第八章 水泥基复合材料
水泥基复合材料的制备与性能研究
水泥基复合材料的制备与性能研究一、研究背景水泥基复合材料是由水泥、矿物掺合料、填料、增强材料及其他添加剂组成的一种新型复合材料。
它具有优异的力学性能、耐久性、防火性和抗裂性能，因此在建筑、交通、电力、水利等领域得到了广泛应用。
此外，水泥基复合材料还具有环保、节能等优点，符合当前推广可持续发展的要求。
二、制备方法水泥基复合材料的制备方法主要包括混凝土、水泥基砂浆和水泥基膨胀材料三种。
1.混凝土混凝土是一种由水泥、砂、石料和水混合而成的坚硬材料，它是一种典型的水泥基复合材料。
混凝土的制备方法包括干混法、湿拌法和半干混法。
其中，干混法是将水泥、砂、石料等干料混合后再加水拌和，湿拌法是将水泥、砂、石料等干料和水同时混合，半干混法则是将部分干料和水混合后再加入剩余的干料进行拌和。
混凝土的性能受到水泥、砂、石料和水的比例、质量及混合方式等因素的影响。
2.水泥基砂浆水泥基砂浆是由水泥、砂和水组成的一种材料，它的制备方法包括手工拌合和机械拌合两种。
手工拌合是将水泥、砂和水按一定比例混合后用搅拌棒或木棍搅拌均匀，机械拌合则是将水泥、砂和水放入混凝土搅拌机中搅拌，使其均匀混合。
水泥基砂浆的性能受到水泥、砂和水的比例、质量及混合方式等因素的影响。
3.水泥基膨胀材料水泥基膨胀材料是一种具有膨胀性能的水泥基复合材料，它的制备方法包括干法和湿法两种。
干法是将水泥、矿物掺合料和膨胀剂混合后干燥成粉末，再与水混合形成膨胀浆料，湿法则是将水泥、矿物掺合料和膨胀剂直接与水混合形成膨胀浆料。
水泥基膨胀材料的性能受到水泥、矿物掺合料、膨胀剂和水的比例、质量及混合方式等因素的影响。
三、性能研究水泥基复合材料的性能研究主要包括力学性能、耐久性、防火性和抗裂性能等方面。
1.力学性能水泥基复合材料的力学性能是其最重要的性能之一，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等指标。
研究表明，增加适量的矿物掺合料和填料可以提高水泥基复合材料的力学性能。
此外，添加适量的纤维增强材料还可以增强水泥基复合材料的抗拉性能。
水泥基复合材料的制备及应用研究
水泥基复合材料的制备及应用研究水泥基复合材料是一种由水泥、细骨料和一种或多种纤维增强材料组成的复合材料。
它具有较高的强度、耐久性和抗裂性能，被广泛用于建筑、道路、桥梁等工程结构中。
本文将探讨水泥基复合材料的制备方法及其在各个领域中的应用。
首先，水泥基复合材料的制备需要选择合适的原料。
水泥是主要成分，常见的有普通硅酸盐水泥和高性能水泥，细骨料可以使用砂石、河砂等，而纤维增强材料可以选择钢纤维、玻璃纤维、碳纤维等。
这些原料需要经过混合、搅拌、均匀分散等步骤，制备成均匀的复合材料糊状物。
其次，水泥基复合材料可以通过不同的加工方法得到不同形式的制品。
最常见的是浇注成型，即将复合材料糊状物倒入模具中，经过充实和振实等处理后，使其固化成所需形状。
还可以采用挤出法、喷涂法等技术制备出管材、板材等特殊形状的制品。
水泥基复合材料在建筑领域中有着广泛的应用。
首先，在高层建筑中可以使用水泥基复合材料制作轻质隔墙板，提高结构的抗震性能。
其次，它也可以用来制作防水层、隔热层等功能性材料，提高建筑的使用寿命。
此外，水泥基复合材料还可以用于修补和增强老化、破损的混凝土结构，延长其使用寿命。
在道路和桥梁领域中，水泥基复合材料也有着广泛应用。
它可以用于制作高性能混凝土路面，提高道路的耐久性和承载能力。
同时，它还可以用于制作桥梁的预应力构件、减振设备等，增强桥梁的结构强度和抗震性能。
总之，水泥基复合材料具有广泛的应用前景。
通过选择不同的原料和加工方法，可以制备出形状各异的复合材料制品。
在建筑、道路、桥梁等领域中，它能够提高结构的强度和耐久性，延长使用寿命。
随着技术的不断发展，水泥基复合材料的制备方法和应用领域也将进一步推广和完善。
水泥基复合材料讲义
绪论一、简述混凝土的应用随着社会经济的发展，土木建筑事业也迅速发展，对混凝土的需求也日益增大。
目前，混凝土的应用已从一般的工业与民用建筑、港口码头、道路桥梁、水利工程等领域扩展到了海上浮动领域、海底建筑、地下城市建筑、高压储罐、核电站等领域，已成为世界上用量最大的人造石才。
二、混凝土的定义由胶结材(无机的、有机的或无机有机复合的)、颗粒状材料以及必要时加入化学外加剂和矿物掺合料等组分合理组成的混合料经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料称为混凝土（这类混凝土的组织结构类似干某些天然岩石，故又称为人造石）。
三、混凝土的分类(一)按胶结材分1．无机胶结材混凝土(1)水泥混凝土：各种水泥为胶结材(2)石灰—硅质胶结材混凝土：石灰和各种合硅原料(砂及工业废渣等)以水热合成方法来产生水化矿物胶凝物质(3)石膏混凝土：以各种仓膏为胶结材制成(4)水玻璃—氟硅酸钠混凝土：木玻璃为胶结材，以氟硅酸钠为促硬剂制成2．有机胶结材混凝土(1)沥青混凝土：以沥青为胶结材制成，主要用于道路工程(2)聚合物胶结混凝土：以纯聚合物为胶结材制成3．无机有机复合胶结材混凝土(1)聚合物水泥混凝土：在水泥混凝土混合料中掺入聚合物或者用掺有聚合物的水泥制成(2)聚合物浸渍混凝：以水泥混凝土为基材，用有机单体液浸谈和聚合制成(二)按混凝土的结构分1．普通结构混凝土：它由粗、细集料和胶结材制成。
（碎石或卵石、砂和水泥制成者，即是普通混凝土。
）2．细粒混凝土：细集料和胶结材制成3．大孔混凝土：仅由粗集料和胶结材制成4．多孔混凝土：既无粗集料、也无细集料全由磨细的胶结材和其他粉料加水拌成的料浆用机械方法或化学方法位之形成许多微小的气泡后再经硬化制成(三)按容重分1．特重混凝土2．重混凝土3．轻混凝土4．特轻混凝土(四)按用途分结构用混凝土、隔热瘟凝土、装饰混凝土、耐酸混凝土、耐碱混凝土、耐火混凝土、道路混凝土、大坝混凝土、收缩补偿混凝土、海洋混凝土、防护混凝土等等。
水泥基复合材料的力学与结构性能分析
水泥基复合材料的力学与结构性能分析随着科技的不断发展，新材料的出现不断挑战着传统材料的地位。
在建筑行业中，水泥基复合材料因其优异的力学和结构性能得到不少关注。
本文将从不同角度来分析水泥基复合材料的力学和结构性能。
一、水泥基复合材料的种类和成分水泥基复合材料是一种由无机材料和有机材料，包括水泥、纤维、钢筋、高分子材料等构成的新型复合材料。
水泥基复合材料的成分和种类十分复杂，以下是一些常见的水泥基复合材料及其组成：1. 钢筋混凝土：由水泥砂浆和钢筋构成，钢筋是主要受力构件，水泥砂浆是钢筋保护层和传递荷载的介质。
2. 玻璃纤维增强水泥基复合材料：由水泥、玻璃纤维、添加剂等构成。
这种材料具有较好的抗拉强度和耐久性。
3. 碳纤维增强水泥基复合材料：由水泥、碳纤维、添加剂等组成，具有优异的抗拉性能和高温稳定性。
二、水泥基复合材料的力学性能分析在建筑行业中，材料的力学性能至关重要。
水泥基复合材料具有一些卓越的力学性能，如抗拉强度、抗压强度、弹性模量等。
1. 抗拉强度水泥基复合材料的抗拉强度一般较低，但加入纤维增强剂可以有效提高材料的抗拉性能。
碳纤维增强剂是目前较为常用的增强材料，研究表明，使用碳纤维增强剂可以有效提高水泥基复合材料的抗拉强度，提高其耐久性。
2. 抗压强度水泥基复合材料的抗压强度是其重要的力学性能之一，它主要取决于水泥的品种、浆料的掺合比和固化方式等因素。
钢筋混凝土具有很高的抗压强度，大约为50~100MPa，而纤维增强水泥基复合材料的抗压强度一般在20~40MPa之间。
3. 弹性模量弹性模量是评价材料强度和刚度的指标之一，它反映了材料受力时的变形能力。
水泥基复合材料的弹性模量一般在30~50GPa之间，而高性能纤维增强水泥基复合材料的弹性模量一般可达到100GPa。
三、水泥基复合材料的结构性能分析在建筑行业中，材料的结构性能是十分关键的。
水泥基复合材料的结构性能需考虑其耐久性、抗冻性、耐久性和防水性。
水泥基复合材料
水泥基复合材料一：凡是细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固的交接在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。
由于水泥具有高抗压强度、低廉的价格、使用方便、耐久性良好等优点，故水泥是目前地球上使用最广泛、最大宗的结构材料，但其脆性是制约水泥无限应用的致命弱点，如何通过复合改性提高水泥的韧性成为水泥基复合材料研究的重要方向之一。
二：（1）材料背景开始利用材料复合的方式来解决水泥基材料的脆性问题，钢筋混凝土就是很好的例子，钢筋混凝土已具备现代材料复合工艺的雏形。
大体看来，水泥基复合材料的增韧措施主要可以分为三大类：一是对水泥自身进行调节来增强水泥基体的韧性，这类方法主要有加入聚合物，制得聚合物水泥，调节水泥的矿物组成，减少脆性矿相含量，加入外加剂来改善界面、提高抗拉强度等；另一类是引入高抗拉强度的增强体，如引入钢筋、秸杆、纤维等，这类方法能显著改善水泥基复合材料的韧性，这也是目前研究的热点；还有一类就是通过适当工艺处理来增强水泥基复合材料的韧性，用的较多的就是预应力法；各种方法相互渗透，在实际工程中往往是多种方法同时使用以达到最佳的增韧效果。
（2）加工工艺1 喷射法是目前最常用的成型方法，将水泥、砂子、水搅拌成砂浆，与耐碱短切玻璃纤维短时间混合后形成预混料，振动模浇铸成型后养护。
[2] 喷射脱水法：砂浆和玻璃纤维同时往模具上喷射的机理与直接喷射法相同。
但它是把玻璃纤维增强水泥喷射到一个常有减压装置的开孔台上，开孔台铺有滤布。
喷射完后进行减压，通过滤纸或滤布，把玻璃纤维增强水泥的剩余水分脱掉。
这种方法是成型水灰比低的高强度板状玻璃纤维增强水泥的方法。
[3] 预混料浇铸法：水泥、砂子、水、外加剂和切成适当长度的耐碱玻璃纤维（短切纤维）在搅拌机中混合成预混料，然后不断地注入到振动着的模具里进行成型。
[4] 压力法：预混料注入到模具里后，加压除去剩余水分，即使脱模，可以提高生产率，并能获得良好的表面尺寸精度。
水泥基复合材料的制备及应用研究
水泥基复合材料的制备及应用研究正文：一、引言水泥基复合材料作为一种新型复合材料，具有广阔的应用前景。
水泥基复合材料以水泥为基础材料，通过添加一定的填料、增强材料和化学添加剂等，在保证微观结构稳定的前提下，兼具多种优良性能，具有低成本、高性价比等特点。
目前，水泥基复合材料在建筑、道路、桥梁、地下综合管廊、墙面装饰以及有色冶金、化工等领域都有广泛应用。
二、制备水泥基复合材料1.基本原料水泥基复合材料的基本原料包括：水泥、填料、增强材料、化学添加剂以及水。
其中，水泥是基础材料，填料用于降低成本，增强材料用于增强强度，化学添加剂用于改善水泥基复合材料的性能。
2.材料配比水泥基复合材料的材料配比至关重要。
一般来说，材料配比应充分考虑各种材料的性质和溶液体系，杜绝出现杂质、沉淀、相分离等情况。
具体配比方法可采用试验法和计算法，先确定填加的含量，再按照要求的配比比例进行混合。
3.制备过程在制备水泥基复合材料时，首先将填料、增强材料、化学添加剂等加入水泥浆中，然后加入适量的水进行搅拌，形成均匀的混合物。
接下来，将混合物进行振动、压实、震动等工艺，使其形成密实的结构。
最后，将其进行酸洗、清洗等过程，得到完整的水泥基复合材料。
三、水泥基复合材料的应用研究1.建筑领域水泥基复合材料在建筑领域的应用十分广泛。
其优点在于施工简单、防火、抗震、耐久等。
目前，水泥基复合材料已被应用在墙体、地面、屋顶、隔墙等方面。
同时，水泥基复合材料还能作为地下综合管廊和防渗堤坝的砌块。
2.道路、桥梁领域水泥基复合材料在道路、桥梁等领域的应用也越来越广泛。
其特点在于耐久、防水、抗热、防剥落等。
目前，水泥基复合材料主要被用于路面面层、桥墩、桥面铺装等方面。
3.有色冶金、化工领域水泥基复合材料在有色冶金、化工领域的应用也比较广泛。
其特点在于耐腐蚀、渗漏性小、承重能力强等。
目前，水泥基复合材料主要被用于化工管道、水池、表面处理以及地下储罐等方面。
四、总结水泥基复合材料具有广泛的应用前景，其制备过程相对简单，价格低廉。
第八章_水泥基复合材料
8.1
8.2 纤 维 增 强 水 泥 的 历 史
纤维增强脆性材料的历史，可以追溯到远古时代。 当时人们把稻草等植物纤维掺到泥土中，制备较为坚 固耐用的建筑材料，这一原始的制造工艺，至今在我 国的部分农村仍被采用。现代最早广为使用的纤维增 强复合材料是大约1900年出现的石棉水泥板。其后， 其他各种纤维增强材料相继被研究开发出来，如纤维 增强树脂，纤维增强陶瓷和纤维增强水泥基材料等这 些纤维增强复合材料广泛应用于观代生活的许多领域， 已为人类社会的发展做出了巨大的贡献。
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
图1.含有不同体积纤维高铝水泥应力－应变曲线
我国玻璃纤维增强水泥的发展前景
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
(1)、玻璃纤维增强水泥材料的特性决定了其具有广阔 的发展前景 玻璃纤维增强水泥作为一种新型的无机复合材料具 有许多独特的优点，首先它是轻质的，一般以水泥砂浆 为基体的GRC材料有低的干容重，比普通混凝土约低20 ％；在抗弯破坏强度相当的条件下，GRC的容重可减低 50％；GRC高的抗弯强度、抗拉强度和高的抗冲击强度 使得其能够以较薄的厚度获得所需力学性能；作为以水 泥为胶凝材料的复合材料，它不仅不怕潮湿而且防火； 它的工艺性能好，可任意模造出各种复杂的造型，用 GRC材料不仅可制造出应用于各个领域的建筑制品、景 观制品，还可用于制造仿古艺术品；它的可加工性能好， 可任意锯、钉、磨、钻，便于安装施工；其价格较低， 符合我国国情，可大量推广应用。
8.3
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
与玻璃纤维相似，在碱性环境中，天然纤维会发 生分子降解而失去力学性能。因此，其增强水泥基材 料同样存在一个长久使用性问题。某些科学家采用天 然纤维涂覆疏水保护剂和／或采用低碱性基体的方法， 来解决天然纤维增强水泥基材料的耐久性问题效果显 著，但最终结果仍不甚令人满意。因此，如何提高天 然纤维的耐碱性，提高天然纤维增强水泥基材料的耐 久性将是未来研究的重要领域。
水泥基复合材料PPT(共34页)
12
纤维与基体在弹性模量上的匹配：当复合材料 的应变达到纤维或基体中比较小的那个应变时， 只有Ef Em ，纤维才可分担复合材料中更多 的负荷水平。所以要求选用的纤维具有较高的 弹性模量。
1凝土的配合比设计及成型工艺控制
在组成材料已定的条件下，决定混凝土各项性能的 则主要是各组成材料之间的相对比例。
1）选择水泥品种，确定混凝土试配强度；
2）确定水灰比；
3）选取用水量，计算水泥用量；
4）选取砂率；
5）计算砂石用量。
18
8.3.2钢筋混凝土的成型工艺
性能：纤维的掺入可显著地提高混凝土的极限 变形能力和韧性，从而大大改善水泥浆体的抗 裂性和抗冲击能力。
13
聚合物改性混凝土 对混凝土最基本力学性能的改善要借助于向混凝土
中掺加外掺剂，在大多数情况下是掺加聚合物。 主要有三种形式： 一是聚合物浸渍混凝土； 二是聚合物混凝土； 三是聚合物水泥混凝土。
19
8.3.3纤维增强水泥的成型工艺 1、直接喷射法 直接喷射法是目前最常用的成型方法。其关键是玻
璃纤维的均匀分布以及喷射砂浆的脱泡和厚度的均 匀性。 用这种方法，纤维在二维方向无规配向。因此，在 制造时制品的形状、大小、厚度等自由度最大，通 用性也最大，设备费用较便宜
而且是受力的主体。 纤维与基体水泥间的相互作用： （1）当纤维间距大于或等于两倍界面层厚度时，
各纤维的界面层将保持自身形状，互无干扰和影 响，不因纤维间距改变而变；当纤维间距小于两 倍界面层厚度时，由于界面层相互交错、搭接， 产生叠加效应，不同程度地引起界面层弱谷变浅， 对界面产生强化效应。
水泥基复合材料
水泥基复合材料
水泥基复合材料是一种由水泥、骨料、掺合料和添加剂等原材料组成的新型建
筑材料，具有优异的力学性能、耐久性和耐腐蚀性能。
它是在水泥基体中加入特定的骨料和掺合料，经过一定的工艺方法制成的一种新型复合材料。
水泥基复合材料具有优良的抗压、抗弯、抗冻融和耐化学腐蚀等性能，广泛应用于建筑工程、道路工程、水利工程等领域。
首先，水泥基复合材料具有优异的力学性能。
由于在水泥基体中加入了特定的
骨料和掺合料，使得水泥基复合材料的力学性能得到了显著提高。
其抗压强度、抗折强度和抗冻融性能均远远优于传统的混凝土材料，可以满足各种工程的使用要求。
其次，水泥基复合材料具有优异的耐久性能。
水泥基复合材料在制备过程中，
采用了特殊的配比和工艺方法，使得其具有良好的耐久性能。
在各种恶劣的环境下，如潮湿、高温、酸碱等条件下，水泥基复合材料都能够保持稳定的性能，不易受到外界环境的影响。
此外，水泥基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能。
传统的混凝土材料在受到化
学腐蚀时往往会出现表面起砂、龟裂等现象，影响使用寿命。
而水泥基复合材料由于添加了特定的掺合料和添加剂，使得其具有较强的抗化学腐蚀能力，能够在酸碱环境下长期稳定使用。
总的来说，水泥基复合材料作为一种新型的建筑材料，具有优异的力学性能、
耐久性和耐腐蚀性能，广泛应用于建筑工程、道路工程、水利工程等领域。
随着科技的不断进步和材料工艺的不断改进，相信水泥基复合材料将会在未来得到更广泛的应用和推广，为各种工程提供更加可靠、耐久的建筑材料。
水泥基复合材料的应用与研究
水泥基复合材料的应用与研究一、前言水泥基复合材料是指以水泥、矿物掺合料和一定比例的纤维等材料为基础，加入适量的添加剂，通过混合、浇注、压制等工艺形成的一种综合性材料。
它具有高强度、耐磨、耐腐蚀、防火等优良性能，同时还具有良好的耐久性和可持续性，因此在工程建设领域得到了广泛的应用。
二、水泥基复合材料的种类1.纤维增强水泥基复合材料纤维增强水泥基复合材料是指在水泥基材料中加入纤维，使其具有更好的抗拉强度和韧性，常见的纤维有玻璃纤维、碳纤维、钢纤维等。
这种材料广泛应用于建筑、桥梁、路面等工程领域。
2.高性能混凝土高性能混凝土是指在水泥基材料中加入微粉、氧化硅等掺合料，以及控制水灰比等技术手段，使其具有更高的强度、耐久性和抗渗性。
这种材料广泛应用于高层建筑、大型桥梁、隧道等工程领域。
3.自密实混凝土自密实混凝土是指在水泥基材料中加入一定比例的特殊掺合料和添加剂，通过控制水泥胶凝体的形成，使其具有自密实的性能，从而提高了材料的耐久性和抗渗性。
这种材料广泛应用于水利水电、海洋工程等领域。
4.轻质水泥基复合材料轻质水泥基复合材料是指在水泥基材料中加入一定比例的轻质骨料，使其具有更轻的重量和更好的保温性能，常见的轻质骨料有珍珠岩、膨胀珍珠岩、膨胀粘土等。
这种材料广泛应用于建筑、隧道、地道等领域。
三、水泥基复合材料的应用1.建筑领域水泥基复合材料在建筑领域的应用非常广泛，主要包括建筑结构、外墙保温、地面修补等方面。
例如，在建筑结构中，水泥基复合材料可以用于加固和修补混凝土结构，提高其承载能力和抗震性能；在外墙保温中，水泥基复合材料可以用于制作外墙保温板，达到节能减排的效果；在地面修补中，水泥基复合材料可以用于修复地面裂缝和磨损部位，提高地面的使用寿命。
2.交通运输领域水泥基复合材料在交通运输领域的应用也非常广泛，主要包括桥梁、隧道、地铁等方面。
例如，在桥梁中，水泥基复合材料可以用于加固和修补桥梁结构，提高其承载能力和抗震性能；在隧道中，水泥基复合材料可以用于修补和加固隧道结构，提高其使用寿命和安全性；在地铁中，水泥基复合材料可以用于修补和加固地铁隧道结构，提高其使用寿命和安全性。
水泥基复合材料
发展趋势
轻质高强 节能环保
智能化 生态化
上海的金茂大厦
设计高度：421m
大跨度桥梁
核电站
7.2 水泥基复合材料的种类及基本性能
水泥基复合材料是指以水泥净浆、砂浆或
混凝土做基体，以非连续的短纤维或连续的
长纤维做增强材所组成的复合材料的总称。
水泥基复合材料的种类
增强材料
基体
钢 玻 有 碳玄
序号 1 2 3
按纤维体积率分类
低纤维体积率纤维增强水泥基 复合材料
中纤维体积率纤维增强水泥基 复合材料
高纤维体积率纤维增强水泥基 复合材料
纤维体积率（%） 范围 0.1-1.0
＞1.0-5.0
＞5.0-20.0
典型的纤维增强水泥基复合材料 品种
（1）维纶纤维增强混凝土 （2）低掺率丙纶纤维增强混凝土 （3）尼龙纤维增强混凝土 （4）低掺率腈纶纤维增强混凝土 （5 ）Vf=0.5%-1% 的钢纤 维增强 混凝土
（1）Vf=1.5%-2.5%的钢纤维增强 混凝土
（2）抗碱玻璃纤维增强水泥 （3）维纶纤维增强水泥 （4）碳纤维增强水泥 （5）RPC （1）石棉水泥 （2）石棉增强硅酸钙 （3）压蒸木浆纤维增强水泥 （4）木浆纤维增强硅酸钙 （5）若干混杂纤维增强水泥基复 合材料
（6）注浆（钢）纤维混凝土 （SIFCON）
内容提纲
7.1 7.1概述 7.2水泥基复合材料的种类与性能 7.3纤维增强水泥基复合材料 7.4聚合物混凝土复合材料 7.5水泥基复合材料的应用
水泥
1 水泥的定义：
凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑 性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，
并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在
第八章 水泥基复合材料
Company Logo
2. 聚合物混凝土：以聚合物为结合料与砂石等骨料形成的混凝土，环
氧树脂，脲醛树脂等。具有良好的力学性能、耐久性及速凝，大
都用于抢修等特殊工程，但聚合物用量大（8%左右），价格贵
3. 聚合物水泥混凝土：成型过程中掺加一定量的聚合物，从而改善其 性能、提高其使用品质，使混凝土满足工程的特殊需要，又称为 聚合物改性水泥混凝土或高聚物改性混凝土。
8.2.1 钢筋混凝土的成型工艺 1886年，美国的加克松开始预应力混凝土， 即不改变混凝土的成分，用物理力来改善混 凝土自身的强度 1928年，法国的希努.弗列基诺提出这种方 法的理论，确定了技术基础 应用于高速路面、大跨度桥及建筑物的横梁
HNUST Company Logo
预应力混凝土：通过张拉钢筋(索)，使
度方向上可以改变纤维量
6. 抄造法 玻纤部分取代石棉，适合成型较厚（15~40mm）的板状制品，且能大 量生产。
HNUST Company Logo
8.2.3 聚合物改性水泥混凝土的成型工艺
1. 水泥混凝土中聚合物结构形成过程 随水泥的水化，体系中的水不断地被水化水泥所
结合，乳液中的聚合颗粒会相互融合连接在一起
2. 影响纤维增强水泥基复合材料的因素 1）基体的性能：短纤维且乱向分布；基体为传递应力、受力的主体 2）增强纤维与水泥基体间的相互作用
A. 纤维间距，两倍界面层厚度
B. 纤维间距改变对界面层的影响与纤维-集料间距改变对界面层的影响 具有一致的规律性和同类性 C. 纤维间距改变对界面层性状的影响与对界面力学行为的影响具有相 同的规律性
2. 聚合物改性水泥砂桨及水泥混凝土的设计
HNUST Company Logo
弹性胶乳
水泥基复合材料
22
连续喷射脱水法示意图
23
3、预混料浇铸法 预混料浇铸法就 是将水泥、沙子、 水、外加剂和适 当长的耐碱玻璃 短切纤维在搅拌 机中混合成预混 料，然后不断注 入到振动着的模 具里进行成型。 用这种方法可以 成型厚壁的制品， 在物性方面不如 喷射法。
24
4、压力法 预混料注入到模具后，加压除去剩余水分， 及时脱模，可以提高生产率，并能获得良好的表面 精度。 5、离心成型法 在旋转的管状模具中喷入玻璃纤维和水泥浆， 利用离心力均匀成型。该法能够控制纤维的方向， 使它能有效地作用到管子的结构强度上，而且在厚 度方向上可以改变纤维量。
10
（2）纤维间距对界面层的影响与纤维/骨料间 距改变对界面层的影响具有一致的规律性和同 类性，诸界面层在基体水泥中将有双重界面随 机强化效应，只要纤维、沙粒空间随机间距小 于两倍界面层厚度，混合料工作性又能满足要 求，界面层，尤其是界面最薄弱层的强化效应
就会发生。
11
（3）纤维间距改变对界面层性状的影响与对界面 力学性能的影响具有相同的规律性 。当纤维间距 小于两倍界面层厚度时，界面诸力学性能均有不同 程度的提高。 纤维与基体在热膨胀系数上的匹配：利用纤维与基 体在热膨胀系数上的不同，如纤维的热膨胀系数大 于基体的热膨胀系数，复合材料在基体上产生一定 的压预应力，而纤维则处于张应力状态，这样则对 复合材料的性能是有好处的。
在水泥混凝土成型过程中掺入一定量的聚合物，从 而改善混凝土的性能其优点是：抗折强度提高，抗 压强度提高，抗压强度/抗折强度的比值减小；刚 性或脆性降低，变形能力增大；耐久性与抗侵蚀能 力有一定程度的提高；有良好的粘结性，适于修补 工程；制备工艺不变，成本相对低。
水泥基复合材料
水泥基复合材料水泥基复合材料是一种以水泥为基础材料，在其中添加各种复合材料进行改性的新型材料。
由于水泥基材料的强度和耐久性相对较低，加入复合材料能够显著提高其性能，使其具备更好的力学性能、耐久性和可塑性。
水泥基复合材料主要由水泥基体和复合材料组成。
水泥基体是指水泥基材料中的主体，一般为水泥混凝土或者水泥砂浆。
而复合材料是指在水泥基体中添加的改性材料，如纤维、颗粒、胶凝材料等。
常见的复合材料有玻璃纤维增强材料、碳纤维增强材料、聚合物纳米复合材料等。
水泥基复合材料相比传统的水泥材料，具有以下优点：首先，水泥基复合材料具有更好的强度和耐久性。
由于添加了各种复合材料，水泥基体的力学性能得到了显著提升。
在应力作用下，复合材料能够有效地抵抗拉伸、压缩、弯曲等不同形式的力，从而增强了材料的整体强度。
同时，复合材料还可以提高材料的抗裂性能和抗热震性能，延长材料的使用寿命。
其次，水泥基复合材料具有更好的抗渗透性和抗化学侵蚀性。
由于复合材料具有较好的致密性和耐腐蚀性，能够有效地阻止水分和化学物质的渗透，从而减少材料的老化和腐蚀。
这使得水泥基复合材料在潮湿环境和酸碱腐蚀环境中具有更好的性能，适用于海洋工程、化工工程等特殊环境。
最后，水泥基复合材料具有更好的可塑性和施工性能。
由于复合材料的添加，水泥基材料的流动性和可塑性得到了改善，能够更好地适应各种复杂的施工要求。
同时，水泥基复合材料在施工过程中可与钢筋和其他结构材料良好结合，在工程中的适用性更广。
总之，水泥基复合材料的研发和应用，为水泥材料的改性提供了一种新的思路和方法。
通过合理选择和添加不同的复合材料，可以达到对水泥基材料性能的全面提高，增强其力学性能、耐久性和可塑性，从而拓宽了水泥材料的应用领域，也为建筑工程的可持续发展提供了新的解决方案。
水泥基复合材料的制备及晶体结构分析
水泥基复合材料的制备及晶体结构分析随着生产技术的不断升级和工业化进程的不断加快，水泥已成为建筑材料中必不可少的一种。
然而，传统的水泥制品在力学性能、防腐能力、耐久性等方面都还存在较大的问题。
为了提高水泥的综合性能，人们开始尝试利用化学方法来改进水泥的组成，从而诞生了一种新型的建筑材料——水泥基复合材料。
水泥基复合材料是一种由水泥、骨料、填料、掺和物等组成的多相材料。
相对于传统的水泥制品，水泥基复合材料具有较高的力学性能、耐久性和化学稳定性，同时具有良好的加工性能和施工性能。
因此，水泥基复合材料已成为建筑材料领域中的一种热门材料。
水泥基复合材料的制备需要进行多种材料的混合和反应。
其中，水泥作为主体材料，具有着决定性的作用。
在制备过程中，需要先将水泥与骨料、填料等混合，然后通过添加掺和物来改变水泥的基础性质，最终形成复合材料。
水泥基复合材料的制备过程中，水泥的成分和结构非常重要。
水泥的主要成分是氧化硅、氧化铝、氧化钙等，其中氧化硅和氧化铝是水泥基质的主要组成部分，而氧化钙则是水泥的胶凝剂。
在复合材料中，这些成分需要与大量的骨料、填料混合，形成一种均质的材料结构。
在混合的过程中，需要注意控制骨料、填料的添加量和粒径，以及水泥与搅拌的时间等参数，以确保混合后的复合材料具有足够的强度和均匀的结构特点。
为了深入了解水泥基复合材料的晶体结构，需要进行一定的晶体结构分析研究。
常用的研究方法包括X射线衍射法、扫描电子显微镜等。
通过这些方法可以确定水泥基复合材料的晶体结构特征和有序性，从而为材料的性能提升提供有力的理论依据。
总的来说，水泥基复合材料是一种具有较高应用价值的建筑材料，制备过程中需要注意控制各种参数，以确保材料的均质性和力学性能。
同时，晶体结构分析等研究方法有助于进一步深入了解水泥基复合材料的结构特点和性能提升方法，为建筑行业的发展做出不可替代的贡献。
水泥基复合材料的制备工艺及其力学性能研究
水泥基复合材料的制备工艺及其力学性能研究水泥基复合材料是一种由水泥矩阵和一定比例的增强材料混合而成的复合材料。
它具有优良的力学性能和较高的耐久性，广泛应用于建筑工程、道路、桥梁等工程领域。
本文将介绍水泥基复合材料的制备工艺及其力学性能研究，以期为相关领域的研究提供参考。
1. 水泥基复合材料的制备工艺水泥基复合材料制备的主要过程包括混合、形成、养护等步骤。
其中，混合过程是制备水泥基复合材料的关键环节。
一般情况下，水泥基复合材料的混合比例为水泥：砂石：增强材料=1:2:2，具体比例可根据实际需要进行调整。
同时，强度等级、耐久性等要求也是影响混合比例及施工工艺的因素。
在制备过程中，水泥、砂石和增强材料需经过预处理，以减少杂质、增加比表面积和表面活性，提高混凝土的力学性能和耐久性。
水泥预处理的方法常见的有烧碱预处理法和球磨预处理法；砂石的预处理方法有洗涤预处理法和筛分预处理法等；增强材料的预处理方法有打散法和表面改性法等。
制备好的混合物需要被充分搅拌以排除气泡和获得均匀的混合状态。
混合好的水泥基复合材料应按照设计要求铺装成型，外观应光滑、整洁，同时需要进行养护，确保其达到预期的强度和耐久性。
2. 水泥基复合材料的力学性能研究水泥基复合材料具有优良的力学性能，主要表现在以下几个方面：2.1 抗压强度抗压强度是衡量混凝土材料强度的一个重要指标。
水泥基复合材料具有较高的抗压强度，随着砂石、增强材料比例的不同，抗压强度会有所变化。
通常情况下，水泥基复合材料的抗压强度在50MPa以上，高强水泥基复合材料甚至可达到150MPa以上。
2.2 抗拉强度水泥基复合材料的抗拉强度也是其力学性能之一。
由于水泥基材料在拉伸过程中出现裂纹易于扩展，因此可以采用增强剂改良的方法来提高抗拉强度。
根据研究表明，添加玻璃纤维、聚丙烯纤维等增强材料，可以显著提高水泥基复合材料的抗拉强度。
2.3 抗冻性能水泥基复合材料的抗冻性能是表征其耐久性的重要指标之一。
水泥基复合材料
水泥基复合材料第一篇：水泥基复合材料水泥基复合材料班级:Z090162学号:Z09016206姓名:张欢水泥基复合材料概述以硅酸盐水泥为基体，以耐碱玻璃纤维、通用合成纤维、各种陶瓷纤维、碳和芳纶等高性能纤维、金属丝以及天然植物纤维和矿物纤维为增强体，加入填料、化学助剂和水经复合工艺构成的复合材料。
它比一般混凝土性能有所提高。
以短切的耐碱玻璃纤维约3％～10％含量的复合材料为例，其密度为1600～2500kg/m3，抗冲强度8.0～24.5N·mm/mm2，压缩强度48～83MPa，热膨胀系数为(11～16)×10-6K-1。
性能随所用原材料、配比、工艺和养护条件而异。
水泥基复合材料基本上用于制造建筑构件，如内、外墙板、天花板等。
目前，先进水泥基复合材料的发展也比较迅速。
先进水泥基复合材料是通过组成、结构优化设计，采用先进技术制备的具有优异性能的新型高技术水泥基材料，其性能特点是韧性好、强度高、可设计性好，是当前本领域研究的重点和技术应用的难点。
水泥基复合材料的分类及应用（1）纤维水泥基复合材料水泥基复合材料可分为水泥基和增强体两部分！目前比较热门的水泥基复合材料为：纤维水泥基复合材料。
它通常是指以水泥净浆，砂浆或者混凝土为基体，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料，也叫纤维混凝土。
在混凝土中加入纤维，可以强化、韧化水泥砂浆，提高水泥基复合材料拉伸、弯曲以及冲击强度，控制裂纹的扩展，改善失效模式和未成型时材料的流动性，是改善其性能的最有效途径。
纤维在水泥基体中至少有以下三个主要作用：1，提高基体开裂的应力水平，即使水泥基体能承受更高的应力。
2，改善基体的应变能或延展性，从而增加它吸收能量的能力或提高它的韧性。
纤维对基体韧性的改善往往比较显著，甚至在它对基体的增强作用小的情况下也是如此。
3，能够阻止裂纹的扩展或改变裂纹前进的方向，减少裂纹的宽度和平均断裂空间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
青石棉纤维
抗碱玻璃纤维 中碱玻璃纤维 无碱砂浆
0.1－20
8－20 8－20 8－20 9 ――― 12 100－200 ――― ―――
3.4
2.7 2.6 2.54 1.9 0.9 1.44 1.1 2.0－2.2 2.2－2.3
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
目前除我国外，英国、德国、瑞士、比利时、意 大利等国均在抄取工艺线上用维纶生产无石棉纤维水 泥板。国外有的用改性维纶或改性脂纶替代适量的高 模量维纶。丹麦Eternit公司用改性丙纶替代全部石棉， 并用纤维素纤维作辅助纤维在抄取工艺线上制造无石 棉纤维水泥板。
纤 维 增 强 水 泥 的 历 史
纤维增强水泥基复合材料的基体，通常是普通波 特兰水泥，有时也采用高铝水泥和特种水泥。而用于 增强的纤维，除最早广为使用的石棉纤维外还有钢纤 维，玻璃纤维，天然纤维(如玉米秸、麦杆秸、黄麻 等)，合成纤维(如高模量的碳纤维，芳纶纤维和较低 模量的聚丙烯纤维等)。这些增强纤维的性能，增强 效果和制造成本差别较大（见表1）。在纤维增强水 泥基材料中，纤维的使用状态和分布是多种多样的： 既可以是长纤维的一维铺设，也可以是长纤维或者织 物的二维分布，还可以是短纤维的二维或者三维不连 续的乱向分布。因此，近些年来，纤维增强水泥基复 合材料的研究比较活跃，并取得了许多有意义的研究 结果。
第八章 纤维增强水泥基复合材料
短纤维增强水泥基复合材料包括结构材料和非结构 材料。结构材料大都用于建筑物墙体和构件的承重结构 中，非结构材料则主要用做装饰性材料和非承重功能性 材料。随着人们生活水平的提高和住宅环境的日益改善， 人们对住宅的美观及诸多功能提出了更加苛刻的要求。 因此，对非承重功能性材料进行改革将是现代建筑中墙 体材料改革的大势所趋。世界上许多国家在二十世纪二、 三十年代已着手墙体材料改革，逐步推进墙体材料的环 保化，严格限制粘土砖（制品）的生产与使用，大力推 广各种非粘土类制品及大尺寸的块材与板材。
1、钢纤维增强水泥基材料 2、石棉纤维增强水泥基材料 3、天然纤维增强水泥基材料 4、合成纤维增强水泥基材料 5、玻璃纤维增强水泥基材料 6、混杂纤维增强水泥板
钢纤维增强水泥基材料 钢纤维增强水泥基材料是纤维增强水泥基材料理 论研究最早的一种。与其它增强纤维相比钢纤维增强 水泥基材料研究得最广泛最深入。目前，钢纤维增强 水泥基材料在工程建设中应用最广，钢纤维的消耗量 仅次于石棉纤维。 钢纤维加入到水泥基材料中后，改变了材料的破 坏方式，提高了材料的强度(包括热压强度、抗拉强度 和抗弯强度，特别是大幅度提高了材料的韧性。另外， 复合材料的耐磨性、耐疲劳性、抗冲击性和冻融性等 也有不同程度的改善。钢纤维增强水泥基材料的用途 广泛，主要应用于公路、飞机跑道、工厂地板、堤坝 桥墩、以及河流水库、隧道的内衬等。
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
石棉纤维增强水泥基材料 石棉纤维增强水泥基材料是现代最早应用的纤维 增强水泥基材料，也是用量最大的纤维增强水泥基材 料，目前，每年用于增强水泥材料的石棉纤维大约为 200万吨。石棉纤维来源丰富价格低廉，具有很高的 强度和模量，且纤维与水泥基体相互作用良好，因此 是一种理想的水泥制品增强纤维。但是，近年来的研 究发现石棉纤维对人身危害很大，许多国家准备逐步 禁止使用石棉纤维作为水泥制品的增强纤维，并正在 努力寻找石棉纤维的替代纤维。
8.3
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
与玻璃纤维相似，在碱性环境中，天然纤维会发 生分子降解而失去力学性能。因此，其增强水泥基材 料同样存在一个长久使用性问题。某些科学家采用天 然纤维涂覆疏水保护剂和／或采用低碱性基体的方法， 来解决天然纤维增强水泥基材料的耐久性问题效果显 著，但最终结果仍不甚令人满意。因此，如何提高天 然纤维的耐碱性，提高天然纤维增强水泥基材料的耐 久性将是未来研究的重要领域。
纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
天然纤维增强水泥基材料 天然纤维是自然界中最大品种的纤维，取之不尽， 用之不竭。天然纤维增强水泥基材料的研究与开发， 具有重要的意义和广阔的前景。用于增强水泥基材料 的天然纤维很多，目前主要有棉杆秸、玉米秸、黄麻、 亚麻、剑麻、椰子壳、甘蔗渣、木纤维等。 近几年来出于环境污染和制造成本的考虑，许多 科学家开始系统研究天然纤维增强水泥基材料，并已 发表了大量的研究论文和综述评论。 天然纤维加入到水泥基材料中后，复合材料的强 度和韧性都有明显的提高，提高的程度取决于纤维的 用量和纤维的长度，纤维用量和纤维长度均有一最佳 值。过多的纤维用量和过长的纤维长度，都会降低天 然纤维增强水泥基材料的增强效果。
8.1
8.2 纤 维 增 强 水 泥 的 历 史
纤维增强脆性材料的历史，可以追溯到远古时代。 当时人们把稻草等植物纤维掺到泥土中，制备较为坚 固耐用的建筑材料，这一原始的制造工艺，至今在我 国的部分农村仍被采用。现代最早广为使用的纤维增 强复合材料是大约1900年出现的石棉水泥板。其后， 其他各种纤维增强材料相继被研究开发出来，如纤维 增强树脂，纤维增强陶瓷和纤维增强水泥基材料等这 些纤维增强复合材料广泛应用于观代生活的许多领域， 已为人类社会的发展做出了巨大的贡献。
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
由于提高抗碱玻璃纤维的抗碱能力有一定限度， 为确保GRC的长期耐久性，应尽量降低水泥基体的碱度。 迄今为止，国际上采取的技术路线基本上有下列两条： (1)对普通水泥改性:例如法国圣哥班公司在普通波特兰 水泥中同时掺加偏高岭土与丙烯酸酯乳液；德国海德堡 水泥公司使用高炉水泥(高炉矿渣粉含量在70％以上)并 同时掺加偏高岭土或其它材料。
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
(2)使用专门制造的低碱度水泥:例如中国建筑材料科 学研究院开发的硫铝酸盐型低碱度水泥(由无水硫铝酸 钙、石灰石、无水石膏组成)，日本秩父水泥公司开发 的CGC水泥(由无水硫铝酸钙、C2S含量高的波特兰水泥、 矿渣与石膏组成)。根据国内外的经验，为降低GRC制 品的干缩率，应使灰砂比控制在1：1—1：1.5之间。 Biryukovich测定了单向抗拉的基本性能，他得到的E 型玻璃纤维高铝水泥的应力－应变曲线如图1.
8.1 概 述
目前，西方发达国家的墙体材料正向纵深方向发 展，提倡建筑节能，不断提高新型墙材的生产比例， 综合利用工业废渣，节能降耗，使产品系列化与配套 化。同时不断开发多功能的“绿色”材料。
8.1 概 述
我国墙体材料的革新工作虽已进行多年，但传统 的实心粘土砖在整个墙体材料中所占的的比例仍然很 大。由于实心粘土砖保温隔热性能差，生产能耗高， 不符合现行建筑设计规范的建筑节能的要求，更为严 重的是毁坏耕地的现象十分严重。所以，寻找具有生 产能耗低、保温节能的高性能新型墙体材料来取代传 统的实心粘土砖，已成为我国墙体材料改革的大势所 趋。
概 述
国务院99年72号文件已明确指出：“2001年在沿海 城市和土地稀缺的城市禁止使用实心粘土砖；在其他地 区框架结构建筑中也禁止使用实心粘土砖。到2003年在 全国禁止生产、使用实心粘土砖。”以实现最终淘汰实 心粘土砖的目的。针对上一指示精神，墙材革新与建筑 节能是节约能源、改善建筑功能、促进住宅产业化的客 观要求，是当今全球建筑业的共同选择，是关系实施可 持续发展战略的重大问题。随着限期禁止使用粘土砖的 “禁砖令”的下达，鼓励生产使用轻质、高强、保温、 隔热、隔音的新型墙体材料，以代替“秦砖汉瓦”，推 进建筑节能工作的开展，国家、省、市都制定了一系列 政策和法规。现在，针对实心粘土砖为主要对象的墙体 材料革新已成为历史的必然。
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
图1.含有不同体积纤维高铝水泥应力－应变曲线
我国玻璃纤维增强水泥的发展前景
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
(1)、玻璃纤维增强水泥材料的特性决定了其具有广阔 的发展前景 玻璃纤维增强水泥作为一种新型的无机复合材料具 有许多独特的优点，首先它是轻质的，一般以水泥砂浆 为基体的GRC材料有低的干容重，比普通混凝土约低20 ％；在抗弯破坏强度相当的条件下，GRC的容重可减低 50％；GRC高的抗弯强度、抗拉强度和高的抗冲击强度 使得其能够以较薄的厚度获得所需力学性能；作为以水 泥为胶凝材料的复合材料，它不仅不怕潮湿而且防火； 它的工艺性能好，可任意模造出各种复杂的造型，用 GRC材料不仅可制造出应用于各个领域的建筑制品、景 观制品，还可用于制造仿古艺术品；它的可加工性能好， 可任意锯、钉、磨、钻，便于安装施工；其价格较低， 符合我国国情，可大量推广应用。
8.2
表1 几种纤维和水泥基体性能比较
纤维名称 纤维直径/μm 容积密度 （g/cm3） 抗拉强度/MPa 弹性模量(MPa) 极限延伸率(%)
不锈钢纤维 温石棉纤维
10－330 ―――
7.8 2.6
2100 500－1800
160 150－170
3.0 2.0－3.0
8.2 纤 维 增 强 水 泥 的 历 史
8.3 纤 维 增 强 水 泥 的 国 内 外 动 态
为充分发挥聚丙烯纤维对水泥基体的增强作用， 英国萨里大学研究成功用经高倍拉伸制得的纤化聚丙 烯薄膜以较高的体积率掺加于水泥基体中，在实验室 内制成抗拉强度与变形能力均较高的薄壁纤维水泥板。 意大利Fibronit公司根据英国此项技术的专利进行了 商业性开发，设计并制作了专门生产纤化聚丙烯薄膜 增强水泥板的装备，产品的商品名称为“Netcem”。根 据10年大气暴露的试验结果，Netcem波板的耐久性是 令人满意的，但尚需积累更长期的试验资料。英、美 等国还研究了将编织聚丙烯纤维网格布以较高的体积 率掺加于水泥基体中，也得到了较好的试验结果。