第8章 水泥基复合材料汇总
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
《水泥基复合材料》总结无机非09-1班赵学伟23水泥基复合材料是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。
主要分为混凝土，纤维增强水泥基复合材料及聚合物改性混凝土三大类。
今天主要介绍下纤维增强水泥基复合材料和聚合物改性混凝土材料。
一纤维增强水泥基复合材料国际上对碳纤维、聚丙烯腈纤维混凝土结构的研究日趋活跃，有关论文明显增多。
由于碳纤维是高科技纤维中发展最快的品种之一，它具有高强度、高弹模、高抗腐蚀的众多优点，因此把碳纤维应用于土木工程及建筑工程是许多科技人员长久的梦想。
决定碳纤维能否推广使用于土木工程的关键是其价格。
随着工业技术的进步，最近几年碳纤维价格逐年下降，为推广使用提供了条件。
国外将高性能纤维材料用于土木工程的领域己非常广阔，主要有以下几个途径：1）将短碳纤维、聚丙烯腈纤维加入新混凝土中，制成高性能纤维混凝土新结构，现已有一定的工程实例，目前主要用于薄壳结构、耐腐蚀结构、喷射混凝土及道路工程等。
2）将碳纤维长丝制成棒材，在新混凝土结构中替代钢筋或预应力钢筋，用于新建混凝土结构，主要用于海洋工程、大跨度桥梁及需电磁透过的工程结构，或将棒材用于结构加固，国外的工程实例已较多。
3）将碳纤维加工成束状或绳状，用于大跨度桥梁的拉素或大跨度空间结构的悬索、拉索等。
4）将碳纤维棒材与混凝土一起制成预制混凝土梁、板、屋架，或用纤维棒制作网架等，这些新结构具有质量轻、强度高和耐腐蚀等优点。
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
纤维增强水泥基复合材料综述学号：079024444 姓名：王柳班级：无机072水泥基复合材料概述：最早的、最常见的水泥基复合材料其实就是我们所熟悉的混凝土。
自八十年代美国将混凝土定义为水泥基复合材料以来，这个称法已逐渐地被各国学者认同。
该定义赋予了水泥更多科技内涵，也为水泥研究提供了新的方法，将复合材料的研究方法引入水泥领域，将大大推动水泥科学的发展。
复合材料是指由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料，一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。
混凝土其实就是采用复合材料中的颗粒增强手段来提高性能。
混凝土中的水泥将砂、石等增强体胶结在一起，这就大大提高了单个材料的性能，这也是复合材料的优势！但是单纯的将沙石等颗粒材料胶结在一起形成的混凝土抗压但是不抗拉，其抗拉强度较低，韧性较差。
所以后来人们才混凝土中加入钢筋，钢筋混凝土类似我们在复合材料中所学的纤维增强，只不过钢筋比较粗还不能称作纤维，钢筋在混凝土中钢筋主要承受拉应力，这样混凝土的抗拉强度就得到了很大的提高，于是就出现了钢筋混凝土，我们现在大量运用的我其实就是这种！纤维增强水泥基复合材料的组成：一、水泥水泥在纤维增强水泥基复合材料中是一种胶结材料，与水拌合形成水泥浆，以其很高的粘结力将砂、石和钢纤维胶结成一整体。
目前，在纤维增强水泥基复合材料中常用的水泥强度主要为等级为32.5和42.5的普通硅酸盐水泥。
二、砂砂又称细骨料，用于填充碎石或砾石等粗骨料的空隙，并共同组成纤维增强水泥基复合材料的骨架。
砂的粗细程度用砂的细度模数表示用细度模数大的砂，即粗砂进行拌制容易产生离析和泌水现象。
用细度模数小的砂，即细砂进行拌制，则水泥用量较大!需要较多的水泥浆包裹在砂的表面。
因此，砂的细度模数应适中。
三、石又称粗骨料，是组成纤维增强水泥基复合材料的骨架材料，通常为碎石。
纤维增强水泥基复合材料的粗骨料的粒径不宜大于20mm,若骨料粒径过大,将削弱纤维的增强作用，且纤维集中于大骨料周围，不便于纤维的分散。
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
⽔泥基复合材料⽔泥基复合材料艾ai青摘要: 本⽂论述了⽔泥基材料改性⽤聚合物种类、聚合物改性机理、聚合物改性⽔泥基材料研究进展和发展趋势。
加⼊了聚合物材料后，⽔泥基材料的性能，如强度、变形能⼒、粘结性能、防⽔性能、耐久性能等都会有所改善，改善的程度与聚灰⽐、聚合物的品种和性能有很⼤关系。
但也存在不⾜之处，如抗压强度提⾼不⼤，有时还降低，最⾼使⽤温度不如普通混凝⼟等。
笔者认为，研究如何⼤幅度提⾼聚合物改性⽔泥基材料的抗压强度和最⾼使⽤温度很有意义。
关键词: 关键词聚合物改性⽔泥基材料进展机理性能1.引⾔普通混凝⼟因抗压⽐低，⼲缩变形⼤，抗渗性、抗裂性、耐腐蚀性差，密度⼤，其使⽤范围受到很⼤限制。
随着⼯业的发展，出现了钢筋混凝⼟、⾃应⼒混凝⼟和纤维混凝⼟。
但在这些改进中，胶结材料⽔泥的性能没有发⽣改变，因此也限制了混凝⼟性能的提⾼。
⽔泥混凝⼟（砂浆）的⼀个新动向就是⽔泥混凝⼟（砂浆）与有机⾼分⼦材料复合，这样可以有效地改善混凝⼟（砂浆）的性能。
因为有机⾼分⼦聚合物的长分⼦链结构以及⼤分⼦中的键节或链段的⾃旋转性，决定其具有与⽆机⾮⾦属材料不同的性质—弹性和塑性[1]。
所以在⽔泥混凝⼟（砂浆）中加⼊少量有机⾼分⼦聚合物，既可以使混凝⼟获得⾼密实度，⼜不⾄于使混凝⼟（砂浆）的脆性加⼤，这样便可制得⾼强度、⾼抗渗和⾼耐腐蚀性的混凝⼟。
如今，聚合物改性砂浆和混凝⼟不仅在混凝⼟结构的修补和维护⽅⾯成为⼀种⾮常重要的材料，就是在新的建筑中也获得越来越⼴泛的应⽤，尤其是在桥⾯、停车场、码头、瓷砖和⽯材粘结、建筑防⽔、防腐等⼯程领域。
2. 聚合物改性⽔泥基复合材料1.1. 改性⽤聚合物种类聚合物改性⽔泥基复合材料是指在⽔泥混合时加⼊了分散在⽔中或者可以在⽔中分散的聚合物材料，包括掺和不掺⾻料的复合材料、⽔泥浆、砂浆和混凝⼟。
⽤于⽔泥混凝⼟（砂浆）改性的聚合物有四类，即⽔溶性聚合物、聚合物乳液（或分散体）、可再分散的粉料和液体聚合物。
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。
水泥基复合材料分类
水泥基复合材料分类水泥基复合材料，光是这个名字听起来就很高大上，对吧？大家一听“水泥”就知道，它跟咱们的建筑、基础设施密切相关，咱们每天走的路、住的楼，基本上离不开水泥。
可是你知道吗？水泥这玩意儿，单打独斗可不行，它需要一些帮手，才更有劲儿。
咱今天就来聊聊这些“帮手”，就是那些让水泥更加坚固、更耐用的复合材料。
别看名字复杂，实际上，它们可都在悄悄地给我们的生活带来改变呢。
水泥基复合材料其实就是在水泥里面加入了一些其他的材料，让水泥的性能更加优秀。
比如，有的会加入钢筋，有的会加上一些纤维，甚至还有的加入一些新型的化学物质，这样做的好处多得很，不仅能提高水泥的强度，还能增加它的抗裂性、耐磨性。
这些水泥基复合材料有点像给水泥穿上一件“防护服”，让它在更恶劣的环境下也能表现得像个硬汉子，坚不可摧。
有些朋友可能会问，水泥基复合材料到底怎么分类？说实话，这个问题看似简单，答案却有点复杂。
简单来说，咱们可以根据材料的不同功能和特性，把它们分为几类。
咱可以根据添加的材料来分。
比如，有一种叫做钢筋水泥复合材料，这可就不一般了，钢筋和水泥结合在一起，打破了水泥“脆弱”的弱点，增加了它的抗拉力和抗弯曲的能力，大家走在大街上看到的高楼大厦，多半就是这种组合。
还有一种是纤维水泥基复合材料，纤维就像是水泥的“护身符”，加入了它，水泥不容易开裂，特别适合一些承受大压力的地方，比如地铁的隧道，水坝这些地方，纤维水泥就派上了大用场。
除了钢筋和纤维，还有一些更先进的材料能被添加进去，比如超细粉体或者是各种化学添加剂。
这些材料加入水泥中，能让水泥的性能得到更大的提升。
例如，有些高性能水泥基复合材料的抗渗性、耐腐蚀性极强，特别适合在一些特别苛刻的环境中使用。
想象一下，如果你是一座桥梁，下面每天都有洪水经过，那么你就需要这种耐腐蚀的水泥基复合材料，帮你抵挡岁月的侵蚀。
再聊聊另外一个分类方法，按照水泥基复合材料的用途来分，这个也挺简单。
比如，有一些水泥基复合材料特别适合做高强度的结构性建筑，它们往往需要在大压力下保持稳固。
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
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)。
（5）性能
纤维的加入，可显著改善混凝土的极限变
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。使用分散短纤维的增强 效果比连续长纤维的效果差。
12
三、聚合物改性混凝土
对水泥混凝土改良的途径，
改变水泥性质，混凝土配比， 添加纤维材料、 外加剂等措施来改良其性能，或使其满足工程特 殊需要。 但是对混凝土最基本的力学性能（刚度大、 柔性小，抗压强度远大于抗拉强度）的改善，降 低其刚性，提高其韧性，降低抗压抗拉强度比值， 在大多数情况下是掺加聚合物。
21
22
23
8.2 水泥基复合材料
三、聚合物改性混凝土
3、聚合物水泥混凝土
与普通水泥混凝土相比，
聚合物胶乳水泥砂浆的 弯曲强度提高显著．而
压缩强度没有明显的改
善。抗压/抗拉值降低。 刚性降低，变形能力增
大，这对许多工程有利。
24
8.2 水泥基复合材料
三、聚合物改性混凝土
3、聚合物水泥混凝土
与普通水泥混凝土相比， 聚合物胶乳水泥混凝土对 各种基底的粘结强度大大 改善。所以特别适合于破
8 水泥基复合材料
8.1 水泥
8.2 水泥基复合材料的种类和性能
8.3 水泥基复合材料的成型工艺
8.4 纤维/基体的界面
8.5 调温节能混凝土
8.6其他水泥基复合材料
1
水泥基复合材料
（Cement matrix composites）
由水硬性胶凝材料水泥与水发生水化、 硬化后形成的硬化水泥浆体为基材．与各 种无机材料、金属、有机材料或其中两种 或所有三种材料组成 。
（3）纤维与基体在热膨胀系数上的匹配
纤维的热膨胀系数大于基体的热膨胀系数？在基体中引入压应力。 （4）纤维与基体在弹性模量上的匹配
纤维具有较高的弹性模量？
当复合材料的应变达到基体中比较小的那个应变时， 只有Ef>Em时，纤维才可能分担整个复合材料中更多的负 荷水平。所以，如果Ef<Em时，所得复合材料强度不大可 能大于基体本身的原有强度。要求选用纤维具有较高的弹 性模量是必须的。
13
聚合物用于水泥混凝土主要有三种方式：
聚合物浸渍混凝土，聚合物混凝土，聚合物
水泥混凝土
14
8.2 水泥基复合材料
三、聚合物改性混凝土 1、聚合物浸渍混凝土
15
聚合物浸渍混凝土实验结果表明：
抗压强度可提高3 倍，抗拉强度提高近3倍，弹 性模量可提高1倍，抗破裂模量可增加近3倍，抗折
弹性模量可增加50%，弹性变形减少10倍，硬度增
加超过70%，渗水性几乎变为0，吸水性大大降低。
16
8.2 水泥基复合材料
三、聚合物改性混凝土
1、聚合物浸渍混凝土
17
聚合物浸渍混凝土由于其良好的力学性能，耐久
性及抗浸蚀能力，主要用于受力的混凝土及钢筋混
凝土结构构件，和对耐久性及抗浸蚀性要求较高的
地方。如混凝土船体、近海钻井混凝土平台等。
但由于聚合物浸渍混凝土工艺复杂，成本较高，
二、纤维增强水泥基复合材料
1、复合材料的组成
2、影响纤维增强水泥基复合材料性能 的因素
（1）基体的性能
水泥基体不仅是传递应力载荷， 而且是受力的主体。
7
8.2 水泥基复合材料
二、纤维增强水泥基复合材料 1、复合材料的组成 2、体间的相互作用
2
8.1 水泥
一、水泥的定义和分类
1、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 牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通 称为水泥。
3
2、水泥强化的方法
1） 改善水泥浆自身强度：尽量缩小空隙，包括降低
W/C比、提高流动性、聚合物浸渍和结合等。 2） 骨料与水泥浆界面的强化； 3）最佳骨料的选择，包括选择高强度骨料、小粒径骨 料和短纤维补强等。
的强化效应就会发生。
9
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。而当纤维间距大于两倍
界面厚度时，对诸界面力学行为均无明显影响。
10
8.2 水泥基复合材料
二、纤维增强水泥基复合材料 2、影响材料性能的因素
混凝土构件需要预制并且构件尺寸受到限制，因而
主要用于特殊场合。
18
8.2 水泥基复合材料
三、聚合物改性混凝土 2、聚合物混凝土
以聚合物为结合料与砂石等骨料形成混凝土。大多数情 况下是把聚合物的单体与骨料拌和，通过单体聚合把骨料结合
在一起，形成整体。同普通混凝土一样可用预制或现浇的方法
施工。其具有良好的力学性能、耐久性及某些普通混凝土无法 比拟的性能（如速凝等），所以大部分情况下用于抢修等特殊 用途，也可以用于喷射混凝土。据报道，10-15mm聚甲基丙烯 酸甲酯（PMMA）喷射混凝土的强度可达700MPa
4
8.2 水泥基复合材料
一、混凝土
由胶凝材料、水和粗 细骨料按适当比例拌 和均匀，经浇捣成型 后硬化而成
5
8.2 水泥基复合材料
二、纤维增强水泥基复合材料
1、复合材料的组成
增 强 剂 — 短 纤 维；
基体—硅酸盐水泥、调凝水泥及高铝 矿渣水泥等； 填 料 — 沙、粉煤灰等。
6
8.2 水泥基复合材料
① 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；当纤维间距小于
两倍界面层厚度时，界面层相互交错、搭接，产生叠加
效应，对界面产生强化效应.
8
8.2 水泥基复合材料
二、纤维增强水泥基复合材料
2、影响材料性能的因素
（2）纤维与基体水泥基体间的相互作用
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 面层在水泥基体将有双重界面随机强化效应，只要纤 维、砂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
19
所用聚合物主要有环氧树脂、尿醛树脂、糠醛 树脂、聚合物链上接有苯乙烯的聚酯等。 由于混凝土的结合完全靠聚合物，所以聚合物用 量很大，一般多达8%左右，因此聚合物混凝土的价 格昂贵，目前还不能用于普通建筑工程，多用于特
殊工程。
20
8.2 水泥基复合材料
三、聚合物改性混凝土
3、聚合物水泥混凝土
是一种以聚合物替代部分水泥材料，与 水泥材料共同作为胶凝材料的水泥基复合 材料 。也称为 聚合物改性水泥混凝土。