水泥基复合材料定义及常见种类

以硅酸盐水泥为基体，以耐碱玻璃纤维、通用合成纤维、各种陶瓷纤维碳和芳纶等高性能纤维、金属丝以及天然植物纤维和矿物纤维为增强体加入填料、化学助剂和水经复合工艺构成的复合材料。它比一般混凝土性能有所提高。以短切的耐碱玻璃纤维约3%〜10%含量的复合材料为例，其密度为1600〜2500kg/m3，抗冲强度8.0〜24.5N・mm/mm2,压缩强度48〜83MPa,热膨胀系数为（11〜16）X10—6K—1。性能随所用原材料、配比、工艺和养护条件而异。水泥基复合材料基本上用于制造建筑构件，如内、外墙板、天花板等。第二章纤维水泥基复合材料水泥基复合材料可分为水泥基和增强体两部分！目前比较热门的水泥基复合材料为：纤维水泥基复合材料。它通常是指以水泥净浆，砂浆或者混凝土为基体，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料，也叫纤维混凝土。在混凝土中加入纤维，可以强化、韧化水泥砂浆，提高水泥基复合材料拉伸、弯曲以及冲击强度，控制裂纹的扩展，改善失效模式和未成型时材料的流动性，是改善其性能的最有效途径。纤维在水泥基体中至少有以下三个主要作用［2］：1，提高基体开裂的应力水平，即使水泥基体能承受更高的应力。2，改善基体的应变能或延展性，从而增加它吸收能量的能力或提高它的韧性。纤维对基体韧性的改善往往比较显著，甚至在它对基体的增强作用小的情况下也是如此。3，能够阻止裂纹的扩展或改变裂纹前进的方向，减少裂纹的宽度和平均断裂空间。对于早期的水泥基材料来说，由于纤维的存在，阻碍了骨科的离析和分层，保证了早期均匀的泌水性，从而阻止沉降裂纹的产生。不定向分布的纤维有助于削弱砂浆或者混凝土塑性收缩及冻融时的张力，收缩的能量被分散到无数的具有高抗拉强度的纤维上，从而极为有效地增强了混凝土或砂浆的韧性，抑制了微细胞的产生和发展。第三章纳米水泥基复合材料水泥是大众建材，用量大，人们还未充分重视使用纳米技术对其进行改性。其实，水泥硬化浆体（水泥石）是由众多的纳米级粒子（水化硅酸钙凝胶）和众多的纳米级孔和毛细孔（结构缺陷）以及尺寸较大的结晶型水化产物（大晶体对强度和韧性都不太有利）所组成的。借鉴当今纳米技术在陶瓷和聚合物领域内的研究和应用成果，应用纳米技术对水泥进行改性的研究，可望进一步改善水泥的微观结构，以提高其物理力学性能和耐久性。最近，国内外许多学者利用纳米技术，用一定的纳米矿粉代替一部分普通混凝土掺合料，以提高混凝土材料的密实性，从而改善材料的性能。其内在机理是：纳米矿粉表面能高，表面缺陷多，易与水泥石中的水化产物产生化学键合，CSH凝胶可在纳米SiO2和纳米CaCO3表面形成键合；钙矶石可在纳米A12O3或Fe2O3和CaCO3表面生成；Ca（0H）2更多的在纳米SiO2表面形成键合，并生成CSH凝胶。更重要的是在水泥硬化浆体原有网络结构的基础上又建立了一个新的网络，它以纳米矿粉为网络的结点，键合更多纳米级的CSH凝胶，并键合成三维网络结构，可大大的提高水泥硬化浆体的物理力学性能和耐久性。同时，纳米矿粉还能有效的填充大小在10〜100nm的微孔。由于这类纳米矿粉多数是晶态的，它们的掺入提高了水泥石中的晶胶比，可降低水泥石的徐变。纳米矿粉的掺量一般为水泥质量的1%〜3%时就有明显的效果［5］。采用纳米技术改善水泥硬化浆体的结构，可望在纳米矿粉－超细矿粉－高效减水剂－水溶性聚合物－水泥系统中，制得性能优异的、高性能的水泥硬化浆体－纳米复合水泥结构材料，并广泛应用于高性能或超高性能的水泥基涂料、砂浆和混凝土材料中。在不远的将来，继超细矿粉之后，纳米矿粉将有可能成为超高性能混凝土材料的又一重要组分。这也是传统水泥材料的改进和又一次革命［6］。第四章水泥基复合吸波材料隐身技术是一种通过控制和降低武器系统和其它军事目标的特征信号，使其难以发现、识别、跟踪和攻击的综合性技术。因而它广泛应用于运动军事目标，如飞机、导弹、坦克、潜艇等，同时也可用于非运动军事目标，如雷达站、军用机场、军事掩体等。通过对水泥基复合材料进行改性，使它能够吸收电磁波，从而达到对雷达的隐身性能，即得到所谓的水泥基复合吸波材料。水泥基吸波材料是在水泥或混凝土中掺入吸波剂而具有吸收电磁波功能的一类新型材料。在民用方面，它即可以用来屏蔽电磁波对人体的辐射，达到净化电磁波污染环境的目的；还可以用来防止计算机中心的数据泄密，起到保密作用；在军事上，水泥基复合吸波材料可以起到干扰雷达探测目标，减弱回波信号，使雷达无法探测到地面固定目标或探测精度明显降低，避免敌方的军事打击。目前国外一般采用伪装网来覆盖地面军事目标，改变目标及其阴影的形状，以对付地面和空中的各种侦查手段。假如把纳米技术和吸波技术应用在一起，研究出纳米超高性能水泥基复合吸波材料，应用于军事方面，这样就可以做到，你既发现不了我，即使你技术足够先进，发现了我，那么你也没有办法摧毁我。如果我国能够研究出这种材料，一定可以在未来未知的局部冲突中占据上风，尽量减少我方人员和设备的损失，极大地提高我国的军事实力，让美国等欧美发达国家不敢小看我们中国，连和我们说句话都要心平气和的了，不像以前那样咄咄逼人！有人说，21世纪是科技和人才的竞争，但我可以大胆地说，水泥基复合材料的竞争占到很大的作用。谁占领了水泥基复合材料这块宝地，谁就可以在21世纪的激烈竞争中抢得先机！第五章聚合物水泥基复合材料有机物，特别是高分子聚合物，其优异的柔韧性，抗冲击性，以及良好的抗渗性和单位体积重量小等等固有的优势，是众所周知的。这正好弥补了普通水泥基材料的缺陷。大量的工程实践证明，高分子聚合物在水泥基材料中有效地改进了其性能。若把水泥基材料视为由水泥浆休粘结剂和集料两种结构组分构成的复合材料时，则聚合物可从儿个方面来改善水泥基材料的性能。⑴提咼粘结剂本身强度；增强粘结剂和集料界面间的粘结力；提咼集料的强度；填充空隙；(5)上述综合效果。就此改性效果而言，目前应用在工程中的聚合物水泥基材料可分为三个类别：用聚合物作粘结剂以粘结集料称为树脂混凝土(PC),如人造大理石等。在已硬化的普通水泥混凝土中浸渍聚合物，或有机单体在硬化体内聚合填充孔隙，称为聚合物浸渍混凝土(PIC)，如防渗墙面板，隧道衬壁等。用水泥和聚合物两种粘结剂粘结集料，称为聚合物水泥混凝土(PCC)。如