水泥基復(fù)合材料的研究進(jìn)展

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1、水泥基復(fù)合材料的研究進(jìn)展摘要水泥基復(fù)合材料是指以水泥與水發(fā)生水化、硬化后形成的硬化水泥漿體作為基體與其他各種無(wú)機(jī)、金屬、有機(jī)材料組合而得到的具有新性能的材料。水泥基復(fù)合材料按照增強(qiáng)體的不同可分為一下幾類(lèi)：混凝土、纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料、聚合物水泥基復(fù)合材料等。本論文就水泥基復(fù)合材料中的混凝土、纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料、聚合物水泥基復(fù)合材料、其他水泥基復(fù)合材料作出了論述。簡(jiǎn)要的介紹了國(guó)內(nèi)外水泥基復(fù)合材料的研究進(jìn)展。關(guān)鍵字混凝土纖維增強(qiáng)水泥基聚合物水泥基1、混凝土1.1混凝土的三個(gè)階段混凝土的發(fā)展主要有三個(gè)階段：第一個(gè)階段是鋼筋混凝土的出現(xiàn)，確立了混凝土在土木工程中的地位。第二個(gè)階段是198

2、2年法國(guó)發(fā)明了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。第三次是近二十年來(lái)，聚合物復(fù)合混凝土以及混凝土外加劑的出現(xiàn)，使混凝土的應(yīng)用技術(shù)又前進(jìn)了一大步。1.2高強(qiáng)混凝土混凝土的種類(lèi)FI漸增多，它們的性能和應(yīng)用也各不相同。我們一般使用混凝土，是按其強(qiáng)度、使用環(huán)境進(jìn)行選擇。常規(guī)結(jié)構(gòu)的混凝土28d強(qiáng)度一般在20^30MpaZ間，稱(chēng)為普通混凝土。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，在高層建筑及橋梁領(lǐng)域中，常用的強(qiáng)度達(dá)90Mpa>100Mpa.110Mpa等高強(qiáng)度的混凝土，稱(chēng)為“高強(qiáng)混凝土”。1.3高性能混凝土強(qiáng)度高出普通情況的混凝土稱(chēng)為“高強(qiáng)混凝土”(high-strengthconcrete,HSC),在實(shí)際的應(yīng)用中由強(qiáng)度轉(zhuǎn)換到

3、了其他方而的的性質(zhì)，如高彈性模量、高密度、低滲水性、能抵抗某些形式的侵蝕等，這樣就用上了“高性能混凝土”(high-performanceconcrete,HPC)這樣一個(gè)更為廣泛的名詞。高性能混凝土不僅要具備較高的強(qiáng)度，而且應(yīng)具備高密實(shí)行和高體積穩(wěn)定性。這些取決于膠結(jié)材料與集料之比和該兩相材料各自的質(zhì)量。通常情況下還需要一定量的外加劑，如減水劑、緩凝劑、速凝劑等。配置高性能混凝土的要點(diǎn)如下：(1)需摻入與所用水泥具有相容性的外加劑，以降低水灰比，改善工作性能；(2)需摻入一定量摻合料，提高強(qiáng)度，并可降低成本：(3)選用合適的集料，特別是粗集料，優(yōu)化配合比。1.4高性能混凝土性能高性能

4、混凝土又稱(chēng)為綠色混凝土，它的性能有自密實(shí)性、體積穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、水化熱少、徐變變形小、C「的滲透率低等。世界各國(guó)對(duì)高性能混凝土的性能定義各有不同，但都提出了耐久性這一性能。其中：(1)美國(guó)NIST(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院)與ACI(美國(guó)混凝土學(xué)會(huì))認(rèn)為HPC是用優(yōu)質(zhì)水泥、集料、水和活性細(xì)摻料與高效外加劑制成的，同時(shí)具有優(yōu)良耐久性、工作性和強(qiáng)度的勻質(zhì)混凝土。(2)歐洲重視強(qiáng)度與耐久性，常與高強(qiáng)混凝土并提(I1SC/I-IPC),法國(guó)與加拿大正研究開(kāi)發(fā)超高性能混凝±(UHPC),北歐則在開(kāi)發(fā)高強(qiáng)半輕高性能混凝土。(3)H本更重視工作性與耐久性，認(rèn)為有足夠強(qiáng)度即可。2.1定義纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)

5、合材料是由不連續(xù)的短纖維均勻的分散在水泥混凝上基材中形成的復(fù)合材料，能有效的改善普通水泥混凝土的韌性，使其具有較高的抗裂性、抗彎強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度。1.2主要性能特點(diǎn)水泥屮加入3%(體積)的碳纖維后，其模量可提高2倍，強(qiáng)度増加5倍，如果定向增強(qiáng)則加入12.3%(體積)的中強(qiáng)碳纖維便可使水泥的抗壓強(qiáng)度從5X10fiN/m2提高到1.85X10fiN/m2；撓曲強(qiáng)度也可達(dá)到1.3X108N/m2o加入碳纖維后,混凝土的力學(xué)性能明顯改善，坍落度變低，抗?jié)B性明顯改善，攪拌工藝不當(dāng)時(shí)易產(chǎn)生纖維接團(tuán)現(xiàn)彖，運(yùn)輸及澆注有時(shí)會(huì)出現(xiàn)分層。2.3應(yīng)用碳纖維增強(qiáng)水泥可用來(lái)替代木材，制成住宅的屋頂、構(gòu)

6、架、梁、地板以及隔板等。由于減輕了自身重量可降低高層結(jié)構(gòu)中的建筑費(fèi)用，碳纖維的成木昂貴限制了在這方而的應(yīng)用。纖維增強(qiáng)混凝土現(xiàn)在還不能立即用以代替鋼筋混凝土，應(yīng)先用它制作成形體簡(jiǎn)單的小尺寸構(gòu)件，在逐漸像達(dá)構(gòu)建過(guò)渡。未來(lái)的纖維增強(qiáng)混凝土主要受增強(qiáng)纖維的品種、質(zhì)量及其價(jià)格的支配。纖維本身強(qiáng)度高，同水泥有良好的粘結(jié)性，它的耐久性也不錯(cuò)，如果工藝過(guò)關(guān)，價(jià)格便宜，纖維增強(qiáng)混凝土推廣即將有很大的空間。3聚合物水泥基復(fù)合材料3?1定義聚合物水泥基復(fù)合材料是指摻有粗細(xì)集料的和未加集料的聚合物水泥混凝土、聚合物水泥砂漿和聚合物水泥凈漿的泛稱(chēng)。廣義講，聚合物水泥基復(fù)合材料屬于有機(jī)和無(wú)機(jī)的復(fù)合材料。1.2聚合

7、物水泥基復(fù)合材料的進(jìn)展自1843年阿斯普丁(w?A.spedin)首次制備出波特蘭水泥以來(lái)，由于水泥混凝土具有制造簡(jiǎn)單、施工方便，抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，作為一種建筑材料一直占有重要的地位。但普通的水泥混凝土屬多孔結(jié)構(gòu)的不均質(zhì)脆性材料,抗拉強(qiáng)度低,干縮變形大，抗裂能力小，抗?jié)B性、抗凍性以及耐腐蝕性差、單位體積重量大等等其本身固有的缺陷，因而使用范圍不能不受到一定的限制。隨著科學(xué)技術(shù)和各種工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)水泥混凝上的性能提出了更多更高的要求。為克服普