水泥基复合材料.ppt

水泥基复合材料水泥基复合材料水泥基复合材料水泥基复合材料2007-06-30水泥基复合材料概述•从严格意义上来讲，混凝土材料本身就是一种复合材料，它是胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例拌利均钓，经浇捣成型后硬化而成通常所说的混凝土，是指以水泥、水、砂和石子所组成的普通混凝土•水泥基复合材料是指以水泥砂浆或混凝土为基体与其他材料组合形成的复合材料2007-06-30水泥基复合材料的分类水泥基复合材料纤维增强水泥复合材料聚合物混凝土复合材料钢纤维增强水泥基复合材料玻璃纤维增强水泥基复合树料碳纤维增强水泥基复合材料聚丙烯纤维增强水泥基复合材料其中以钢纤维和玻璃纤维用得最多2007-06-30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可分轻质混凝土、防水混凝土、耐热混凝土和防辐射混凝土等混凝土拌和物可浇制成各种形状的构件；混凝土与钢筋有良好的粘结力，可制成钢筋混凝土和予应力钢筋混凝土•水泥混凝土制品在压缩强度，热性能等方面具有优异的性能，但抗拉伸性能差，破坏前的许用应变小混凝土的构成 2007-06-30纤维增强水泥复合材料 •纤维增强水泥基复合材料是由纤维与混凝土基体组成的。

其性能取决于纤维与基体的性能、两者的比例以及界面性能　　纤维增强水泥基复合材料的组成纤维纤维混凝土基体混凝土基体碳碳纤纤维维玻玻璃璃纤纤维维水水泥泥粗粗骨骨料料细细骨骨料料钢钢纤纤维维聚聚丙丙烯烯纤纤维维2007-06-30钢纤维混凝土的制备工艺(1)钢纤维混凝土基复合材料的配合比　　　　钢纤维混凝上复合材料配合比包括钢纤维的体积分数和基准混凝土的配合比，其中又涉及到胶合料的用量、以及水的用量等内容钢纤维的体积分数和基准混凝土的强度水平取决于要求钢纤维混凝土复合材料到达的强度值；胶合料的用量应与钢纤维的体积分数相适应，假设胶合料少，那么混凝土的工作性差；假设胶合料过多，那么由于钢纤维并未增加，胶合料过剩，提高混凝土的强度不明显至于胶合料中各种成分(如水泥、粉煤灰、硅灰等)之相比照值．那么宜与基准混凝土一致，以免改变混凝土的配比关系2007-06-30钢纤维混凝土的制备工艺〔2〕普通短钢纤维混凝土的投料顺序与施工工艺2007-06-30 普通短钢纤维混凝土成型的方法　　　　　　1 1、用泵送法将流态钢纤维混凝土、用泵送法将流态钢纤维混凝土　　　　直接送入模中而不加振捣；　　　　直接送入模中而不加振捣；　　　　　　2 2、用插入式振掐器振捣；、用插入式振掐器振捣；　　　　　　3 3、、用平板式振捣器或振动台振捣；用平板式振捣器或振动台振捣；　　　　　　4 4、喷射混凝土；、喷射混凝土；　　　　　　5 5、离心法或挤出法。

离心法或挤出法2007-06-30高中含量钢纤维混凝土的投料顺序与施工工艺•高中含量钢纤维混凝土成型方法有两种：• 1、注浆法，将流动性砂浆注入事先放置于模板中的纤维骨架中，或在振动的同时向模具内铺撤一层钢纤维，浇一层砂浆，分层浇注；• 2、全渗入法，将按配合比称好的水泥、砂、硅灰一次倒入大盘，人工干拌3min，待搅拌均匀后，再将钢纤维均匀缓慢放入，边放边干拌，混合均匀后参加水搅拌均匀，入模成型•为使混凝土的钢纤维分布均匀，在参加钢纤维时，应通过摇筛或分散机加料混凝土的标准养护条件是：温度20±3℃，湿度不小于90％，养护时间28天一般在实验室这种条件很存易做到，而在预制场与施工现场较为困难、只能尽量接近标准条件2007-06-30 钢纤维混凝土的施工－11.大型搅拌站使用钢纤维投料器或人工直接将钢纤维按配比直接〔或随砂石料进料皮带〕倒入搅拌槽中，小型搅拌机在砂、石子放入料斗的同时，将钢纤维均匀掺入，再参加水泥2007-06-30 钢纤维混凝土的施工－22 将搅拌槽里的砂、石子、钢纤维、水泥到先干拌2分钟，再加水，正常搅拌2007-06-30 钢纤维混凝土的施工－33 再将搅拌均匀的钢纤维混凝土放入车厢内，运输。

2007-06-30 钢纤维混凝土的施工－44 浇灌 铺放要捣紧抹实，随铺随抹，厚薄均匀，一次成型2007-06-30 非金属纤维混凝土复合材料的制备工艺〔1〕直接喷射法2007-06-30 非金属纤维混凝土复合材料的制备工艺•水泥、沙子、水、外加剂和切成适当长度的耐碱玻璃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，这就是玻璃纤维增强水泥的预混料浇铸成型法•拌和预混料时，为了使玻璃纤维不受机械损伤，且有良好的分散性，必须慎重选择搅拌机．注意拌和顺序用这种方法可以成型厚壁制品但耐碱玻璃纤维在搅拌机中容易损伤，而且纤维的配向是三维无规的，因此增强效果下降．在物件方面不如喷射法的制品2)预混料浇铸法2007-06-30 非金属纤维混凝土复合材料的制备工艺•与混凝土的离心成型相同，在旋转的管状模具中喷入玻璃纤维和水泥砂浆该法能够控制纤维的方向件，使它有效地作用在管子的结构强度上，而且在厚度方向上可以改变纤维量3)离心成型法•以上是玻璃纤维增强混凝土的主要成型工艺除了这些以外，人们还在研究挤出成型、注射成型、压力成型等2007-06-30聚合物混凝土复合材料•普通水泥混凝土是以水泥为胶结材料，而聚合物混凝土是以聚合物或聚合物与水泥为胶结料.聚合物混凝土复合材料聚合物混凝土或树脂混凝土聚合物浸渍混凝土聚合物改性混凝土2007-06-30聚台物混凝土复合材料•聚合物混凝土〔Po1ymer Concrete，简记为PC)全部以聚合物代替水泥作胶结料；•聚合物浸渍混凝土(Polymer Impregnated Concrete，简记为PIC)是将低粘度的单体、预聚体、聚合物等浸渍到已水化硬化的混凝土空隙中，再经过聚合等步骤使水泥混凝土与聚合物成为整体而形成的；•聚合物改性混凝土(Polymer Modified Concrete，简记为PMC)是以水泥和聚合物为胶结料与骨料结合而成的混凝土，即在水泥混凝土的组成中参加聚合物。

2007-06-30 聚合物混凝土与普通混凝土性能比较2007-06-30 聚合物混凝土的组成 •聚合物混凝土主要由有机胶结料、填料和粗细骨料组成为了改善某些性能，必要时可参加短纤维、减水剂、偶联剂、阻燃剂、防老剂等添加剂•常用的有机胶结料有环氧树酯、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、苯已烯单体等•以树脂为胶结料需要选择适宜的固化剂、固化促进剂固化剂的选择及掺量要根据聚合物的品种而定，固化剂及固化促进剂的用量要依据施工现场环境温度进行适当调整，一般只能在规定的范围内变动2007-06-30 聚合物混凝土配合比•聚合物混凝土配合比直接影响到材料的性能和造价•在配比设计计算时常把树脂和固化剂一起算作胶结料，按比例计算填充料，填料应采用最密实级配；配比中骨料的比例要尽量大，颗粒级配要适当根据选用的树脂不同和使用目的不同，各种聚合物混凝土和树脂砂桨的配比是各不相同的，通常的配合比为： 胶结料：填料：粗细骨科 ＝1：(0．5—1．5)：(4．5—14．5)2007-06-30 几种树脂混凝土的配比2007-06-30 聚合物混凝土的制备工艺•聚合物胶结混凝土的生产工艺同普通混凝土根本相同，可以采用普通混凝土的拌和设备和浇筑设备制作。

•由于树脂混凝土粘度大，必须采用机械搅拌，用树脂混合搅拌机将液态树脂及固化剂预先充分混合，再往搅拌机内参加骨料进行强制搅拌由于粘度高，在搅拌中不可防止地会混进气体形成气泡，所以有时在抽真空状态下进行搅拌•生产构件时有多种成型方式，如浇铸成型、振动成型、离心成型、压缩成型、挤出成型等2007-06-30 树脂混凝土的性能•与普通混凝土相比，树脂混凝土是一种具有极好耐久性和良好力学性能的多功能材料其抗拉强度、抗压强度、抗弯强度均高于普通混凝土，其耐磨性能、抗冻、耐水性、耐化学腐蚀性良好2007-06-30各种混凝土的强度比较2007-06-30聚合物浸渍混凝土•聚合物浸渍混凝土，是一种用有机单体浸渍混凝土表层的孔隙，并经聚合处理而成一整体的有机—无机复合的新型材料•其主要特征是强度高，比普通水泥混凝土的强度提高2—4倍，混凝土的密实度得到明显改善，几乎不吸水、不透水，因此抗冻性及耐化学侵蚀能力提高，尤其对硫酸盐、碱和低浓度酸有较强的耐腐蚀性2007-06-30 聚合物的作用•聚合物浸渍混凝土用的材料主要是普通水泥混凝土制品和浸渍液两种浸渍液可以由一种或几种单体加适量的引发剂、添加剂组成。

混凝土基材和浸渍液的成分、性质都对聚合物浸渍混凝土的性质有直接影响•聚合物浸渍混凝土中聚合物的主要作用是粘结和填充混凝土中的孔隙和裂隙的内外表，浸渍液的主要功能是：①浸渍液对裂缝的粘结作用，消除了混凝土裂隙尖端的应力集中；②浸渍液增加了混凝土的密实性；③形成一个连续的网状结构2007-06-30聚合物浸渍混凝土原理聚合物浸渍混凝土使混凝土中孔隙和裂隙被填充，使原来多孔体系变成较密实的整体，提高了强度和各项性能；由于聚合物的粘结作用使混凝土各相间的粘接力加大，所形成的混凝土—聚合物互穿网络结构，改善了混凝土的力学性能并提高了耐久性，改善了抗渗、抗磨损、抗腐蚀等性能2007-06-30浸渍混凝土的材料组成 (1)材料组成 浸渍混凝土主要由基材和浸渍液两局部组成 1)基材国内外采用的基材主要是水泥混凝土，其中包括钢筋混凝土制品.被浸渍的基材应满足以下要求：有适当的孔隙，能被浸渍液浸填；有一定的根本强度，能承受枯燥、浸渍、聚合过程的作用应力、不因搬动而产生裂隙等缺陷；不含有溶解浸渍液或阻碍浸渍液聚合的成分；构件的尺寸和形状要与浸渍、聚合的设备相适应；要充分枯燥，不含水分。

2007-06-30浸渍混凝土的材料组成2)浸渍液 浸渍液的选择主要取决于PIC的最终用途、浸渍工艺和制作本钱等用作浸渍液的单体应满足如下要求：有适当的黏度，浸渍时容易渗入基材内部；有较高的沸点和较低的蒸气压，以减少浸渍后和聚合过程中的损失；经加热等处理后，能在基材内部聚合并与其形成一个整体；单体形成的聚合物的玻璃化温度必须超过材料的使用温度；单体形成的聚合物应有较高的强度和较好的耐水、耐碱、耐热、耐老化等性能2007-06-30聚合物浸渍混凝土的制备工艺•主要步骤有:枯燥、抽真空、浸渍和聚合•将准备浸渍的混凝土先进行枯燥处理，排除基材中的水分，以确保单体浸填量和聚合物对混凝土的粘着力，这是浸渍处理成功的关键•抽真空的目的是将阻碍单体渗入的空气从混凝土的孔隙中排除，以加快浸渍速度和提高浸填率• 渗入混凝土孔隙的单体通过一定的方式使其由液态单体转变为固态聚合物，这一过程叫聚合聚合的方法有辐射法、加热法和化学法2007-06-30聚合物改性混凝土•将聚合物乳液掺人新拌混凝土中，可使混凝上的性能得到明显改善，这类材料称为聚合物改性混凝土用于水泥混凝土改性的聚合物品种繁多，根本可分为三种类型：聚合物乳液、水溶性聚合物和液体树脂。

2007-06-30水泥基复合材料的应用• 水泥基复合材料有很多优点，价格低廉，使用当地材料即可制得，用途广泛，适应性强，并能做成几乎任何形状和外表因此，是一种理想的多用途复合材料水泥基复合材料的品种很多，主要用于建筑材料混凝土构成混凝土的材料不同，其应用也就不同2007-06-30纤维增强混凝土〔FRC〕的应用•1)耐火混凝土增强层•2)外表喷涂•3)加固补强•4)堤堰用•5)隧道内衬•6)道路及跑道面层2007-06-30聚合物改性水泥混凝上的应用2007-06-30水泥基复合材料的开展与展望高性能混凝土功能混凝土混凝土开展展望2007-06-30高性能混凝土•高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的根底上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在妥善的质量控制下制成的具有耐久性高、工作性良好、适用性强、体积稳定性好以及经济合理的水泥基复合材料高强混凝土高强混凝土由于强度高，可以减小构件的截面，降低结构物自重，增大有效使用面积，是开展高层结构、大跨度结构的重要措施2007-06-30再生骨料混凝土•再生骨料孔隙率较高、吸水率高、收缩大、本钱高，因此限制其大量使用。

目前混凝土用的天然骨料日渐短缺，而建筑垃圾对环境污染日渐严重，大力研究开发优质、低本钱的再生骨料是一项功在当代，利在千秋的大事2007-06-30自密实混凝土(SCC)•自密实混凝土的高流动性可以减少混凝土施工时震捣噪声、减少因震捣所造成的人为缺陷、可以浇注钢筋致密的复杂结构、减少能量消耗以及方便施工但由于SCC坍落度大，水泥浆体用量大，如果控制不当，容易发生离析现象，导致混凝土的体积稳定性差，产生塑性收缩和干缩裂纹以及混凝土结构匀质性差等影响混凝土品质的问题2007-06-30功能混凝土•用作结构材料的混凝土，由于经常受到交变荷载的作用，可能发生疲劳破损;处于腐蚀介质中的混凝土，破损和损伤更加剧烈，遇到自然灾害等对混凝土结构的破坏更是无法预测1994年1月17日美国Northbridge大桥倒塌;2001年11月四川宜宾大桥的跨塌，造成多人死亡这些惨痛的教训提醒科学家研究出能对大桥、大坝、核电站等重要建筑、重大工程实施监测、自感知、自诊断、自修复的智能化混凝土2007-06-30导电混凝土•导电混凝土广泛用于屏蔽无线电的干扰、防御电磁波、电阻器、建筑采暖地面、金属防腐阴极保护技术、高速公路的自动监控、运动中的重量称量以及道路、机场的冰雪融化等方面，工程上利用电阻变化监测大型结构或设施的微裂纹开展状况。

2007-06-30自愈合混凝土•美国伊利诺伊大学的建筑学家卡罗琳.德赖从上世纪90年代初开始研究“自愈合混凝土〞，他的思路是在混凝土中埋人大量的空心纤维，纤维内事先装人“裂纹修补剂〞，混凝土一旦开裂，空心纤维也会开裂，其内部的粘结材料流出，防止裂纹扩展这种材料称为“被动式〞智能材料•美国另外一位桥梁专家那么研究一种主动式智能材料他的方法是在混凝土中埋入光导纤维或电子芯片和传感器，在桥梁出现问题时，能使桥梁自动加固例如:形状记忆材料和在电压作用下能够从液体变成固体而自动加固的压电材料;埋在混凝土中的传感器在感知出现裂纹信号时，计算机发出指令，使预埋在桥梁中的微小液滴变成固体而自动加固或使形状记忆合金发生相变，增加桥梁的承载力•我国的材料科学家也在研究用形状记忆合金制造的可自行诊断的材料方法是在玻璃纤维环氧树脂复合材料中埋入镍钛合金丝及光纤和电阻应变传感器阵列，它们可以检测材料中受损部位，然后由计算机控制系统对相应的受损部位的形状记忆合金进行加热，使其发生相变，使复合材料的受力状态自动适应原有设计的受力条件，从而自动加固2007-06-30磁性混凝土•磁性混凝土是日本人胜木政善创造的，他把铁氧体粉末(锰-锌系铁氧体烧结粉末)、水泥和水的混合物一面加磁场(永久磁铁或者电磁铁)一面水化，使硬化混凝土具有磁性。

利用磁力对物体的形状、位置和记号等进行检测、控制在海洋工程方面，可用于磁性凿空(用做定位);在危险区域的底面设置该材料，当穿着装有磁敏元件的鞋子走到该区域时能探测出危险区;在道路外表采用该材料可在路面设置磁性标记，从而引导盲人走路，另外可为无人驾驶汽车的应用提供导航标记2007-06-30钢纤维钢纤维          附图型号名称类型长度mm等效直径mm抗拉强度MPahr-G01弓形剪切压痕25，30，600.9~1.2900hr-G02波纹形剪切压痕25，300.9-1.2800hr-G03凹凸形剪切压痕20,25,300.9~1.2750hr-G04超短异形剪切压痕8-190.3~0.51100hr-G05端钩型钢丝压制25，35，40，600.5~0.915002007-06-30聚丙烯混凝土纤维聚丙烯混凝土纤维 耐酸碱,耐水解,具有极高的化学稳定性,适用于有抗裂抗渗抗震抗冲击耐磨损等特殊要求的军民用工程.宏瑞莱工程纤维具有极强的结合力,在参加混凝土基料中经搅拌,受砂石等骨料冲击,自动分散,成为互相牵扯的乱向分布状，凝固后将混凝土中的骨料紧密结合,减少了混凝土早期的塑性收缩裂纹和沉降裂纹,大大提高了混凝土的抗裂、抗渗、抗破碎、抗冲击性能,增强了混凝土的韧性和耐磨性,从而延长了建筑物的使用寿命.宏瑞莱产品经国家权威机构检测,产品质量到达并超过国内外同类产品水平. 2007-06-30聚酯纤维 •耐高温、分散均匀、耐用腐蚀、强度高等特点，参加沥青混凝土中可有效改善其整体物理力学性能，提高其使用寿命。

2007-06-30钢纤维混凝土井盖钢纤维混凝土井盖 2007-06-30钢纤维混凝土的应用钢纤维混凝土的应用隧道 三峡大坝 2007-06-30纤维混凝土的应用•掺聚丙烯纤维混凝土技术建造的白茆闸工程雄姿 2007-06-30喷射合成纤维混凝土加固 2007-06-30。