7水泥基复合材料-1
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强度：混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、 拉、弯、剪等应力的能力。
混凝土按其标准养护28天的抗压强度划分的强度等级，称为标 号，常用的为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50号 等。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/8～1/13。
变形：混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹 性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。
水泥基复合材料由水硬性凝胶材料与水发生水化、硬化后 形成的硬化水泥浆体作为基体，与各种无机、金属、有机 材料复合而成。
普通水泥主要组成包括：硅酸三钙 、硅酸二钙 、铝酸三钙， 化学式为：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3。
水泥可分为硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥，复合硅酸盐水
1、必须掺入与所用水泥具有相容性的高效减水剂，以降低水灰 比——具备高密实性和高体积稳定性。
2、必须掺入一定量的活性细掺合料，如硅灰、磨细矿渣、优质 粉煤灰等。
3、选用合适的集料，尤其是粗集料（石子）。如配制100MPa 以上的高性能混凝土时，最大粒径不宜大于10~12mm。
21
与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：
耐久性：在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。
19
1990年首次提出高性能混凝土（HPC，High Performance Concrete）。
高性能混凝土能更好地满足结构功能要求和施工 工艺要求，能最大限度地延长混凝土结构的使用 年限，降低工程造价。
20
工艺原理与配制技术
配制高性能混凝土的要点：
按施工工艺分主要有：离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝 土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土、 陶粒混凝土等。
按配筋方式分有：素（即无筋）混凝土、钢筋混凝土、钢丝 网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。
按混凝土拌合物的和易性分有：干硬性混凝土、 半干硬性 混凝土、 塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、 流态混凝土等。
砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和 水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。
水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工 作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚硬的整体。
混凝土广泛应用于土木工程、给排水工程、水利工程、地下 工程、国防建筑等。
8
9
10
按使用功能分主要有：结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝 土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、 道路混凝土、防辐射混凝土等。
纤维增强水泥基复合材料可分为钢纤维、玻璃纤维、碳纤 维和聚丙烯纤维增强复合材料等。
聚合物混凝土复合材料可分为聚合物混凝土、聚合物浸渍 混凝土和聚合物改性混凝土。
7
7.2 高性能混凝土
混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（加或 不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养 护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。
22
混凝土养护
养护不仅促进水化反应，而且还最大限度地减少收缩。 减少混凝土早期收缩和开裂的手段和方法有：水泥改性、掺
加矿物掺合料和化学外加剂、掺加纤维和进行合理的养护。 传统的外部养护方法，可分为两种类型：水养护—即那些通
过提供额外的水分，来防止混凝土失水的方法；密封（或无 水）养护—即那些仅防止失水的方法。 养护水也能从内部提供水源，即众所周知的内养护（IC）， 内养护主要是在混凝土拌合物中采用起养护剂作用的组分。
泥，矿渣、火山炭质粉煤灰硅酸盐水泥。
水泥混凝土制品的压缩强度高、耐热特性好，但是抗拉性 能差，破坏前的应变小，复合是改善性能的重要手段。
4
5
增强（韧）方法：
加入高强度集料——混凝土。 纤维增韧——要求纤维粗、较长。 聚合物改性——浸渍填充、聚合物取代或部分取代
水泥基体。
6
水泥基复合材料主要分为纤维增强水泥基复合材料和聚合 物混凝土复合材料。
11
防水混凝土
12
以水泥为基，加入砂、石以及钢筋，钢筋混凝土。 骨料要求强度高，耐碱性好，与基体有良好的结
合，价廉。 钢筋与水泥相容性好，耐碱。为提高钢筋强度和
结合力，近年来要求冷拉、表面轧槽。
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混凝土设计与百度文库工
设计过程：原料选择→工程计算→实验校核调整。 初定配方：水:灰:砂:石=0.5:1:1.5:3。 实验校核：强度实验与和易性实验。 调整：提高水泥标号或用量，可提高强度；提高水量、
2、请举例说明长纤维增强陶瓷基复合材料的应用。
（SiCf/SiC用于高速列车制动片、航天热结构件，Cf/SiC用于航 天热结构件等）
2
第七章 水泥基复合材料
7.1 概述 7.2 高性能混凝土 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 复合材料的应用
3
7.1 概述
第六章 陶瓷基复合材料
5.1 陶瓷基复合材料的分类及基本性能 5.2 陶瓷基复合材料的成型加工技术 5.3 陶瓷基复合材料的应用
1
思考题
1、试分析说明晶须增强陶瓷基复合材料成型过程的主 要工艺步骤，并提出改进该类材料性能的工艺措施。
（配料—成型—烧结—精加工；严格控制工艺过程的基础上，开 发新的湿混介质、将成型和烧结有机结合、减少精加工量等）
1、一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度。 2、良好的工作性，拌和物具有较高的流动性，混凝土在成 型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混 凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。 3、使用寿命长。混凝土结构能够安全可靠地工作50～100年 以上。 4、较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的 水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。
降低石料用量，可提高和易性。 最终配方中水泥用量、水灰比 W/C需满足耐久性要求。
Water cement ratio，拌制水泥浆、砂浆、混凝土时所用的水和水泥的重量之比。
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预应力技术
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Prestressed Concrete
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和易性：混凝土拌合物最重要的性能。它综合表示拌合物的稠 度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。
混凝土按其标准养护28天的抗压强度划分的强度等级，称为标 号，常用的为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50号 等。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/8～1/13。
变形：混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹 性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。
水泥基复合材料由水硬性凝胶材料与水发生水化、硬化后 形成的硬化水泥浆体作为基体，与各种无机、金属、有机 材料复合而成。
普通水泥主要组成包括：硅酸三钙 、硅酸二钙 、铝酸三钙， 化学式为：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3。
水泥可分为硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥，复合硅酸盐水
1、必须掺入与所用水泥具有相容性的高效减水剂，以降低水灰 比——具备高密实性和高体积稳定性。
2、必须掺入一定量的活性细掺合料，如硅灰、磨细矿渣、优质 粉煤灰等。
3、选用合适的集料，尤其是粗集料（石子）。如配制100MPa 以上的高性能混凝土时，最大粒径不宜大于10~12mm。
21
与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：
耐久性：在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。
19
1990年首次提出高性能混凝土（HPC，High Performance Concrete）。
高性能混凝土能更好地满足结构功能要求和施工 工艺要求，能最大限度地延长混凝土结构的使用 年限，降低工程造价。
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工艺原理与配制技术
配制高性能混凝土的要点：
按施工工艺分主要有：离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝 土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土、 陶粒混凝土等。
按配筋方式分有：素（即无筋）混凝土、钢筋混凝土、钢丝 网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。
按混凝土拌合物的和易性分有：干硬性混凝土、 半干硬性 混凝土、 塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、 流态混凝土等。
砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和 水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。
水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工 作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚硬的整体。
混凝土广泛应用于土木工程、给排水工程、水利工程、地下 工程、国防建筑等。
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按使用功能分主要有：结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝 土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、 道路混凝土、防辐射混凝土等。
纤维增强水泥基复合材料可分为钢纤维、玻璃纤维、碳纤 维和聚丙烯纤维增强复合材料等。
聚合物混凝土复合材料可分为聚合物混凝土、聚合物浸渍 混凝土和聚合物改性混凝土。
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7.2 高性能混凝土
混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（加或 不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养 护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。
22
混凝土养护
养护不仅促进水化反应，而且还最大限度地减少收缩。 减少混凝土早期收缩和开裂的手段和方法有：水泥改性、掺
加矿物掺合料和化学外加剂、掺加纤维和进行合理的养护。 传统的外部养护方法，可分为两种类型：水养护—即那些通
过提供额外的水分，来防止混凝土失水的方法；密封（或无 水）养护—即那些仅防止失水的方法。 养护水也能从内部提供水源，即众所周知的内养护（IC）， 内养护主要是在混凝土拌合物中采用起养护剂作用的组分。
泥，矿渣、火山炭质粉煤灰硅酸盐水泥。
水泥混凝土制品的压缩强度高、耐热特性好，但是抗拉性 能差，破坏前的应变小，复合是改善性能的重要手段。
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增强（韧）方法：
加入高强度集料——混凝土。 纤维增韧——要求纤维粗、较长。 聚合物改性——浸渍填充、聚合物取代或部分取代
水泥基体。
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水泥基复合材料主要分为纤维增强水泥基复合材料和聚合 物混凝土复合材料。
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防水混凝土
12
以水泥为基，加入砂、石以及钢筋，钢筋混凝土。 骨料要求强度高，耐碱性好，与基体有良好的结
合，价廉。 钢筋与水泥相容性好，耐碱。为提高钢筋强度和
结合力，近年来要求冷拉、表面轧槽。
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混凝土设计与百度文库工
设计过程：原料选择→工程计算→实验校核调整。 初定配方：水:灰:砂:石=0.5:1:1.5:3。 实验校核：强度实验与和易性实验。 调整：提高水泥标号或用量，可提高强度；提高水量、
2、请举例说明长纤维增强陶瓷基复合材料的应用。
（SiCf/SiC用于高速列车制动片、航天热结构件，Cf/SiC用于航 天热结构件等）
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第七章 水泥基复合材料
7.1 概述 7.2 高性能混凝土 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 复合材料的应用
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7.1 概述
第六章 陶瓷基复合材料
5.1 陶瓷基复合材料的分类及基本性能 5.2 陶瓷基复合材料的成型加工技术 5.3 陶瓷基复合材料的应用
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思考题
1、试分析说明晶须增强陶瓷基复合材料成型过程的主 要工艺步骤，并提出改进该类材料性能的工艺措施。
（配料—成型—烧结—精加工；严格控制工艺过程的基础上，开 发新的湿混介质、将成型和烧结有机结合、减少精加工量等）
1、一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度。 2、良好的工作性，拌和物具有较高的流动性，混凝土在成 型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混 凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。 3、使用寿命长。混凝土结构能够安全可靠地工作50～100年 以上。 4、较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的 水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。
降低石料用量，可提高和易性。 最终配方中水泥用量、水灰比 W/C需满足耐久性要求。
Water cement ratio，拌制水泥浆、砂浆、混凝土时所用的水和水泥的重量之比。
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16
预应力技术
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Prestressed Concrete
18
和易性：混凝土拌合物最重要的性能。它综合表示拌合物的稠 度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。