水泥基功能复合材料、器件及混凝土结构监测
1.成果名称及应用领域
团队长期致力于土木工程结构健康监测方面的相关研究工作，在结构超声诊断、结构
损伤定位、应力/应变监测、交通监测等方面显示了一定的优势。研究成果涉及压电材料
与传感器技术 、超声监测技术 、结构应力/应变监测技术、声发射结构损伤监测技术、压
电交通监测技术。
为有效解决了传统智能材料与混凝土相容性差的问题，开发了一系列压电复合材料与
传感器，包括声发射传感器、应力监测传感器 、超声传感器和压电交通传感器，用于大
型混凝土工程结构健康监测。
声发射传感器的应用领域：确定声发射源的部位、分析声发射源的性质、确定声发
射发生的时间或载荷、评定声发射源的严重性。其特点是工作频率范围宽、灵敏度高，能
够有效覆盖混凝土的损伤频段。
压力传感器的应用领域：通过在道路或桥梁引桥处埋设交通传感器，监测车辆速度、流量及载重等，实现超载、超速预警。其特点是传感器成本低、安装简单、监测设备简单。
超声传感器的应用领域：可作为埋入式传感器用于各种类型的混凝土结构损伤超声
探测。 其特点是造价低、与混凝土相容性好、精度高且耐久性良好。
正交异性压电传感器的应用领域：在不同应力方向上具有不同的感知灵敏度，主要
应用于混凝土结构的损伤源定位。
目前，研发的水泥基压电复合监测系统已经在京沪高铁、胶州跨海大桥及南水北调等
国家重点工程，取得了显著的社会和经济效益
2.预期效益
随着大型土木工程结构的不断涌现和已有的建（构）筑物不断老化，重大工程的安全
性已引起人们的密切关注。为保障重大土木工程结构的安全性、适用性与耐久性，采用监
测材料对其实施在线健康监测是各国政府关注的焦点。
与其它用于混凝土结构健康检/监测的监测材料相比，水泥基压电传感器不仅与混凝
土相容性好，性能优良，而且需外部设备少，价格低廉。 目前，淄博宇海电子陶瓷有限
公司、保定市宏声声学电子器材有限公司采用我们研发的压电复合材料与器件及其制备技术，已生产出0‐3型、1‐3型、1‐3‐2型和2‐2型等多种类型的压电复合材料及器件； 北京
软岛科技有限公司、北京一洋应振测试技术有限公司、山东广信工程试验检测集团有限公
司等配套采用了水泥基压电超声、声发射等传感器，替代了国内外价格昂贵的同类产品，
产生了良好的经济和社会效益。
本项目组与京沪高铁、中铁十局集团济南铁路工程有限公司、济南铁路局、济南市公路局、淄博公路局、山东高速路桥集团有限公司等机构开展应用合作，研发的水泥基压电复合监测材料及其系列传感器已经成功应用于京沪高铁、胶州湾跨海大桥、309国道公铁立交桥等混凝土桥梁的健康监测工程，
由于混凝土工程健康监测是一项关系人们生命财产安全的保障工作，对混凝土工程实施健康监测后，难以统计产生的具体利润和税收，但可以为工程管理部门对工程结构的诊断、评估、维护和预测提供直接有效手段。
3.成果水平
2014年，中国建筑材料联合会对本项目组织了成果鉴定，鉴定委员会一致认为：该项成果已获得多项发明专利，形成了具有自主知识产权的材料制备技术，对推动土木工程结构的智能化发展起到积极作用，社会效益显著，市场前景广阔，成果整体达到国际先进水平。
研究成果在《Composite Science and Technology》、《Journal of Applied Physics》、《Smart Materials and Structures》等国内外知名期刊发表，被SCI、EI收录89篇。论文被国内外知名学者引用，包括哈尔滨工业大学欧进萍院士、清华大学李龙土院士等国内学者，美国、英国、俄罗斯、法国等20多个国家及地区的学者。
研发的压电复合材料与器件经中国计量科学研究院和山东省电子产品监督检验所检验，性能指标满足应用需求。
上海铁路监督管理局依据我们对京沪高铁上跨公路桥的监测数据，致函济南市人民政府，提出京沪高铁界首上跨公路桥存在安全隐患，危及京沪高铁运行安全，要求加强监管。济南市人民政府已决定对该桥改道重建，目前，工程正在进行中。
4.专利、项目及获奖
共获国家授权发明专利14项，申请国际专利1项，软件著作权2项。申请行业标准
1项，获得中国建筑材料联合会基础研究二等奖1项，获国家级科研项目10余项。
5. 转化条件、方式及投资概算
转化条件：为企业提供相应的技术支持，成果共享；利润分成
转化方式：技术转让、产学研合作等。
投资概算：设备投入约300万。
最近几场高技术局部战争都已表明，对弱小落后的国家来讲，提高军事工程防护等级及抗打击能力非常重要。随着精确制导武器、新型钻地弹等开始在高技术战争中大量使用，对防护工程的威胁和破坏越来越大。另外，从这几场战争可以看出，机场、桥梁及重要交通设施已成为战争初期受打击的对象。因此，迫切需要研制开发具有高防护等级及战时快速抢修能力的新材料。本文主要介绍高强超高强混凝土、MDF水泥材料、DSP水泥混凝土、RPC活性粉末混凝土、土聚水泥材料及磷酸盐水泥混凝土几种新型水泥基复合材料，并分析这些材料在军事防护工程和抢修抢建工程的应用前景。 一、防护工程用新型水泥基材料 (一)xx、超xx混凝土 随着高效减水剂及活性掺合料在混凝土工程中的应用，混凝土的强度等级得到了很大程度的提高。目前，配制IOOMPa以上的混凝土对我们来说已经不是一件难事。如80年代，军队××和地方××大学合作，在某基地成功进行了宽13m，高21m的防护大门施工，其抗压强度达到88．4MPa。又如，部队××学院与地方××大学合作研究的高抗爆水泥基复合材料不但具有高抗压强度，还具有很好的韧性和抗爆性。这些高强、超高强混凝土的开发使用大大提高了我军军事工程的防护等级。实现混凝土高强化的途径可见图l。 (二)无宏观缺陷水泥材料(MDF) 无宏观缺陷水泥材料(Macrodefect-free Cements，简称为MDF材料)，是1979年英国化学工业公司和牛津大学最早开始研究的。MDF的抗压强度高达300MPa，抗弯强度150MPa，抗拉强度可达140MPa，弹性模量达50GPa，这是传统的水泥胶凝材料无法比拟的。MDF的原材料中90％-99％是高标号的硅酸盐水泥或铝酸盐水泥，4％-7％的水溶性树脂，水灰比一般在0．20以下。由于低水灰比，要使各种组成材料均匀混合，必须采用强力式高效剪切搅拌机，成型时则采用热压工艺。 (三)DSP材料
《水泥基复合材料》知识要点 1.混凝土的概念及分类。 2.混凝土的组成材料及各组成材料的作用。 3.工程对混凝土拌和所用水泥的要求。 4.集料对混凝土性能可产生哪些影响？ 5.集料的主要技术性质。 6.评定普通集料强度的方法有哪几种？其中哪一种为集料的真实强度？ 7.普通混凝土粗集料为什么对其颗粒形状及表面状态进行评定？理解棱角系数的概念。我国对颗粒形状要求是如何规定的？ 8.理解集料级配概念，论述集料的颗粒级配对工程的意义。说明连续级配及间断级配集料进行堆积时，哪一种可获得更小的空隙率？ 9.说明集料最大粒径对混凝土在经济及性能上可能形成的影响。 10.理解流变学概念，说明三大流变基元的流变学方程及在固定荷载作用下变形特征。 11.利用麦克斯威模型解释应力松弛。 12.画出勃格斯模型的流变学基元组成。画出在外力一定时，勃格斯模型的变形规律。 13.画出混凝土拌和物的流变学模型，指出混凝土拌和物的变形规律。 14.指出混凝土拌和物的《混凝土学》定义及ASTMC125定义。说明二者的区别。 15.混凝土工作性测试有哪些方法？我国主要采用哪两种方法？指出混凝土坍落度测试的流变学实质。 16.影响混凝土拌和物工作性的因素有哪些？能否加以定量说明？ 17.什么是混凝土的内、外分层？指出其危害。 18.什么是混凝土的界面过度区？说明混凝土界面过度区对混凝土性能的影响。 19.影响混凝土界面过度区结构的因素有哪些？如何提高界面过度区强度？ 掌握、理解中心质假说的内容。中心质假说理论指出的理想复合材料结构模型包括哪些内容？何为负中心质，吴中伟教授怎样解释负中心质对混凝土结构及其性能的积极作用？ 20. 21.混凝土的变形性能分为哪两大类？ 22.说明混凝土的干缩机理及影响因素。如何减少混凝土的干缩？ 23.什么是混凝土的自干燥及自收缩？什么是混凝土的塑性收缩？
第一章绪论 1、国内外塑料和聚合物工业发展概况（综述） 2、建筑塑料及化学建材的发展 3、塑料在各技术领域的应用 第二章聚合物成型的理论基础 1、非牛顿流体的类型和特征？ 答：（1）粘性系统在受到外力作用而发生流动时的特性是：其剪切速率只依赖于所施加剪切应力的大小。根据其剪切应力和剪切速率的关系。又可分为宾哈(汉) 流体、假塑性流体和膨胀性流体三种。 特征：<1>宾哈流体：与牛顿流体相比，剪切应力与剪切速率之间也呈线性关系。但此直线的起始点存在屈服应力τу，只有当剪切应力高于τу时，宾哈流体才开始流动。宾哈流体因流动而产生的形变完全不能恢复而作为永久变形保存下来，即这种流动变形具有典型塑性形变的特征，故又常将宾哈流体称为塑性流体。 <2>假塑性流体：非牛顿流体中最为普通的一种。流动曲线不是直线，而是一条斜率先迅速变大而后又逐渐变小的曲线，而且不存在屈服应力。流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。即：剪切变稀。 <3>膨胀性流体：流动曲线非直线的，斜率先逐渐变小而后又逐渐变大的曲线，也不存在屈服应力。表观粘度会随剪切应力的增加而上升。即：剪切变稠。 (2)有时间依赖性的系统：这类液体的流变特征除与剪切速率与剪切应力的大小有关外，还与施加应力的时间长短有关，即在恒温、恒剪切力作用下，表观粘度随所施应力持续时间而变化(增大或减小，前者为震凝液体，后者为触变性液体)，直至达到平衡为止。 特征：<1>摇溶性（或触变性）流体：表观粘度随剪切应力持续时间下降的流体。如：涂料、油墨。 <2>震凝性流体：表观粘度随剪切应力持续时间上升的流体。如：石膏水溶液。 2、假塑性流体指数定律的几种表达式（课本P10） 3、聚合物熔体的黏度的影响因素？ 答：温度、压力、剪切速率。 4、符合指数定律流体在圆形流道中的流动方程(推导流量、压力、几何参数之间的关系)？（P18） 5、符合指数定律流体在狭缝（h/w>20）流道中的流动方程（推导）？(P21) 6、聚合物成型的流动缺陷的种类及产生的原因？ 答：（1）管壁上的滑移：塑料熔体在高剪切力下流动，贴近管壁处的一层流体会发生间断的流动，称为滑移。 滑移产生原因： ①剪切速率的径向不均匀分布(靠管壁附近剪切速率最大)； ②流动中出现分级效应(即相对分子质量低的级分较多地集中在管壁附近)； ③管壁附近的弹性形变的不均匀性(管壁处弹性形变大)。 （2）端末效应：不管是那种截面流道的流动方程，都只能用于稳态流动的流体，但总有不稳态流动。（包括入口效应和离模膨胀） 末端效应产生原因： ①入口效应： 1>.物料从料筒进入口模时由于熔体粘滞流动，流线在入口处产生收敛所引起的能量损失； 2>.在入口处由于聚合物熔体产生弹性变形，因弹性能的贮蓄所造成的能量损失； 3>.熔体流经入口时，由于剪切速率的剧烈增加所引起的速度的激烈变化，为达到流速分布所造成的。 ②离模膨胀： 1>取向效应：聚合物熔体流动期间处于高剪切场内，其大分子在流动方向取向，但在口模处发生解取向。 2>记忆效应：当聚合物熔体由大直径的料筒进入小直径的口模时，产生了弹性形变，而熔体离开口模时，弹性变形获得恢复。 3>正应力效应：由于粘弹性流体的剪切变形，在垂直于剪切方向上引起了正应力的作用。 （3）弹性对层流的干扰： 产生原因：塑料熔体在管内流动时，其可逆的弹性形变是逐渐回复的，如果恢复太大或过快，则流动单元的运动就不会限制在一个流动层从而会引起湍流。
济南大学复合材料聚合物基体考试整理 复材1108班 第一章（12分） 不饱和聚酯树脂：是指不饱和聚酯在乙烯基类交联单体(例如苯乙烯)中的溶液。不饱和聚酯：是由不饱和二元酸或酸酐、饱和二元酸或酸酐，二元醇经缩聚反应合成的相对分子质量不高的聚合物。 不饱和聚酯树脂的合成方法：熔融缩聚法、溶剂共沸脱水法、减压法、加压法。不饱和聚酯树脂的合成过程包括：线型不饱和聚酯的合成、用苯乙烯稀释聚酯。不饱和聚酯树脂固化的三个阶段：凝胶、定型、熟化。 最常用的交联单体：是苯乙烯。 酸值：中和一定量的不饱和聚酯树脂所消耗的氢氧化钾的毫克数。 固化：粘流态树脂体系发生交联反应而转变成为不溶、不熔的具有体型网络结构的固态树脂的全过程。 引发剂：是能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应的物质。 有机过氧化物的通式为：R-O-O-H或R-O-O-R。其中的R基团可以是：烷基、芳基、酰基、碳酸酯基。 有机过氧化物的特性是用：活性氧含量、临界温度、半衰期来表征的。 通用型不饱和聚酯树脂具有下列技术指标：粘度、酸值、凝胶时间、固体含量。工业上生产不饱和聚酯树脂的方法有：一步法、二步法。 增粘剂：能使不饱和聚酯树脂粘度增加的物质。 阻聚剂：使单体与不饱和聚酯不能发生聚合反应的物质。 不饱和聚酯树脂的固化是一种游离基型共聚反应，具有链引发、链增长 链终止三个游离基型聚合反应的特点。 影响树脂增粘过程的因素：树脂的起始粘度、不饱和聚酯的结构、增粘剂的种类与用量、体系的水分含量、填料的种类。 常用的交联剂分为：单官能团单体、双官能团单体、多官能团单体。 酸酐中的反式双键比顺式双键活泼。 第二章（6分） 环氧树脂：指分子中含有两个或两个以上环氧基团的那一类有机高分子化合物。环氧树脂分5类：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、线型脂肪族类、脂环族类。 环氧值：是指每100g树脂中所含环氧基的克当量数。 环氧当量：含有1克当量环氧基的环氧树脂的克数。 半衰期：在给定温度下，有机过氧化物分解一半所需要的时间。 常用的脂肪族胺类固化剂有：二乙烯三胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2）、三乙烯四胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）、四乙烯五胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）。 用于环氧树脂的固化剂有两类：反应性固化剂、催化性固化剂。 E-44表示主要组成物质为：二酚基丙烷，环氧平均值为0.44。 稀释剂：用来降低环氧树脂的粘度。主要有两种：活性稀释剂、非活性稀释剂。增韧剂：能够改善环氧树脂固化物的抗冲击强度、耐热冲击性能。主要分为：活性增韧剂、非活性增韧剂。 第三章（4分）
SHANGHAI UNIVERSITY 课程论文 COURSE PAPER 简述纳米复合材料 学院：材料科学与工程学院 专业： 电子科学与技术 学号： 1 2 1 2 1 7 6 5 姓名： 陆 申 阳 课程： 材料科学导论C 日期： 2014年5月10日
简述纳米复合材料 12121765 陆申阳 摘要：纳米复合材料日新月异的发展为我们的生活带来了诸多方法便。本文简要的介绍了纳米复合材料的名称来源、种类、结构组成、功能特点及其在现代生活中的应用情况。纳米复合材料作为新兴材料，在材料中占有较大的比例，在各方面的应用也十分广泛。 1引言 由于复合材料的力学性能比较突出，综合性能优良，使得复合材料广泛应用于航空航天、国防、交通、体育、工业设备等领域。其中纳米复合材料是最具有吸引力的部分，世界发达国家的新材料发展战略都把纳米复合材料放在重要位置。纳米复合材料作为一类新材料，它拥有自己引人注目的一系列特点。而现代生活与纳米复合材料的练习也越来越紧密。 2总论 2.1复合材料 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。 复合材料各组分之间“取长补短”、“协同作用”，极大地弥补了单一材料的缺点，产生单一材料不具备的新性能。复合材料具有较强的可设计性。可以根据对产品形状的需求，将复合材料设计成不同的形状，避免多次加工，减少工序；也可以根据需要的产品性能对其性能进行设计，通过改变基体的性能、含量，增强材料的性能、含量、分布情况，以及他们之间的界面结合情况，来实现对复合材料性能的设计。
水泥基复合材料 艾ai青摘要: 本文论述了水泥基材料改性用聚合物种类、聚合物改性机理、聚合物改性水泥基材料研究进展和发展趋势。加入了聚合物材料后，水泥基材料的性能，如强度、变形能力、粘结性能、防水性能、耐久性能等都会有所改善，改善的程度与聚灰比、聚合物的品种和性能有很大关系。但也存在不足之处，如抗压强度提高不大，有时还降低，最高使用温度不如普通混凝土等。笔者认为，研究如何大幅度提高聚合物改性水泥基材料的抗压强度和最高使用温度很有意义。 关键词: 关键词聚合物改性水泥基材料进展机理性能 1.引言 普通混凝土因抗压比低，干缩变形大，抗渗性、抗裂性、耐腐蚀性差，密度大，其使用范围受到很大限制。随着工业的发展，出现了钢筋混凝土、自应力混凝土和纤维混凝土。但在这些改进中，胶结材料水泥的性能没有发生改变，因此也限制了混凝土性能的提高。水泥混凝土（砂浆）的一个新动向就是水泥混凝土（砂浆）与有机高分子材料复合，这样可以有效地改善混凝土（砂浆）的性能。因为有机高分子聚合物的长分子链结构以及大分子中的键节或链段的自旋转性，决定其具有与无机非金属材料不同的性质—弹性和塑性[1]。所以在水泥混凝土（砂浆）中加入少量有机高分子聚合物，既可以使混凝土获得高密实度，又不至于使混凝土（砂浆）的脆性加大，这样便可制得高强度、高抗渗和高耐腐蚀性的混凝土。如今，聚合物改性砂浆和混凝土不仅在混凝土结构的修补和维护方面成为一种非常重要的材料，就是在新的建筑中也获得越来越广泛的应用，尤其是在桥面、停车场、码头、瓷砖和石材粘结、建筑防水、防腐等工程领域。 2. 聚合物改性水泥基复合材料 1.1. 改性用聚合物种类 聚合物改性水泥基复合材料是指在水泥混合时加入了分散在水中或者可以在水中分散的聚合物材料，包括掺和不掺骨料的复合材料、水泥浆、砂浆和混凝土。用于水泥混凝土（砂浆）改性的聚合物有四类，即水溶性聚合物、聚合物乳液（或分散体）、可再分散的粉料和液体聚合物。聚合物乳液通常是将可聚合单体在水中进行乳液聚合而获得的，但也有一些聚合物乳液不是通过单体乳液聚合而获得的，如天然橡胶胶乳是直接从橡胶树上获得，再经适当浓缩制成的；环氧乳液则一般是用乳化剂将环氧树脂乳化而成的。可再分散的聚合物粉料一般是由聚合物乳液经喷雾干燥而成的，聚合物粉末与聚合物乳液就像是奶粉与牛奶一样。它对水泥砂浆和混凝土的改性机理与聚合物乳液是相同的，只不过它往往是先与水泥和骨料进行干混，再加水湿拌才重新乳化成乳液。水溶性聚合物品种很多，可以分为三大类：天然水溶性、半合成水溶性和合成水溶性。一般说，水溶性聚合物的用量非常小，通常在水泥质量的0。5%以下，对硬化砂浆和混凝土的强度没有大的影响[2]。因此，水溶性聚合物主要用来改善水泥砂浆和混凝土的工作特性，有时候也可以把其归类为增黏剂。用于水泥改性用的液体聚合物有环氧树脂和不饱和聚脂，在与水泥混合时还要加入固化剂。与聚合物乳液改性相比，使用液体聚合物时聚合物用量要更多，因为聚合物不亲水，分散不是很容易，所以用液体聚合物改性混凝土的情形要比其他类型聚合物少得多。聚合物水泥砂浆的配比一般为，水泥∶砂=1∶2～3（质量比）；聚灰比=5%～20%；
水泥基复合材料 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
水泥基复合材料 1. 混凝土概述 水泥基复合材料指以水泥与水发生水化、硬化后形成的硬化水泥浆体作为基体与其他各种无机、金属、有机材料组合而得到的具有新性能的材料。 混凝土材料发生了几次重大变革,其中三次最为突出。 1. 19世纪中叶法国首先出现了钢筋混凝土 2. 1928年法国发明了预应力钢筋混凝土 3.近30年来聚合物复合混凝土及混凝土外加剂的出现 混凝土材料按胶结材料分类：无机胶结材料混凝土，有机胶结材料混凝土，无机与有机复合胶结材料混凝土。按容重分类：特重混凝土，重混凝土，轻混凝土，特轻混凝土。按混凝土结构分类：普通结构混凝土，细粒混凝土，大孔混凝土，多孔混凝土。按用途分类结构用混凝土，隔热混凝土，装饰混凝土，耐酸混凝土等。 混凝土的性质：混凝土混合料必须具有良好的和易性以保证获得良好的浇灌质量。①流动性：指混合料在本身自重或在机械振捣的外力作用下产生流动或坍落能均匀密实地填满模板的性质。②黏聚性：指混合料具有一定的黏聚力在运输或浇筑过程中不致出现分层离析使混凝土保持整体均匀的性能。③保水性：指混合料在施工过程中具有保水能力保水性好的混料不易产生严重泌水现象。 2. 高性能混凝土
混凝土：由胶结材料水泥和粗细集料石子和沙按适当比例拌和均匀经搅拌振捣成型在一定条件下养护而成的复合材料。 高强混凝土（high-strength concrete,HSC)与高性能混凝土(high-performance concrete)的首要区别是后者强调耐久性。高性能混凝土不仅要具备高的强度而且应具备高密实性和高体积稳定性。 高性能混凝土在微观结构方面的特点：由于存在大量未水化的水泥颗粒浆体所占比例降低浆料的总孔隙率小，孔径尺寸较小，仅最小的孔为水饱和浆体-集料界面与浆体本体无明显区别消除了薄弱区游离氧化钙含量低。 高性能混凝土的特性：有自密实性；体积稳定性好；强度高，其抗压强度已有超过200MPa；水灰比较低，水化反应终止得较早，水化热总量相应降低；在较长的持续期后，高性能混凝土的总收缩应变量与其强度成反比，早期收缩率随着强度的提高而增大；徐变变形显着低于普通混凝土；Cl-渗透率低于普通水泥更符合环保要求；具有较高的密实性和抗渗性抗化学腐蚀性显着优于普通强度混凝土；高温作用下会产生爆裂、剥落。 3. 纤维增强水泥基复合材料 纤维增强水泥基复合材料是由不连续的纤维均匀地分散于水泥混凝土基材中形成的复合材料. 纤维与水泥浆基材的黏结比较牢固形成了遍布结构全体的纤维网。当基本材料受拉力过高开裂时拉力可逐步转移到横跨裂纹的纤维上增大了混凝土结构的变形能力。纤维的拉伸强度较高
浅谈水泥基混凝土复合材料 姓名：陈聪学号：S11085213015 专业：建筑与土木工程44班 摘要: 随着社会快速发展，单一的水泥材料已经不能满足人们日常工程需求，高性能水泥基复合材料既是在近代科技成就的基础上发展起来的，又将在高新技术工程领域中开发应用。本文结合相关论文资料[1]对近年来出现的几种高性能水泥基复合材料进行了初步阐述。 关键词: 高性能水泥基功能复合材料发展状况困惑展望 Abstract:With the development of society, single cement material already can't satisfy people's daily engineering requirements, high performance cement-based composite materials is developed on the basis of modern scientific and technological achievements, and in the development of new and high technology in the field of engineering application. Based on the related papers [1] to the trend in recent years several high performance cement-based composite material has carried on the preliminary in this paper. Keywords:High performance cement-based functional composites; status of development ; Perplexity; Prospect; 第一章前言 论文[1]介绍了国内外水泥基功能复合材料的研究进展及应用，重点对几种重要的水泥基功能复合材料，如导电、压电、介电、磁性、屏蔽等材料的组成、特性、工艺及发展状况进行了综述。 通过查询相关资料[4]，对水泥基功能复合材料有了初步的了解，功能材料是指通过光、电、磁、力、热、化学、生物化学等作用后，具有特定功能（导电性、压电性、热电性、磁性和防辐射性）的新材料[1]。随着科学技术的迅速发展，功能单一的传统水泥材料，已不能适应日新月异的多功能工程需要，现代建筑对水泥基复合材料提出了新的挑战，不仅要求水泥基复合材料要有高强度，而且还应具有声、光、电、磁、热等功能，以适应多功能和智能
纳米复合材料的制备及其应用 分析化学饶海英20114209033 摘要：聚合物基复合材料目前已经成为复合材料发展的一个重要方向，它涉及了材料物理、材料化学、有机材料、高分子化学与物理等众多学科的知识。本文主要针对纳米复合材料的制备方法、性能及应用等方面的研究进展情况进行了综述。 复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国航、交通、体育等领域，纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分。80年代初Roy等提出的纳米复合材料[1-3]，为复合材料研究应用开辟了崭新的领域。纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。由于纳米微粒独特的效应，使其物理和化学性能方面呈现出不同的性能。将纳米材料与复合材料结合起来，所构成的纳米复合材料兼有纳米材料和复合材料的优点，因而引起科学家的广泛关注和深入的研究[4-5,44,45]。纳米复合材料的基体不同，所构成的复合材料类型也不同，如：金属基纳米材料[9-11,43]。陶瓷基纳米材料[12]、聚合物基纳米材料。 近年来发展很快，世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。 1纳米聚合物基复合材料 1.1 纳米聚合物基复合材料的合成进展 在纳米聚合物基复合材料方面，主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体，分散水平达到纳米级，得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。较早发展起来的几种聚合物纳米复合材料的制备方法[13-14]有共混法、溶胶-凝胶法(sol-ge1)、插层复合技术(interaction)，可分为插层和剥离(exfoliate)两种技术、原位(in-situ)法、母料法、模定向合成法(template directed)包括化学方法和电化学方法。 声化学合成(sonochemical synthesis)是制备具有独特性能的新材料的有效方法。
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第1页共8页 1．本课程的课程类别、特点及重要性简介：《复合材料聚合物基体》是复合材料专业的主要专业基础课之一。本专业的学生是未来的材料研究与设计的工程技术人才，必须掌握各种复合材料聚合物基体的材料设计、成型工艺等方面的系统知识。通过课堂学习和实践，掌握各种材料设计、成型工艺的原理，要求能合理地应用复合材料聚合物基体，并能研制设计新产品，是今后从事复杂的技术工作和开拓先进复合材料的重要基础。同时，该课程也是一门承上启下的关键课程之一。我校的《复合材料聚合物基体》课程是随着复合材料专业的设立而开设的，始建于1998年。随着教学条件的日益改善，实验设施及实习条件的不断补充，教学手段不断巩固、发展、改革与提高，现已形成了集教学、科研、实验、实习于一体的多相教学体系，使学生能够更好地学习、理解、掌握本课程。2．近五年本课程组在理论及实践教学改革、科研及教研成果、提高教学质量和开展学生第二课堂活动等方面的突出成绩：（1）20XX年4月主编出版了教材——《复合材料工厂工艺设计概论》；20XX年编写了《复合材料专业综合性实验指导书》、《复合材料专业设计性实验指导书》；20XX－20XX年建设了两个复合材料专业实习基地。（2）科研与教学项目序号12345项目名称××××××技术研究××××××的设计与研制风冷高炉风口新型复合材料的研究聚丙烯腈原丝、预氧化纤维和碳纤维微细结构及其相关性研究中国武城玻璃钢复合材料产业集群中远期发展研究环境响应性环糊精基侧链多聚轮烷胶束的制备xxxxxxx的研制高xxxxx的研究自由基
纤维增强型水泥基复合材料 一、纤维增强型水泥基复合材料的概述 纤维增强型水泥基复合材料是以水泥与水发生水化、硬化后形成的硬化水泥浆体作为基体，以不连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料组合而成的一种复合材料。 普通混凝土是脆性材料，在受荷载之前内部已有大量微观裂缝，在不断增加的外力作用下，这些微裂缝会逐渐扩展，并最终形成宏观裂缝，导致材料破坏。 加入适量的纤维之后，纤维对微裂缝的扩展起阻止和抑制作用，因而使复合材料的抗拉与抗折强度以及断裂能较未增强的水泥基体有明显的提高。 二、纤维增强型水泥基复合材料的力学性能 在纤维增强水泥基复合材料中，纤维的主要作用在于阻止微裂缝的扩展，具体表现在提高复合材料的抗拉、抗裂、抗渗及抗冲击、抗冻性等。 ? 2.1 抗拉强度 ?在水泥基复合材料受力过程中纤维与基体共同受力变形，纤维的牵连作用使基体裂而不断并能进一步承受载荷，可使水泥基材料的抗拉强度得到充分保证；当所用纤维的力学性能、几何尺寸与掺量等合适时，可使复合材料的抗拉强度有明显的提高。 ? ? 2.2 抗裂性
在水泥基复合材料新拌的初期，增强纤维就能构成一种网状承托体系，产生有效的二级加强效果，从而有效的减少材料的内分层和毛细腔的产生； 在硬化过程中，当基体内出现第一条隐微裂缝并进一步发展时，如果纤维的拉出抵抗力大于出现第一条裂缝时的荷载，则纤维能承受更大的荷载，纤维的存在就阻止了隐微裂缝发展成宏观裂缝的可能。 ? 2.3 抗渗性 纤维作为增强材料，可以有效控制水泥基复合材料的早期干缩微裂以及离析裂纹的产生及发展，减少材料的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生。另外，纤维起了承托骨料的作用，降低了材料表面的析水现象与集料的离析，有效地降低了材料中的孔隙率，避免了连通毛细孔的形成，提高了水泥基复合材料的抗渗性。 2.4 抗冲击及抗变形性能 在纤维增强水泥基复合材料受拉（弯）时，即使基体中已出现大量的分散裂缝，由于增强纤维的存在，基体仍可承受一定的外荷并具有假延性，从而使材料的韧性与抗冲击性得以明显提高。 2.5 抗冻性 纤维可以缓解温度变化而引起的水泥基复合材料内部应力的作用，从而防止水泥固化过程中微裂纹的形成和扩散，提高材料的抗冻性；同时，水泥基复合材料抗渗能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。 ?纤维的纤维掺量对混凝土强度的影响很大 ?合成纤维可有效地控制由混凝土内应力产生的裂缝，使混凝土早期收缩裂缝减少50～90%，显著提高混凝土的抗渗性和耐久性，使混凝 土内钢筋锈蚀时间推迟2.5倍。除抗裂外，合成纤维还能提高混凝土的粘 聚性和抗碎裂性。 ?以聚丙烯合成纤维为例 ?掺入聚丙烯合成纤维后，混凝土的性能将发生变化，当纤维含量适当时，混凝土抗压强度、抗弯强度等均有不同程度的提高。纤维掺量对混凝土强 度的影响见下表。 三、几种主要增强型水泥基复合材料的应用现状
水泥基复合材料的制备 一、实验目的 （1）了解水泥各种技术性质定义，进一步理解水泥胶凝和硬化的原理，水灰比、掺合料对水泥强度的影响； （2）掌握玻璃纤维增强水泥基复合材料的制备工艺和操作方法； （3）学习水泥相关仪器，例如胶砂搅拌机、振实机等的使用。 二、实验内容 以水泥为基体材料、玻璃纤维为增强材料，制备水泥基复合材料。 三、实验原理 水泥，粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。 硅酸盐水泥的化学成分：硅酸三钙（3CaO·SiO2，简式C3S），硅酸二钙（2CaO·SiO2，简式C2S），铝酸三钙（3CaO·Al2O3，简式C3A），铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3，简式C4AF）。 水泥的胶凝和硬化： 1)、3CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca(OH)2； 2)、2CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca(OH)2； 3)、3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O（水化铝酸钙，不稳定）； 3CaO·Al2O3+3CaSO4·2 H2O+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O（钙矾石，三硫型水化铝酸钙）； 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2(3CaO·Al2O3)+4 H2O→3(3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O)（单硫型水化铝酸钙）； 4)、4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O。 当水泥拌水后，半水石膏迅速水化为二水石膏，形成针状结晶网状结构，从而引起浆体固化。 本实验采用短玻璃纤维为增强材料，将其混合在水泥胶砂里，入模成型，经过养护固化之后，形成复合材料，得到产品。 四、实验仪器和药品 1、原材料：水泥（PC32.5）、河沙、玻璃纤维等； 2、仪器：水泥胶砂搅拌机、水泥胶砂振实机、水泥板块标准模具、天平等。 五、实验步骤 1、模具准备 将水泥板块标准模具表面擦洗干净、拼装、涂抹脱模剂，备用。 2、水泥胶砂原料称量 分别称量水292.5g，水泥450g，河沙1350g，备用。 3、玻璃纤维称量 各组按照配比要求，分别称取20g、30g、40g玻璃纤维，备用。 4、胶砂的搅拌与振实
一、选题的意义及国内的研究概况（选题的意义包括课题的来源和课题意义）： 1.课题来源： 教师假拟 2.课题意义: P.K.Mehta 在评述水泥基材料时指出,水泥基材料既不像钢材那样坚固，也不像钢材那样坚韧，而成为应用最广泛的材料的三个主要原因是其具有很好的耐水性、优异的可加工性和显著的经济性]1[。因此，水泥基材料仍然是当今应用最为广泛的建筑材料。然而，水泥基材料属于脆性材料，它的的抗拉、抗弯强度低，极限应变小，抗冲强度差，脆性大，易开裂，存在着严重的耐久性问题，往往引发突发性的且难以控制的建筑物的破坏，造成了巨大的经济损失，并严重污染环境，因此，作为一种结构材料在应用中受到很大限制]2[。通过纤维增强水泥和纤维增强混凝土复合材料，是强化与韧化的水泥和混凝土、进一步提高了其阻裂能力和耐久性，是获得高性能水泥和混凝土的有效途径。 3.国内外发展概况 自1990年提出高性能混凝土以来，高性能混凝土的内涵已经有了一个不断完善和发展的过程。美国十分强调高强度和高耐久性；日本学者更关注施工性。我国吴中伟院士]3[则综合了各种论点提出了较为全面的高性能混凝土的定义，他认为高性能混凝土时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基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在妥善的质量控制制成的具有耐久性高、抗阻裂能力强、工作性良好、实用性强、提及稳定性好以及经济合理的水泥基复合材料。邓家才]4[等用压缩韧性指数衡量了碳纤维对水泥基复合材料韧性的增强作用，发现碳纤维水泥基复合材料的压缩韧性指数明显大于基准水泥基复合材料（增加59%～110%），并且随着碳纤维掺量的增加，变形能力和承载能力增强。罗建林，段中东]5[以改性
复合材料工艺与设备考点整理 济南大学复材1108 1、复合材料广义的定义是什么？ CM是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。 2、按照基体不同复合材料怎么分类？ 树脂基复合材料，无机非金属基复合材料，金属基复合材料 3、复合材料性能的主要决定因素有哪些？ （1）增强材料的性能、含量及分布情况； （2）基体材料的性能及含量； （3）界面的结合情况。 4、复合材料的主要性能特点有哪些？ （1）轻质高强 （2）可设计性好 （3）工艺性能好 5、手糊成型工艺的优缺点有哪些？ 手糊成型工艺的优点： （1）不受尺寸、形状的限制； （2）设备简单、投资少； （3）工艺简单； （4）可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求； （5）产品树脂含量高，耐腐蚀性能好 手糊成型工艺的缺点: （1）生产效率低，劳动强度大，卫生条件差； （2）产品性能稳定性差； （3）产品力学性能较低。 6、简述不饱和聚酯树脂的固化原理。 固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体（如苯乙烯）进行游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体型大分子结构。 7、不饱和聚酯树脂固化有哪几步反应形式？ 链引发，链增长，链终止 8、苯乙烯交联剂的优缺点是什么？ ?优点： 粘度低；与树脂有良好的共混性，能很好的溶解引发剂、促进剂；苯乙烯双键活泼，易于进行共聚反应；价格便宜，材料来源广。 ?缺点： 沸点较低（145℃），易挥发，有一定毒性，对人体有害。 ?用量对性能的影响： 苯乙烯用量过多：胶液稀，操作时易流胶；制品固化收缩率大。 苯乙烯用量过小：树脂胶液粘度大，不易使用；同时固化不完全，制品的软化温度低。用量一般在30～40％。 9、过氧化物引发剂的特性指标有哪几个？具体含义是什么？ 活性氧含量；临界温度；半衰期 活性氧含量：表明可以产生自由基量的指标。
纳米复合材料的部分基本概念 摘要：纳米材料被誉为21世纪的新材料，其概念在上世纪中叶被科学界提出后得到广泛重视和深入发展。本论文主要阐述了纳米复合材料概念的各种表达方法，例证了几种纳米复合材料，并对其纳米效应做出了具体说明。 关键词：纳米纳米复合材料纳米效应 一、纳米复合材料的定义及例证 20世纪80年代，Roy和Komarneni提出纳米复合材料(nanoeomposites)的定义，与单一组分的纳米结晶材料和纳米相材料不同，它是指材料两相(或多相)微观结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸(1~100nm)的材料[1]。 也有学者做如下定义，当颗粒或尺寸至少在一维尺寸上小于100nm，且必须具有截然不同于块状材料的电学、光学、热学、化学或力学性能的一类复合材料体系[2-4]。 目前已经成功制备的纳米复合材料已有很多，以下是其中几个例子以及其特备方法和特点。 （1）聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料 聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料是采用溶液插层、原位聚合、熔融插层法进行制备的。 这种材料的由于高分子能进入层状无机纳米材料的片层之间,其分子链段的运动受到了限制而显著提高复合材料的耐热性及材料的尺寸稳定性，而且层状无机纳米材料可以在二维方向得到良好的增强作用。因此聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料相对纯聚丙烯来说其强度和韧性都得到了很大的提高，综合性能优异。 （2）ZnO/Ag纳米复合材料 ZnO/Ag纳米复合材料的制备方法有共沉淀法，溶胶-凝胶法，化学沉积法，均匀沉淀法，喷射热分解法，固相法。 纳米ZnO与普通ZnO微粒相比，具有许多特殊性质：非迁移性、压电性、荧光性、具有光吸收和散射紫外光的能力等。ZnO具有光触媒功能，Ag的加入减少了空穴-电子对的复合，大大提高了其催化性能[5]，无二次污染，而且光降解成本低，反应条件温和。
高分子纳米复合材料 第一章功能高分子材料的概述 1.1 功能高分子材料的定义及简介 天然的、合成的和复合的高分子材料已经遍及人们的衣、食、住、行乃至信息、能源、航空航天以及国防等各个领域，其重要性是不言而喻的。那么到底什么是高分子呢？看看我们的周围世界，人们穿的是棉、毛、涤纶等制成的衣服，吃的是富含淀粉和蛋白质的米、面、肉、蛋等食物，家里用的是由各种聚乙烯、聚氯乙烯等塑料制成的器皿，出门坐的是装有橡胶轮胎的汽车，所有这些不都是高分子在生活中生动的体现吗！ 高分子是由分子量很大的长链分子所组成，而每个分子链都是由共价键联合的成百上千的一种或多种小分子构造而成。 功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。 功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10％以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50％。 1.2功能高分子材料的发展历史 最早的功能高分子可追述到1935年离子交换树脂的发明。20世纪50年代，美国人开发了感光高分子用于印刷工业，后来又发展到电子工业和微电子工业。1957年发现了聚乙烯基咔唑的光电导性，打破了多年来认为高分子材料只能是绝缘体的观念。1966年little提出了超导高分子模型，预计了高分子材料超导和高温超导的可能性，随后在1975年发现了聚氮化硫的超导性。1993年，俄罗斯科学家报道了在经过长期氧化的聚丙烯体系中发现了室温超导体，这是迄今为止唯一报道的超导性有机高分子。20世纪80年代，高分子传感器、人工脏器、高分子分离膜等技术得到快速发展。1991年发现了尼龙11的铁电性，1994年塑料柔性太阳能电池在美国阿尔贡实验室研制成功，1997年发现聚乙炔经过掺杂具有金属导电性，导致了聚苯胺、聚吡咯等一系列导电高分子的问世。这一切多反映了功能高分子日新月异的发展其中从20世纪50年代发展起来的光敏高分子化学，在光聚合、光交联、光降解、荧光以及光导机理的研究方面都取得了重大突破，特别在过去20多年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。比如光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解材料、光刻胶、感光性树脂、以及光致发光和光致变色高分子材料都已经工业化。近年来高分子非线性光学材料也取得了突破性的进展。 1.3功能高分子材料发展的背景 （1）经济发展的需要
水泥基功能复合材料、器件及混凝土结构监测 1.成果名称及应用领域 团队长期致力于土木工程结构健康监测方面的相关研究工作，在结构超声诊断、结构 损伤定位、应力/应变监测、交通监测等方面显示了一定的优势。研究成果涉及压电材料 与传感器技术 、超声监测技术 、结构应力/应变监测技术、声发射结构损伤监测技术、压 电交通监测技术。 为有效解决了传统智能材料与混凝土相容性差的问题，开发了一系列压电复合材料与 传感器，包括声发射传感器、应力监测传感器 、超声传感器和压电交通传感器，用于大 型混凝土工程结构健康监测。 声发射传感器的应用领域：确定声发射源的部位、分析声发射源的性质、确定声发 射发生的时间或载荷、评定声发射源的严重性。其特点是工作频率范围宽、灵敏度高，能 够有效覆盖混凝土的损伤频段。 压力传感器的应用领域：通过在道路或桥梁引桥处埋设交通传感器，监测车辆速度、流量及载重等，实现超载、超速预警。其特点是传感器成本低、安装简单、监测设备简单。 超声传感器的应用领域：可作为埋入式传感器用于各种类型的混凝土结构损伤超声 探测。 其特点是造价低、与混凝土相容性好、精度高且耐久性良好。 正交异性压电传感器的应用领域：在不同应力方向上具有不同的感知灵敏度，主要 应用于混凝土结构的损伤源定位。 目前，研发的水泥基压电复合监测系统已经在京沪高铁、胶州跨海大桥及南水北调等 国家重点工程，取得了显著的社会和经济效益 2.预期效益 随着大型土木工程结构的不断涌现和已有的建（构）筑物不断老化，重大工程的安全 性已引起人们的密切关注。为保障重大土木工程结构的安全性、适用性与耐久性，采用监 测材料对其实施在线健康监测是各国政府关注的焦点。 与其它用于混凝土结构健康检/监测的监测材料相比，水泥基压电传感器不仅与混凝 土相容性好，性能优良，而且需外部设备少，价格低廉。 目前，淄博宇海电子陶瓷有限 公司、保定市宏声声学电子器材有限公司采用我们研发的压电复合材料与器件及其制备技术，已生产出0‐3型、1‐3型、1‐3‐2型和2‐2型等多种类型的压电复合材料及器件； 北京 软岛科技有限公司、北京一洋应振测试技术有限公司、山东广信工程试验检测集团有限公 司等配套采用了水泥基压电超声、声发射等传感器，替代了国内外价格昂贵的同类产品， 产生了良好的经济和社会效益。
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；钙矾石可在纳米Al2O3或Fe2O3和CaCO3表面生成；Ca (OH)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