浅谈水泥基混凝土材料

浅谈水泥基混凝土复合材料

姓名：陈聪学号：S11085213015 专业：建筑与土木工程44班

摘要: 随着社会快速发展，单一的水泥材料已经不能满足人们日常工程需求，高性能水泥基复合材料既是在近代科技成就的基础上发展起来的，又将在高新技术工程领域中开发应用。本文结合相关论文资料[1]对近年来出现的几种高性能水泥基复合材料进行了初步阐述。

关键词: 高性能水泥基功能复合材料发展状况困惑展望

Abstract:With the development of society, single cement material already can't satisfy people's daily engineering requirements, high performance cement-based composite materials is developed on the basis of modern scientific and technological achievements, and in the development of new and high technology in the field of engineering application. Based on the related papers [1] to the trend in recent years several high performance cement-based composite material has carried on the preliminary in this paper.

Keywords:High performance cement-based functional composites; status of development ; Perplexity; Prospect;

第一章前言

论文[1]介绍了国内外水泥基功能复合材料的研究进展及应用，重点对几种重要的水泥基功能复合材料，如导电、压电、介电、磁性、屏蔽等材料的组成、特性、工艺及发展状况进行了综述。

通过查询相关资料[4]，对水泥基功能复合材料有了初步的了解，功能材料是指通过光、电、磁、力、热、化学、生物化学等作用后，具有特定功能（导电性、压电性、热电性、磁性和防辐射性）的新材料[1]。随着科学技术的迅速发展，功能单一的传统水泥材料，已不能适应日新月异的多功能工程需要，现代建筑对水泥基复合材料提出了新的挑战，不仅要求水泥基复合材料要有高强度，而且还应具有声、光、电、磁、热等功能，以适应多功能和智能

建筑的需要。因此，水泥基功能复合材料的研究和开发已逐渐成为热点。

现代水泥基复合材料经历了多次大的发展，如今己被广泛的应用于建筑、交通、国防等各个领域。水泥基复合材料具有制作、施工方便快捷，抗压强度高，性价比高，抗腐蚀性、耐久性能好等优点。同时，它也存在一些缺点，如：结构自重大、抗拉强度低和易于开裂等。因此，各国学者在改善水泥基材料的性能，开发它的新功能等方面进行了大量的研究工作，在水泥基复合材料的研究方面取得了重大进展[1]。而在我们中国，国土辽阔，人口众多，加强水泥基复合材料的研究，有利于我国建筑业的迅猛发展，这是一项为人民服务的民心工程。

随着科技的不断进步，近些年混凝土发展迅猛，智能混凝土[3]成为科研工作者新的研究方向，通过在混凝土原有组分基础上复合智能型组分，使混凝土具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能材料。根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤，满足结构自我安全检测需要，防止混凝土结构潜在脆性破坏，并能根据检测结果自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。

第二章应用前景

这些技术的发展大大提高了未来建筑工程发展的想象空间，不但能够很好的满足建筑的施工要求，而且能够适应一些有特殊要求建筑的使用功能。

随着这些材料的不断发展，在生活中也得到广泛应用，在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。通过观测，发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段，其电阻变化率随内部应力线性增加，当接近构件的极限荷载时，电阻逐渐增大，预示构件即将破坏。而基准水泥基材料的导电性几乎无变化，直到临近破坏时，电阻变化率剧烈增大，反映了混凝土内部的应力一应变关系。根据纤维混凝土的这一特性，通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态，可以实现对结构工作状态的在线监测。.在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中，碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。水泥基导电复合材料按其体积电阻率可分为半导体材料、防静电材料、导电材料和高导电材料等根据制备手段和用途，可做成精致制品、涂料、砂浆和混凝土等，广泛地应用于工业防

静电、非金属电热元件和建筑物屏蔽电磁波等工程、可用作采暖的电热材料，也可广泛地应用于高速公路、机场跑道除雪，在动物养殖厂和植物养植场建造温室等。

水泥基压电复合材料是指光纤传感智能混凝土，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。因此人们发现，如果能测量出光波量的变化，就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。于是，出现了光纤传感技术到目前为止，光纤传感器已用于许多工程，典型的工程有加拿大Caleary建设的一座名为Beddington Tail的一双跨公路桥内部应变状态监测；美国Winooski的一座水电大坝的振动监测；国内工程有重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。

隐身技术是一种通过控制和降低武器系统和其它军事目标的特征信号，使其难以发现、识别、跟踪和攻击的综合性技术。因而它广泛应用于运动军事目标，如飞机、导弹、坦克、潜艇等，同时也可用于非运动军事目标，如雷达站、军用机场、军事掩体等。

通过对水泥基复合材料进行改性，使它能够吸收电磁波[2]，从而达到对雷达的隐身性能，即得到所谓的水泥基复合吸波材料。水泥基吸波材料是在水泥或混凝土中掺入吸波剂而具有吸收电磁波功能的一类新型材料。在民用方面，它即可以用来屏蔽电磁波对人体的辐射，达到净化电磁波污染环境的目的；还可以用来防止计算机中心的数据泄密，起到保密作用；在军事上，水泥基复合吸波材料可以起到干扰雷达探测目标，减弱回波信号，使雷达无法探测到地面固定目标或探测精度明显降低，避免敌方的军事打击。目前国外一般采用伪装网来覆盖地面军事目标，改变目标及其阴影的形状，以对付地面和空中的各种侦查手段。

假如把纳米技术和吸波技术应用在一起，研究出纳米超高性能水泥基复合吸波材料，应用于军事方面，这样就可以做到，你既发现不了我，即使你技术足够先进，发现了我，那么你也没有办法摧毁我。如果我国能够研究出这种材料，一定可以在未来未知的局部冲突中占据上风，尽量减少我方人员和设备的损失，极大地提高我国的军事实力，让美国等欧美发达国家不敢小看我们中国，连和我们说句话都要心平气和的了，不像以前那样咄咄逼人！有人说，21世纪是科技和人才的竞争，但我可以大胆地说，水泥基复合材料的竞争占到很大的作用。谁占领了水泥基复合材料这块宝地，谁就可以在21世纪的激烈竞争中抢得先机！