水泥基復(fù)合材料課件

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1、1第八章水泥基復(fù)合材料8.1水泥概述1、水泥的定義和分類：凡細磨成粉末狀，加入適量水后成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂、石等散粒或纖維材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料，通稱為水泥。通用水泥：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥。專用水泥：油井水泥、砌筑水泥。特性水泥：快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、膨脹硫酸鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥等。22、水泥的制造方法和主要成分33、水泥的強度和硬化向水泥中加水充分攪拌后，逐漸凝固的過程叫做凝結(jié)

2、。再經(jīng)一段時間凝固就更加強固，該過程叫做硬化。普通水泥凝結(jié)過程是幾個小時，而硬化過程180天后還在繼續(xù)著。水泥顆粒之間的水與水泥發(fā)生水化反應(yīng)生成水化物，水化物占據(jù)了硬化物的主體。水泥的強度是由這些水化物不留間隙地充填了空隙而增強的水泥硬化的條件：原料配比：最重要的是水與水泥（W/C）比。4標準水泥的原料配比52）攪拌：3)養(yǎng)生：凝結(jié)、硬化的過程中，在達到某種程度的強度期間，促進水化反應(yīng)，保護混凝土不受來自外部的有害影響所做的工作叫養(yǎng)生。其基本做法是在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，給予充分的濕度，不要施加沖擊及過度的負荷。6水泥強化的方法：1)改善水泥漿自身強度；盡量縮小空隙，包括降低W/C比

3、、提高流動性、聚合物浸漬和結(jié)合等。2)骨料與水泥漿界面的強化；3）最佳骨料的選擇。包括選擇高強度骨料、小粒徑骨料和短纖維補強等。78.2水泥復(fù)合材料8.2.1混凝土由膠凝材料、水和粗細骨料按適當比例拌和均勻，經(jīng)澆搗成型后硬化而成。可分輕質(zhì)混凝土、防水混凝土、耐熱混凝土和防輻射混凝土等?；炷涟韬臀锟蓾仓瞥筛鞣N形狀的構(gòu)件；混凝土與鋼筋有良好的粘結(jié)力，可制成鋼筋混凝土和予應(yīng)力鋼筋混凝土。8混凝土的構(gòu)成98.2.2纖維增強水泥復(fù)合材料1、復(fù)合材料的組成：增強劑—短纖維；基體—硅酸鹽水泥、調(diào)凝水泥及高鋁礦渣水泥等填料—沙、粉煤灰等。102、影響材料性能的因素：1)基體的性能：水泥基體不僅

4、是傳遞應(yīng)力載荷，而且是受力的主體。纖維與基體水泥間的相互作用：（1）當纖維間距大于或等于兩倍界面層厚度時，各纖維的界面層將保持自身形狀，互無干擾和影響，不因纖維間距改變而變；當纖維間距小于兩倍界面層厚度時，由于界面層相互交錯、搭接，產(chǎn)生疊加效應(yīng)，不同程度地引起界面層弱谷變淺，對界面產(chǎn)生強化效應(yīng)。11（2）纖維間距對界面層的影響與纖維/骨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，諸界面層在基體水泥中將有雙重界面隨機強化效應(yīng)，只要纖維、沙粒空間隨機間距小于兩倍界面層厚度，混合料工作性又能滿足要求，界面層，尤其是界面最薄弱層的強化效應(yīng)就會發(fā)生。12（3）纖維間距改變對界面層性狀

5、的影響與對界面力學(xué)性能的影響具有相同的規(guī)律性。當纖維間距小于兩倍界面層厚度時，界面諸力學(xué)性能均有不同程度的提高。纖維與基體在熱膨脹系數(shù)上的匹配：利用纖維與基體在熱膨脹系數(shù)上的不同，如纖維的熱膨脹系數(shù)大于基體的熱膨脹系數(shù)，復(fù)合材料在基體上產(chǎn)生一定的壓預(yù)應(yīng)力，而纖維則處于張應(yīng)力狀態(tài)，這樣則對復(fù)合材料的性能是有好處的。13纖維與基體在彈性模量上的匹配：當復(fù)合材料的應(yīng)變達到纖維或基體中比較小的那個應(yīng)變時，只有Ef?Em，纖維才可分擔復(fù)合材料中更多的負荷水平。所以要求選用的纖維具有較高的彈性模量。性能：纖維的摻入可顯著地提高混凝土的極限變形能力和韌性，從而大大改善水泥漿體的抗裂性和抗沖擊能

6、力。14聚合物改性混凝土對混凝土最基本力學(xué)性能的改善要借助于向混凝土中摻加外摻劑，在大多數(shù)情況下是摻加聚合物。主要有三種形式：一是聚合物浸漬混凝土；二是聚合物混凝土；三是聚合物水泥混凝土。15聚合物浸漬混凝土：把成型的混凝土構(gòu)件通過干燥及抽真空的方法排除混凝土結(jié)構(gòu)空隙中的水分和空氣，然后將構(gòu)件浸入聚合物單體溶液中，使得聚合物單體溶液進入結(jié)構(gòu)空隙中，通過加熱等方法使得單體聚合成聚合物結(jié)構(gòu)。這樣聚合物就填充了混凝土的結(jié)構(gòu)空隙，改善了微觀結(jié)構(gòu)，從而使其性能得到了改善。16聚合物混凝土：以聚合物為結(jié)合料與砂石等骨料形成混凝土。大部分情況下是把聚合物單體與粗骨料拌和，通過單體聚合把粗骨料結(jié)

7、合在一起，形成整體，可用預(yù)制或現(xiàn)澆的方法施工。這種混凝土有比普通混凝土無法比擬的特殊性質(zhì)，如速凝等，但價格昂貴，多用于特殊用途，如搶修等。17聚合物水泥混凝土：在水泥混凝土成型過程中摻入一定量的聚合物，從而改善混凝土的性能其優(yōu)點是：抗折強度提高，抗壓強度提高，抗壓強度/抗折強度的比值減?。粍傂曰虼嘈越档?，變形能力增大；耐久性與抗侵蝕能力有一定程度的提高；有良好的粘結(jié)性，適于修補工程；制備工藝不變，成本相對低。188.3水泥復(fù)合材料的成型工藝8.3.1混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控