先进水泥基材料的研究进展

1、先进水泥基材料的先进水泥基材料的研究进展研究进展复合材料复合材料发展过程：古代近代先进复合材料发展过程：古代近代先进复合材料天然复合材料竹、贝壳，树木和竹子： 纤维素和木质素的复合体动物骨骼： 无机磷酸盐和蛋白质胶原复合而成人类：使用、效仿半坡人草梗合泥筑墙，且延用至今漆器麻纤维和土漆复合而成，至今已四千多年近代 复合材料的发展始于20世纪40年代，第二次世界大战中，玻璃纤维增强聚酯树脂复合材料被美国空军用于制造飞机构件开始算起。50年代得到了迅速发展。我国从1958年开始发展复合材料定义：现代复合材料是由两种或两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体材料。它是由有机高分子

2、、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，复合材料的特点之一是不仅保持原组分的部分优点，而且产生原组分所不具备的新性能；特点之二是它的可设计性，通过对原材料的选择、各组分分布的设计和工艺条件的保证等，使原组分材料的优点互相补充，同时利用复合材料的复合效应使之出现新的性能，最大限度地发挥优势。 复合材料复合材料先进水泥基复合材料的分类先进水泥基复合材料的分类无宏观缺陷水泥高致密水泥基均匀体系活性粉末混凝土高延性水泥基复合材料自密实混凝土 无宏观缺陷水泥（Macro Defect Free，简称MDF）是20世纪80年代初英国帝国化学公司实验室的Bitchall和牛津大学的H

3、oward发明的。 工艺路线：将水泥加少量的水、水溶性聚合物、甘油经高效剪切搅拌后，在较低的温度下压制成型，得到一种抗压强度可达到200MPa，抗折强度可达到60-70MPa的新型水泥基材料。 无宏观缺陷水泥基复合材料无宏观缺陷水泥基复合材料无宏观缺陷水泥基复合材料无宏观缺陷水泥基复合材料高致密水泥基均匀体系（Densitif ied system contain ing homogeneously arranged u ltrafine particles，DSP）是丹麦A alborg波特兰水泥混凝土实验室的Bache等在20世纪70年代末首先研制出来的一种水泥基高强材料。工艺路线：DSP

4、材料是由7080水泥、2030平均粒径比水泥小12个数量级的超细材料、高效减水剂和水组成的。其制品的抗压强度也可达到300MPa以上。高致密水泥基均匀体系高致密水泥基均匀体系高致密水泥基均匀体系高致密水泥基均匀体系不同粒径组合对空隙率的影响矿物掺合料的填充效应高致密水泥基均匀体系高致密水泥基均匀体系水泥浆体中颗粒堆积示意图DSP TechnologySuper Plastizised Cement PasteCement Paste活性粉末混凝土活性粉末混凝土活性粉末混凝土（Reactive Power Concrete，简称RPC）是法国Bouygues公司的工程师P. Richard于19

5、93年研制的。RPC材料是一种超高强度、超高耐久性超高韧性的新型水泥基材料。由于提高了细度和反应活性，因此叫活性粉末混凝土。工艺路线：将水泥、微硅粉、石英砂、钢纤维搅拌均匀，先加入三分之二溶解了超塑化剂的水进行搅拌，最后加入另三分之一水搅拌均匀。把拌合物倒入模具振动成型，在标准模式下养护24小时后脱模，然后在90水中养护或蒸汽养护。 活性粉末混凝土活性粉末混凝土不同材料的断裂能高延性水泥基复合材料高延性水泥基复合材料高延性水泥基复合材料（Engineered cementitious Composites，简称ECC）是美国密西根大学高级土木工程材料研究实验室研制的。该材料是一种具有超强韧性的

6、乱向分布短纤维增强水泥基复合材料。工艺路线：以水泥、矿物掺合料以及平均粒径不大于0.15 mm 的石英砂作为基体，用PE 纤维（ 聚乙烯纤维） 或PVA 纤维（聚乙烯醇纤维）做增强材料，在纤维体积掺量为2% 左右的情况下，其极限拉应变能达到3% 以上，具有明显的应变硬化特性及多缝开裂现象。高延性水泥基复合材料高延性水泥基复合材料ECC弯曲试验及多缝开裂示意图高延性水泥基复合材料高延性水泥基复合材料（a）配筋普通混凝土构件；（b）配筋ECC构件自密实混凝土自密实混凝土自密实混凝土（Self-Compacting Concrete，简称SCC）是一种浇注时不需要振捣，仅通过自重即能充满配筋密集的模版，并且保持良好匀质性的混凝土。这种新型混凝土是日本东京大学教授冈村甫于80年代末开发的。工艺路线：通过对外加剂、凝胶材料、粗细骨料的选择和配合比的设计，使混凝土拌合物屈服值减小且又具有足够的塑性粘度，不离析、不泌