水泥基復(fù)合材料定義及常見種類

以硅酸鹽水泥為基體，以耐堿玻璃纖維、通用合成纖維、各種陶瓷纖維碳和芳綸等高性能纖維、金屬絲以及天然植物纖維和礦物纖維為增強(qiáng)體加入填料、化學(xué)助劑和水經(jīng)復(fù)合工藝構(gòu)成的復(fù)合材料。它比一般混凝土性能有所提高。以短切的耐堿玻璃纖維約3%?10%含量的復(fù)合材料為例，其密度為1600?2500kg/m3，抗沖強(qiáng)度8.0?24.5N?mm/mm2,壓縮強(qiáng)度48?83MPa,熱膨脹系數(shù)為（11?16）X10—6K—1。性能隨所用原材料、配比、工藝和養(yǎng)護(hù)條件而異。水泥基復(fù)合材料基本上用于制造建筑構(gòu)件，如內(nèi)、外墻板、天花板等。第二章纖維水泥基復(fù)合材料水泥基復(fù)合材料可分為水泥基和增強(qiáng)體兩部分！目前比較熱門的水泥基復(fù)合材料為：纖維水泥基復(fù)合材料。它通常是指以水泥凈漿，砂漿或者混凝土為基體，以非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長纖維作增強(qiáng)材料所組成的水泥基復(fù)合材料，也叫纖維混凝土。在混凝土中加入纖維，可以強(qiáng)化、韌化水泥砂漿，提高水泥基復(fù)合材料拉伸、彎曲以及沖擊強(qiáng)度，控制裂紋的擴(kuò)展，改善失效模式和未成型時材料的流動性，是改善其性能的最有效途徑。纖維在水泥基體中至少有以下三個主要作用［2］：1，提高基體開裂的應(yīng)力水平，即使水泥基體能承受更高的應(yīng)力。2，改善基體的應(yīng)變能或延展性，從而增加它吸收能量的能力或提高它的韌性。纖維對基體韌性的改善往往比較顯著，甚至在它對基體的增強(qiáng)作用小的情況下也是如此。3，能夠阻止裂紋的擴(kuò)展或改變裂紋前進(jìn)的方向，減少裂紋的寬度和平均斷裂空間。對于早期的水泥基材料來說，由于纖維的存在，阻礙了骨科的離析和分層，保證了早期均勻的泌水性，從而阻止沉降裂紋的產(chǎn)生。不定向分布的纖維有助于削弱砂漿或者混凝土塑性收縮及凍融時的張力，收縮的能量被分散到無數(shù)的具有高抗拉強(qiáng)度的纖維上，從而極為有效地增強(qiáng)了混凝土或砂漿的韌性，抑制了微細(xì)胞的產(chǎn)生和發(fā)展。第三章納米水泥基復(fù)合材料水泥是大眾建材，用量大，人們還未充分重視使用納米技術(shù)對其進(jìn)行改性。其實，水泥硬化漿體（水泥石）是由眾多的納米級粒子（水化硅酸鈣凝膠）和眾多的納米級孔和毛細(xì)孔（結(jié)構(gòu)缺陷）以及尺寸較大的結(jié)晶型水化產(chǎn)物（大晶體對強(qiáng)度和韌性都不太有利）所組成的。借鑒當(dāng)今納米技術(shù)在陶瓷和聚合物領(lǐng)域內(nèi)的研究和應(yīng)用成果，應(yīng)用納米技術(shù)對水泥進(jìn)行改性的研究，可望進(jìn)一步改善水泥的微觀結(jié)構(gòu)，以提高其物理力學(xué)性能和耐久性。最近，國內(nèi)外許多學(xué)者利用納米技術(shù)，用一定的納米礦粉代替一部分普通混凝土摻合料，以提高混凝土材料的密實性，從而改善材料的性能。其內(nèi)在機(jī)理是：納米礦粉表面能高，表面缺陷多，易與水泥石中的水化產(chǎn)物產(chǎn)生化學(xué)鍵合，CSH凝膠可在納米SiO2和納米CaCO3表面形成鍵合；鈣磯石可在納米A12O3或Fe2O3和CaCO3表面生成；Ca（0H）2更多的在納米SiO2表面形成鍵合，并生成CSH凝膠。更重要的是在水泥硬化漿體原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上又建立了一個新的網(wǎng)絡(luò)，它以納米礦粉為網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點，鍵合更多納米級的CSH凝膠，并鍵合成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可大大的提高水泥硬化漿體的物理力學(xué)性能和耐久性。同時，納米礦粉還能有效的填充大小在10?100nm的微孔。由于這類納米礦粉多數(shù)是晶態(tài)的，它們的摻入提高了水泥石中的晶膠比，可降低水泥石的徐變。納米礦粉的摻量一般為水泥質(zhì)量的1%?3%時就有明顯的效果［5］。采用納米技術(shù)改善水泥硬化漿體的結(jié)構(gòu)，可望在納米礦粉－超細(xì)礦粉－高效減水劑－水溶性聚合物－水泥系統(tǒng)中，制得性能優(yōu)異的、高性能的水泥硬化漿體－納米復(fù)合水泥結(jié)構(gòu)材料，并廣泛應(yīng)用于高性能或超高性能的水泥基涂料、砂漿和混凝土材料中。在不遠(yuǎn)的將來，繼超細(xì)礦粉之后，納米礦粉將有可能成為超高性能混凝土材料的又一重要組分。這也是傳統(tǒng)水泥材料的改進(jìn)和又一次革命［6］。第四章水泥基復(fù)合吸波材料隱身技術(shù)是一種通過控制和降低武器系統(tǒng)和其它軍事目標(biāo)的特征信號，使其難以發(fā)現(xiàn)、識別、跟蹤和攻擊的綜合性技術(shù)。因而它廣泛應(yīng)用于運(yùn)動軍事目標(biāo)，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、潛艇等，同時也可用于非運(yùn)動軍事目標(biāo)，如雷達(dá)站、軍用機(jī)場、軍事掩體等。通過對水泥基復(fù)合材料進(jìn)行改性，使它能夠吸收電磁波，從而達(dá)到對雷達(dá)的隱身性能，即得到所謂的水泥基復(fù)合吸波材料。水泥基吸波材料是在水泥或混凝土中摻入吸波劑而具有吸收電磁波功能的一類新型材料。在民用方面，它即可以用來屏蔽電磁波對人體的輻射，達(dá)到凈化電磁波污染環(huán)境的目的；還可以用來防止計算機(jī)中心的數(shù)據(jù)泄密，起到保密作用；在軍事上，水泥基復(fù)合吸波材料可以起到干擾雷達(dá)探測目標(biāo)，減弱回波信號，使雷達(dá)無法探測到地面固定目標(biāo)或探測精度明顯降低，避免敵方的軍事打擊。目前國外一般采用偽裝網(wǎng)來覆蓋地面軍事目標(biāo)，改變目標(biāo)及其陰影的形狀，以對付地面和空中的各種偵查手段。假如把納米技術(shù)和吸波技術(shù)應(yīng)用在一起，研究出納米超高性能水泥基復(fù)合吸波材料，應(yīng)用于軍事方面，這樣就可以做到，你既發(fā)現(xiàn)不了我，即使你技術(shù)足夠先進(jìn)，發(fā)現(xiàn)了我，那么你也沒有辦法摧毀我。如果我國能夠研究出這種材料，一定可以在未來未知的局部沖突中占據(jù)上風(fēng)，盡量減少我方人員和設(shè)備的損失，極大地提高我國的軍事實力，讓美國等歐美發(fā)達(dá)國家不敢小看我們中國，連和我們說句話都要心平氣和的了，不像以前那樣咄咄逼人！有人說，21世紀(jì)是科技和人才的競爭，但我可以大膽地說，水泥基復(fù)合材料的競爭占到很大的作用。誰占領(lǐng)了水泥基復(fù)合材料這塊寶地，誰就可以在21世紀(jì)的激烈競爭中搶得先機(jī)！第五章聚合物水泥基復(fù)合材料有機(jī)物，特別是高分子聚合物，其優(yōu)異的柔韌性，抗沖擊性，以及良好的抗?jié)B性和單位體積重量小等等固有的優(yōu)勢，是眾所周知的。這正好彌補(bǔ)了普通水泥基材料的缺陷。大量的工程實踐證明，高分子聚合物在水泥基材料中有效地改進(jìn)了其性能。若把水泥基材料視為由水泥漿休粘結(jié)劑和集料兩種結(jié)構(gòu)組分構(gòu)成的復(fù)合材料時，則聚合物可從兒個方面來改善水泥基材料的性能。⑴提咼粘結(jié)劑本身強(qiáng)度；增強(qiáng)粘結(jié)劑和集料界面間的粘結(jié)力；提咼集料的強(qiáng)度；填充空隙；(5)上述綜合效果。就此改性效果而言，目前應(yīng)用在工程中的聚合物水泥基材料可分為三個類別：用聚合物作粘結(jié)劑以粘結(jié)集料稱為樹脂混凝土(PC),如人造大理石等。在已硬化的普通水泥混凝土中浸漬聚合物，或有機(jī)單體在硬化體內(nèi)聚合填充孔隙，稱為聚合物浸漬混凝土(PIC)，如防滲墻面板，隧道襯壁等。用水泥和聚合物兩種粘結(jié)劑粘結(jié)集料，稱為聚合物水泥混凝土(PCC)。如