第八章水泥基復(fù)合材料HNUST以水泥為基體與其它材料復(fù)合而得到的具有新性能的材料HNUST8.1水泥基復(fù)合材料的種類及基本性能8.1.1混凝土由膠凝材料、水和粗、細(xì)集料按適當(dāng)比例攪合均勻，經(jīng)澆搗成型后硬化而成優(yōu)點(diǎn)：可配成適用于不同用途的混凝土；改變組成材料配比以調(diào)節(jié)其強(qiáng)度等性能；良好塑性，各種形狀；與鋼筋具有良好粘結(jié)力，應(yīng)用非常廣泛缺點(diǎn)：容積密度大；導(dǎo)熱系數(shù)高；抗沖擊韌性差CompanyLogo高性能混凝土混凝土結(jié)構(gòu)物所處環(huán)境、受力條件更苛刻；高強(qiáng)度、高密實(shí)度、低滲透性，高耐化學(xué)腐蝕性、高耐久性和便于施工。1990年，首次提出高性能混凝土不同于高強(qiáng)度混凝土（非力學(xué)性能），應(yīng)用處于初期發(fā)展階段特性：高密實(shí)性（新拌混凝土中的自由水含量低）體積穩(wěn)定性好（高彈性模量、低收縮）強(qiáng)度高（抗壓強(qiáng)度>200MPa）良好的施工性（高流動(dòng)性、自密實(shí)等）HNUSTCompanyLogoHNUST1.復(fù)合材料的組成8.1.2纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料基體：硅酸鹽水泥、調(diào)凝水泥、及高鋁礦渣水泥，用砂或粉煤灰代替部分水泥，可提高體積穩(wěn)定性、增強(qiáng)材料的耐氣候性、耐久性CompanyLogoHNUST1）基體的性能：短纖維且亂向分布；基體為傳遞應(yīng)力、受力的主體2.影響纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的因素2）增強(qiáng)纖維與水泥基體間的相互作用纖維間距，兩倍界面層厚度纖維間距改變對界面層的影響與纖維-集料間距改變對界面層的影響具有一致的規(guī)律性和同類性纖維間距改變對界面層性狀的影響與對界面力學(xué)行為的影響具有相同的規(guī)律性CompanyLogoHNUST3）纖維與基體在熱膨脹系數(shù)上的匹配不可能完全一致4）纖維與基體在彈性模量上的匹配當(dāng)應(yīng)變達(dá)到纖維或基體中比較小的那個(gè)應(yīng)變時(shí)，只有Ef

>Em時(shí)，纖維才可分擔(dān)材料中更多的負(fù)荷水平5）復(fù)合材料的性能纖維的摻入，提高極限變形能力和韌性、改善水泥槳體的抗裂性和抗沖擊能力CompanyLogoHNUST聚合物浸漬混凝土：抗壓、抗拉強(qiáng)度可提高3倍，彈性量提高1倍，抗破裂模量增加近3倍，硬度增加超過70%，滲水性為0，吸水性大大降低。8.1.3聚合物改性混凝土聚合物的作用：增塑、增韌、填孔和固化聚合物應(yīng)用于水泥混凝土的三種方式

應(yīng)用于對耐久性和抗侵蝕性有較高要求的地方，但工藝復(fù)雜，成本高CompanyLogo2.聚合物混凝土：以聚合物為結(jié)合料與砂石等骨料形成的混凝土，環(huán)氧樹脂，脲醛樹脂等。具有良好的力學(xué)性能、耐久性及速凝，大都用于搶修等特殊工程，但聚合物用量大（8%左右），價(jià)格貴3.聚合物水泥混凝土：成型過程中摻加一定量的聚合物，從而改善其性能、提高其使用品質(zhì)，使混凝土滿足工程的特殊需要，又稱為聚合物改性水泥混凝土或高聚物改性混凝土。CompanyLogoHNUST聚合物水泥混凝土的優(yōu)點(diǎn)：力學(xué)性能得到改善，尤其是抗折強(qiáng)度提高，但抗壓強(qiáng)度減??；脆性降低，變形能力增大；耐久性和抗侵蝕能力也有一定程度地提高；良好粘結(jié)性適合于修補(bǔ)工程；完全適應(yīng)現(xiàn)有的水泥混凝土制造工藝；成本低。改性效果（尤其是力學(xué)性能）不如聚合物浸漬混凝土，但工藝簡單，使用方便，廣泛應(yīng)用CompanyLogoHNUST用于改性的聚合物或單體聚合物單體液體樹脂粉末膠乳聚合物膠乳彈性膠乳熱塑性膠乳瀝青膠乳混合膠乳水溶性聚合物熱固性膠乳改性效果雖與聚合物形態(tài)有關(guān)，但主要取決于聚合與硬化水泥槳體形成的整體結(jié)構(gòu)狀態(tài)。CompanyLogoHNUST1886年，美國的加克松開始預(yù)應(yīng)力混凝土，即不改變混凝土的成分，用物理力來改善混凝土自身的強(qiáng)度1928年，法國的希努.弗列基諾提出這種方法的理論，確定了技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用于高速路面、大跨度橋及建筑物的橫梁8.2.1鋼筋混凝土的成型工藝8.2水泥基復(fù)合材料的成型工藝CompanyLogoHNUST預(yù)應(yīng)力混凝土：通過張拉鋼筋(索)，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在承受外荷載之前，受拉區(qū)的混凝土預(yù)先受到一定壓應(yīng)力的混凝土。

作用：提高抗彎、抗拉強(qiáng)度，防止裂紋CompanyLogoHNUST關(guān)鍵：玻璃纖維的均勻分散、噴射砂漿的脫泡和厚度的均勻性特點(diǎn)：通用性大，設(shè)備投資低1.直接噴射法8.2.2纖維增強(qiáng)水泥的成型工藝CompanyLogoHNUST特點(diǎn)：成型水灰比低的高強(qiáng)度板狀玻璃纖維增強(qiáng)水泥，可進(jìn)彎曲加工。制品比直接噴射制品強(qiáng)度高，但制品形狀僅限于板狀或異形斷面等的彎曲加工制造可通過機(jī)械化很容易進(jìn)行連續(xù)操作2.噴射脫水法CompanyLogoHNUST特點(diǎn)：可以成型厚壁制品，但纖維在攪拌機(jī)中易損傷，且配向是三維無規(guī)，故增強(qiáng)效果下降，物性方面不如噴射法的制品應(yīng)用：制造不太要求強(qiáng)度的小件異形制品3.預(yù)混料澆鑄法CompanyLogoHNUSTCompanyLogoHNUST要點(diǎn)：加壓時(shí)，根據(jù)玻璃纖維增強(qiáng)水泥預(yù)混料的配比來選定流動(dòng)性和脫水法，制造氣表盒4.壓力法5.離心成型法6.抄造法能控制纖維的方向性，使它有效地作用到管子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上，且在厚度方向上可以改變纖維量玻纖部分取代石棉，適合成型較厚（15~40mm）的板狀制品，且能大量生產(chǎn)。CompanyLogoHNUST隨水泥的水化，體系中的水不斷地被水化水泥所結(jié)合，乳液中的聚合顆粒會(huì)相互融合連接在一起1.水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過程8.2.3聚合物改性水泥混凝土的成型工藝CompanyLogoHNUST1.形成水泥槳體Ohama結(jié)構(gòu)模型2.混合物中的較大孔隙被有粘結(jié)性的聚合物填充3.聚合物顆粒完全融化在一起形成連續(xù)的聚合物網(wǎng)結(jié)構(gòu)CompanyLogoHNUSTKonietzko模型兩者形成空間連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)CompanyLogoHNUST2.聚合物改性水泥砂槳及水泥混凝土的設(shè)計(jì)要求：強(qiáng)度、變形性、粘結(jié)力、不透水性及化學(xué)穩(wěn)定性確定聚合物-水泥的比值CompanyLogoHNUST1.輕集料混凝土的應(yīng)用保溫輕集料混凝土，用于房層建筑的外墻或?qū)用娼Y(jié)構(gòu)，非承重8.3水泥基復(fù)合材料的應(yīng)用結(jié)構(gòu)輕集料混凝土，用于承重鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件結(jié)構(gòu)保溫輕集料混凝土，用于既承重又保溫的房層建筑外墻及其他熱工構(gòu)筑物8.3.1混凝土的應(yīng)用多孔輕質(zhì)集料配制而成，表觀密度不大于1950kg/m3CompanyLogoHNUST節(jié)約水泥和改善混凝土拌合物的現(xiàn)澆混凝土大流動(dòng)高強(qiáng)混凝土（優(yōu)質(zhì)粉煤灰）2.粉煤灰混凝土的應(yīng)用粉煤灰混凝土：摻入粉煤灰的或用粉煤灰水泥為膠結(jié)料的混凝土房層道路地基與壩體的低水泥用量混凝土受海水等硫酸鹽作用的海工，水工混凝土工程需降低水化熱的大體積混凝土工程需抑制堿骨料反應(yīng)的混凝土工程CompanyLogoHNUST高強(qiáng)混凝土：指強(qiáng)度等級為C60以上的混凝土預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕、管樁3.高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用抗爆結(jié)構(gòu)的防護(hù)門高層、超高層建筑的底層柱子、主梁、承重墻海上采油平臺結(jié)構(gòu)高速公路的路面隧道、礦井工程的支架與護(hù)板等CompanyLogoHNUST具有實(shí)用價(jià)值的FRC是用鋯系耐堿玻璃纖維增強(qiáng)的CFRC內(nèi)外墻體材料（隔斷、掛板墻）8.3.2纖維增強(qiáng)混凝土（FRC）的應(yīng)用模板（樓板的底模、梁模柱、橋臺面等）土木設(shè)施（排氣塔、道路和鐵路的防間墻、管道等）海洋方面的用途（小型船舶、甲板等）其它用途（耐火墻、隔熱墻、窗框等）鋼纖維或碳纖維增強(qiáng)的FRCCompanyLogoHNUST8.3.3聚合物改性水泥混凝土的應(yīng)用CompanyLogoHNUST地面和道路