参考书。

本书在编写过程中，参阅了公开发表的文献中的一些试验数据，在此表示感谢。

感谢宋玉普教授对本书的审阅。

由于作者的水平有限，不妥之处在所难免，望读者惠赐指正。