第31卷 增1
岩石力学与工程学报 V ol.31 Supp.1
2012年5月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering May ，2012
收稿日期：2011–03–30；修回日期：2011–06–09
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51069008)；内蒙古农业大学博士基金资助项目(BJ09–24)
作者简介：王海龙(1980–)，男，2009年于内蒙古农业大学水工建筑专业获博士学位，现任副教授，主要从事复合土耐久性等方面的教学与研究工作。E-mail ：hailong9261@https://www.doczj.com/doc/d92004567.html, 。通讯作者：申向东(1955–)，男，现任教授、博士生导师。E-mail ：NDSXD@https://www.doczj.com/doc/d92004567.html,
水泥砂浆复合土力学性能及微观结构的试验研究
王海龙，申向东，王萧萧，杜金胜
(内蒙古农业大学 水利与土木建筑工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018)
摘要：以河套灌区的水泥砂浆复合土作为研究对象，通过研究掺砂量与强度之间的关系，找出工程适应性相对较好的掺砂量；同时对不同掺砂量和不同龄期的水泥砂浆复合土进行无侧限抗压强度、变形特性及微观结构试验分析，得出掺砂量和龄期对水泥砂浆复合土的强度和变形特性的影响规律。研究结果表明：在水泥土中掺入一定量的砂，可有效地提高水泥土强度，改善水泥土结构；一定水泥掺量下，存在一个最佳掺砂量，使得水泥砂浆复合土强度最高，且应力–应变曲线均有明显的峰值。
关键词：土力学；水泥砂浆复合土；早期结构；掺砂量；无侧限抗压强度；微观结构
中图分类号：TU 47 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2012)增1–3264–06
EXPERIMENTAL RESEARCH OF MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTRUCTURE FOR CEMENT MORTAR COMPOSITE SOIL
WANG Hailong ，SHEN Xiangdong ，WANG Xiaoxiao ，DU Jinsheng
(College of Water Conservancy and Civil Engineering ，Inner Mongolia Agricultural University ，Hohhot ，Inner Mongolia 010018，China )
Abstract ：Taking cement mortar composite soil in Hetao irrigation district as research object ，relationship between amount of mixed sand and the strength is studied ，aiming to find the suitable sand amount mixed in the cement mortar composite soil which has good engineering adaptability. Meanwhile ，unconfined compressive strength ，deformation characteristics and the microcosmic structure of cement mortar composite soil with different amounts of mixed sand and ages are analyzed. The laws of strength and deformation characteristics of cement mortar composite soil are influenced by amount of mixed sand and age of sand are obtained. The results show that ，if a certain amount of sand is mixed in the cement mortar composite soil ，strength of cement soil improves effectively ，as well as structure of cement-soil. There is an optimal amount of mixed sand in the certain cement content which makes cement mortar composite soil having the highest strength and the stress-strain curves all showing peak values.
Key words ：soil mechanics ；cement mortar composite soil ；early structure ；amount of mixed sand ；unconfined compressive strength ；microstructure
1 引 言
水泥砂浆复合土是把水泥、土、砂和水按一定比例拌和后形成的一种特殊工程材料，广泛应用于道路基层及建筑物地基处理，以及旱区积雨工程中，在工程中有着重要地位[1]。加强水泥砂浆复合土力
学性能研究，充分认识水泥砂浆复合土强度及变形
发育规律，对于提高水泥土的利用效率具有较高的工程实践意义[2]。内蒙古河套灌区属黄河改道过程中的冲积平原，地处寒冷地区，是我国典型的三大农业灌区之一，石料匮乏，且地下水位较高，就河套灌区粉质黏土而言，其内部充斥着大量动植物根系残渣，腐殖质含量较高，本文针对此类土体，通
第31卷 增1 王海龙等：水泥砂浆复合土力学性能及微观结构的试验研究 ? 3265 ?
过对水泥砂浆复合土进行一系列无侧限抗压强度试验[3]，分析掺砂对水泥土强度发育的影响，说明以砂作为掺合料改善水泥土强度特性和变形特性的可行性，并可作为河套灌区水泥土改良的一个新的途 径[4-5]。
目前，对水泥种类、水泥掺入比、养护龄期等影响水泥土力学性能的因素的研究已取得基本一致的结论[6-8]。但是，专门研究掺砂量对水泥土力学性能影响的成果则较为少见，业内对掺砂量影响水泥土力学性能规律的认识尚存片面性，有待进一步研究[9]。
2 试验方案
2.1 试验材料
试验所用粉质黏土取自内蒙古河套灌区季节性冻土区，土的物理参数见表1，土样颗粒分布曲线见图1，土样微观形态见图2，水泥为内蒙古冀东普通硅酸盐水泥P.O 42.5，性能指标见表2。
表1 试验用土的物理参数
Table 1 Physical parameters of the experiment soil
相对密度/ (g ·m ―3) 液限/ % 塑限/ % 塑性 指数 最佳含水率/ % 最大干密度/
(g ·m ―
3) 土的分类2.63 28.81 17.24 11.57
17.01
1.764
低液限粉
质黏土
图1 土样的颗粒分布曲线
Fig.1
Particle size distribution curve of soil samples
图2 土样的微观结构 Fig.2 Microstructure of soil sample
表2 P.O 42.5普通硅酸盐水泥性能指标
Table 2 Performance indices of ordinary portland cement
P.O 42.5
抗压强度/
MPa 抗折强度/MPa 状态
细度/%
初凝时间/min 终凝
时间/
min
安定
性
SO 3 含量
/% 3 d 28 d 3 d 28 d 实测 1.2 65 275
合格ti
2.23 26.6 54.8
5.2
8.3
砂子采用天然河砂，细度模数 2.56，含泥量1.6%，堆积密度 1 465 kg/m 3，表观密度 2 645 kg/m 3，含水率为1.987%，颗粒级配良好。 2.2 试验方法
采用密实度为0.95时静力压实成型的 50 mm×50 mm 圆柱体试件，养护湿度95%，温度(20±2)℃。水泥的掺量均按风干土的质量百分比计算，分别为10%，20%两组(即CST10和CST20组)，掺砂量以0%，10%，20%，30%，40%，50%的砂等质量置换土体，每组制作试样18个。例如CST10–20代表水泥掺量为10%，掺砂量为20%，其他依此类推。
3 试验结果及分析
3.1 水泥砂浆复合土掺砂量与容重的关系
图 3 为水泥砂浆复合土重度与掺砂量的关系曲线，从图中可以看出，CST10 和 CST20 组，随掺砂量的增加，水泥砂浆复合土的容重呈线性增长关 系，对于CST10组，掺砂量由0%增加至50%时，水泥砂浆复合土(标准养护28 d)容重由19.233 kN/m 3增
加到21.564 kN/m 3，掺砂量每增加10%，该组容重增加约2.42%；
对于
CST20组，掺砂量由0%增加至50%时，容重由19.314 kN/m 3增至21.652 kN/m 3，掺砂量每增加10%，该组容重增加约2.43%；总体上2组不
同的水泥掺量对容重的影响极小、且趋于同步；以试样C S T 10–30和C S T 20–40为例，自重应
图3 容重与掺砂量的关系曲线
Fig.3 Relationship curves between bulk density and amount of
mixed sand
? 3266 ? 岩石力学与工程学报 2012年
力分别增加约6.96%和9.08%；可见，对于CST10和CST20组，随着掺砂量的提高，2组的自重应力均有所增加，且增加幅度较小；即使掺砂量较高，对加固区自重应力的影响范围也不会很大[10]，所以对基层的附加应力的影响较小，导致由于附加应力产生过大沉降的可能性较小。
3.2水泥砂浆复合土无侧限抗压强度分析
图4为水泥掺量为10%和20%，掺砂量为0%～50%的水泥砂浆复合土强度随龄期关系曲线。从图中可以看出：随着砂的掺入，大部分试样强度均获得一定程度的提高。但是，在不同龄期下，随着掺砂量的增加，抗压强度变化差异较大。水泥掺入比为10%和20%时，分别存在一个最佳掺砂量，在该掺砂量下，水泥砂浆复合土的抗压强度提高最大，当掺砂量低于该值时，随着掺砂量的增加，抗压强度随之增加，且强度提高较为显著，当掺砂量超过该值时，抗压强度有所降低。在本文试验条件下，水泥掺量10%和20%时，最佳掺砂量分别为30%和40%。
(a) CST10组
(b) CST20组
图4 水泥砂浆复合土无侧限抗压强度与标准养护龄期的关系曲线
Fig.4 Relationship curves between unconfined compressive strength and curing age of cement mortar composite
soil
图5为水泥砂浆复合土90 d无侧限抗压强度增长幅度与掺砂量的关系曲线，CST10和CST20组在掺砂量为20%范围以内时，强度增加趋势和幅度基本相近，分别为39.6%和38.3%，当掺砂量为20%～30%，CST10组强度上升加快，增长幅度出现的峰值为58.6%，在掺砂量为30%之后，强度增长幅度减弱为30%左右，CST20组在掺砂量40%下出现增长幅度峰值(为57.6%)，根据强度增长幅度与掺砂量的关系曲线可以看出，在一定水泥掺量条件下，单纯的增加掺砂量并不能有效地提高水泥砂浆复合土的强度，主要是由于掺砂量增大，分散能力增强，导致砂与土的弱相界面增加，减弱了水泥砂浆复合土的强度发育，从而使得强度有所下降。所以在水泥含量分别为10%和20%时，掺砂量为30% 和40%最经济。
图5 无侧限抗压强度增长幅度与掺砂量的关系曲线
Fig.5 Relationship curves between growth of unconfined compressive strength and amount of mixed sand
3.3水泥砂浆复合土应力–应变曲线分析
图6给出了水泥砂浆复合土90 d龄期的单轴全应力–应变曲线。可以看出：水泥砂浆复合土的单轴全应力–应变曲线存在明显的峰值，与混凝土有一定的相似性，同样属于加工软化型曲线。掺砂量
图6 水泥砂浆复合土全应力–应变曲线(90 d龄期)
Fig.6 Complete tress-strain curves of cement mortar
composite soil when curing age is 90 d
第31卷增1 王海龙等：水泥砂浆复合土力学性能及微观结构的试验研究 ? 3267 ?
对应力–应变曲线形态有显著影响，且同一水泥掺量条件下，掺砂量的变化对应力影响较大，对应变量变化幅度应力较小，在水泥掺量10%和20%情况下，当掺砂量为30%和40%时，水泥砂浆复合土在同组中具有最大的弹性模量、相对较小的破坏应变和最大的峰值强度，说明在水泥掺量分别为10%和20%的情况下，掺砂量30%和40%的水泥砂浆复合土表现出明显的脆性破坏特征，而且强度较高。3.4水泥砂浆复合土破坏应变与掺砂量的关系
图7为CST10组和CST20组在不同龄期下水泥砂浆复合土破坏应变与掺砂量的关系曲线。随着掺砂量的变化，CST10组和CST20组试样的破坏应变变化幅度及规律差异较大。龄期在14 d以内时，破坏应变随着掺砂量的增加大致呈先增大后减少的趋势，CST10组和CST20组破坏应变分别为2.05%～3.56%和2.22%～3.93%，这是因为早期水泥砂浆复合土试样水化程度较低，游离水分较多，胶结能力发育不完善，存在较大可塑性，随着砂的掺入，在砂与水化产物之间形成胶结界面，加载过程中这种砂–浆体界面首先被剪坏，由于砂颗粒相对土颗粒体积较大，界面破坏后不会迅速形成剪切的破坏面，而是砂颗粒在复合土胶结体内滑移一定的距离后，在克服滑移过程中的摩擦力后才产生剪切破坏。
(a) CST10组
(b) CST20组
图7 破坏应变与掺砂量的关系曲线
Fig.7 Relationship curves between failure strain and amount of mixed sand 如果掺砂量超过一定比例，试样加载过程中，砂颗粒之间相互接触机率增加，形成砂–砂的界面增加，在界面遭到破坏后移动的距离大大缩短，直接产生滑移，致使水泥砂浆复合土迅速剪切破坏，所以掺砂量较大，破坏应变反而会较小。
龄期大于28 d时，CST10组和CST20组的破坏应变分别为2.72%～4.05%和2.32%～4.44%。CST10组和CST20组掺砂量分别小于30%和40%时，随着掺砂量的增加破坏应变呈波动上升趋势，当CST10组和CST20组掺砂量分别大于30%和40%时，破坏应变有所下降，除28 d龄期试样下降幅度较大，其余试样下降幅度很小。进一步说明最佳掺砂量的存在，当掺砂量超过最佳掺砂量后，砂的掺入对复合土体变形性能的改善作用逐渐削弱，表现为破坏应变的减小。分析减小的原因；当龄期较大的情况下，水泥–砂–土体三相界面之间的胶结能力不断增强，水泥水化程度较为完善，在加载过程中，首先克服砂–土颗粒之间、砂–砂颗粒之间以及土–土颗粒之间的胶结力，其次，还需要克服砂–土颗粒之间的咬合力以及砂–砂颗粒之间的咬合力，尤其是砂–砂颗粒之间的咬合力，随着掺砂量的增加而逐渐增加，加载过程中超过这种咬合力后，复合土体迅速被剪切破坏；即使养护龄期较长，水化反应较完善，只要掺砂量超过一定量后，破坏应变都会逐渐减小。
3.5水泥砂浆复合土微观结构形态分析
水泥砂浆复合土的微结构特征是支配其力学性能发育的基本因素，探讨掺砂后复合土的微结构形成过程及微结构特点有助于分析砂颗粒对水泥复合土的作用机制[6]。对试样CST10–30和CST20–40进行了扫描电镜(SEM)分析试验。图8，9给出了不同龄期时的扫描照片。
从图8(a)和9(a)可以看出，当7 d龄期时，复合土中均存在尚未完全被胶结在一起的土颗粒(薄片状、层状)，在砂颗粒表面及砂颗粒与土颗粒之间的孔隙已经有水化产物初步形成，虽然砂颗粒周围胶凝物质并未完全填满颗粒间的孔隙，但是砂–土–水泥分布较为均衡，掺加30%和40%的砂，能够改善水泥水化的产物数量、产物形貌，并影响水泥的凝结硬化过程，总体来说，使其向有利于提高硬化体强度的方向发展。
从图8(b)和9(b)可以看出，28 d龄期时，砂颗粒表面和砂颗粒与土颗粒之间的水化物普遍生长，C-S-H
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(a) 7 d
(b) 28 d
图8 CST10–30 SEM 照片
Fig.8 SEM photos for sample CTS10–
30
(a) 7 d
(b) 28 d
图9 CST20–40 SEM 照片 Fig.9 SEM photos for sample CST20–40
产物明显增多，胶结程度有所提高。从整体上看，掺加砂以后，水泥土的结构更为密实。因此，掺加一定量的砂以后，水泥土的结构更为致密，土颗粒
间的胶结能力进一步加强，水泥土的孔隙数量减少，且孔隙分布更为均匀，进而使水泥土的强度等性能得到改善。这被节3.2中强度试验所证实：水泥含量分别为10%和20%时，掺砂30%和40%，水泥砂浆复合土强度均出现最优的情况，以28 d 为例，分别为未掺砂的复合土强度的1.28和1.83倍。
再者，结合图 2，从图 8，9中可以看出，在复
合土中掺入一定量的砂具有完善颗粒填充效应的作用，能够有效地减少复合土的孔隙数量并能够将较大的土团粒进一步结合起来，细化孔隙，不同粒径的级配有效地封闭了各土团间的空隙，形成整体联结，这种改善主要表现为强度和变形性能的改善。实际上，砂颗粒起改善填充效应的作用，不但包括物理填充效应，而且还包括改变土颗粒之间键作用的化学填充效应。
此外，掺入水泥砂浆复合土中的砂同时具有负
面效应，砂属于散粒体材料，具有一定的分散作 用[7]。当掺入比过大时，大量的砂颗粒由于自身没有胶凝作用，在一定的水泥掺量下，砂颗粒的分散作用使得砂–土界面和砂–水泥浆体界面的胶结能力降低，表现为复合土的强度降低，这就是在10%和20%水泥掺量下，当砂掺量大于30%和40%时，各龄期强度值均出现下降趋势的原因。
4 结 论
(1) 对于水泥含量分别为10%和20%的水泥砂
浆复合土，掺砂量对渠道加固区自重应力和渠道基层的附加应力的影响较小，由附加应力产生过大沉降的可能性不大。
(2) 依本文试验条件及土质，水泥掺量分别为10%和20%时，掺砂量分别为30%和40%的强度 最佳，经济性相对最好。
(3) 对于水泥含量分别为10%和20%的水泥砂浆复合土，掺砂量30%和40%时，在同组中具有最大的弹性模量、相对较小的破坏应变和最大的峰值强度，表现出显著的脆性破坏特征。
(4) 水泥含量对破坏应变影响较小，10%和 20%的水泥含量下各组掺砂试件破坏应变趋势基本相同，但掺砂量对水泥砂浆复合土破坏应变的影响较大。
(5) 砂作为改善水泥土性能的材料，存在正效应的同时，也存在负面效应，但总体表现为正面效
第31卷增1 王海龙等：水泥砂浆复合土力学性能及微观结构的试验研究 ? 3269 ?
应。
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第二章微观孔隙结构类型划分及特点 2.1 微观孔隙结构类型的研究方法 随着油田开采技术的发张，从一开始单纯依靠天然能量驱油逐渐发展到用注水注气疯方法开采石油，于是开始出现了多相渗流，贝克莱—勒弗莱脱关于水驱油非活塞式驱替理论的提出，奠定了多相渗流的基础，拟压力方法的引入使油气两相渗流得到了有效的解决。 油气储集层是油气储集的场所和油气云翳的通道。它有着极其复杂的内部空间结构和不规则的外部集合形状，它是渗流的前提条件，所以必须对其进行了解。按其成因可分为：原生孔隙、次生孔隙、混合空隙。 （1）原生孔隙 指原始沉积物固有的空隙，如（陆源碎屑）粒间孔、（陆源碎屑）粒内孔等。原生粒间孔经机械压实作用改造后变小，习惯上称之为原生缩小粒间孔，此类孔隙在本区不甚发育（图2-5, 图2-6）。 图2-5少量原生缩小粒间孔；单偏光10×10 Fig. 2-5 Fine-grained arkose lithic sandstone 图2-6少量原生粒间孔；单偏光：10×10 Fig. 2-6 Fine-grained arkose lithic sandstone （2）次生孔隙 经次生作用（如淋滤、溶解、交代、重结晶等成岩作用）所形成的空隙称为次生孔隙。构成本区砂岩主要储集空间的次生孔隙由溶解成岩作用形成。主要包括粒内溶孔、铸模孔隙和胶结物内溶孔。
图 2-7长石粒内溶孔；单偏光10×10 Fig. 2-7 Arcosic intergranular dissolved pore, plainlight 10×10 图2-8岩屑粒内溶孔；单偏光10×10 Fig. 2-8Lithic intergranular dissolved pore， plainlight 10×10 粒内溶孔见于易溶的陆源长石颗粒、岩屑和内源介形虫骨壳。其中长石粒内溶孔常依长石颗粒的解理缝、双晶缝、裂隙外延伸展（图2-7）。陆源岩屑遭受部分溶蚀后形成岩屑粒内溶孔，粒内见有难溶组分（图2-8）。本区还可见介形虫化石，体腔内先期充填的碳酸盐胶结物后来发生溶解，形成溶蚀孔隙。特征是介形虫壳体基本完整，体内见有残余的碳酸盐矿物（图2-9）。 图2-9 介形虫体腔内溶孔；单偏光10×10 Fig. 2-9 Within mussel-shrimp dissolved porem plainlight 10×10 图2-10长石铸模孔隙., 单偏光10×20 Fig. 2-10 Arcosic matrix pore, plainlight 10×20 溶解作用强烈可使陆源碎屑、内源颗粒（如生物介壳、鲕粒等）被全部溶解掉，若该颗粒外形轮廓、解理缝、岩石结构等自身特征尚可辨识时，称此种空隙为铸模孔隙。本区的铸模孔隙有长石铸模孔隙和岩屑铸模孔隙，前者发育（图2-10）。
3D编织复合材料的细观结构与力学性能 摘要归纳、梳理三维编织复合材料细观结构表征方面较有代表性的单胞模型，分析、比较各结构模型的优缺点，从理论分析与试验测试两方面总结三维编织复合材料刚度和强度性能的研究成果与进展，探讨细观结构表征与力学性能预报中存在的主要问题，并展望今后的研究重点与发展方向。 关键词三维编织复合材料；细观结构；力学性能 Microstructure and Mechanical Properties of 3D Braided Composites ABSTRACT Typical unit cell models on microstructure of 3D braided composites were summarized. Advantages and disadvantages of various models were compared. Developments of research on mechanical properties of 3D braided composites were introduced from theoretical analysis and experimental test perspectives. Finally, problems in the present study were discussed and further development trend is prospected KEYWORDS 3D braided composites; Microstructure; Mechanical properties 1 引言 三维编织复合材料是20世纪80年代为满足航空航天部门对高性能材料的需求而研发出的先进结构材料，具有高度整体化的空间互锁网状结构，可有效避免传统层合复合材料的分层破坏，冲击韧性、损伤容限与抗疲劳特性优异，结构可设计性强，能够实现异形件的净尺寸整体成型，因此在结构材料领域倍受关注。 力学性能是三维编织复合材料结构设计的核心，直接关系应用安全性与可靠性，细观结构是影响力学性能的关键，正确描述细观结构是准确预测宏观力学性能的必要前提。细观结构表征与力学性能预报一直是三维编织复合材料的研究重点，具有重要的理论价值与实践意义。 2 三维编织复合材料的细观结构单胞模型 Ko[1]首次提出“纤维构造”术语，定义出图1所示的立方体单胞模型，单胞由四根不计细度的直纱线组成，纱线沿体对角线方向取向并相交于立方体中心，模型大致描述出了编织体内部的纱线分布情况。
高性能混凝土的力学性能及耐久性试验研究何达明 发表时间：2018-03-21T17:10:56.310Z 来源：《基层建设》2017年第34期作者：何达明 [导读] 摘要：高性能混凝土是当前应用最为广泛的建筑材料，其力学性能及耐久性直接关系到建筑物的安全性能及质量。 广东建准检测技术有限公司广东广州 510000 摘要：高性能混凝土是当前应用最为广泛的建筑材料，其力学性能及耐久性直接关系到建筑物的安全性能及质量。本文结合C80机制砂高性能混凝土，对其力学性能及耐久性试验结果进行了分析，结果表明该C80机制砂混凝土具有良好的整体性能。 关键词：高性能混凝土；力学性能；耐久性 0 前言 随着我国经济的快速发展以及城市建设的不断进步，建筑行业取得了迅猛的发展，而混凝土作为建筑施工的重要材料之一，其性能越来越受重视。在这背景下，高性能混凝土在大型建筑结构中得到广泛的应用，但是其应用中存在着许多问题，如由于原材料应用及配合比设计不当等问题。因此，对高性能混凝土力学性能及耐久性试验进行深入研究十分必要。 1 原材料 （1）水：城市自来水。 （2）水泥：某地P?O52.5级水泥，安定性合格，3d和28d抗折、抗压强度分别为5.8MPa、8.6MPa、27.4MPa、57.3MPa。 （3）掺合料： ①粉煤灰：某市产F类Ⅱ级，性能指标符合GB/T1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求。 ②矿渣粉：某建材有限公司产，S95级，性能满足GB/T18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》要求。 ③硅粉：某硅粉，SiO2含量91.8%，比表面积18000m2/kg（BET法）。 （4）河砂：某地产，细度模数为2.9，Ⅱ区；某地产，细度模数为1.8，Ⅲ区；试验中的河砂均按90%：10%（质量比）掺配成细度模数2.7的中砂，Ⅱ区。 （5）机制砂：某地产，亚甲蓝值为0.8，细度模数为3.0，Ⅰ区，石粉含量7%（试验中机制砂不同石粉含量是将原机制砂中的石粉筛除配制而成）。 （6）碎石：某地产玄武岩，连续粒级5～20mm，含泥量为0.4%，泥块含量为0，母岩抗压强度为138MPa。 （7）外加剂：聚羧酸高性能减水剂，性能符合JG/T223—2007《聚羧酸高性能减水剂》相应指标要求。以上原材料均符合JGJ/T281—2012《高强混凝土应用技术规程》中相应技术指标要求。 2 C80机制砂混凝土的技术路线 根据C80河砂混凝土的经验选用基准配合比，利用正交技术对比选择最优配合比，并与同条件的河砂混凝土对比。考察机制砂和河砂在工作性、抗压强度、抗折强度、劈裂强度、干缩、早强抗裂性、电通量、氯离子渗透性及抗碳化方面的性能。 3 试验结果与分析 3.1 最优配合比选择 GB/T14684—2011《建设用砂》中规定：MB≤1.4或快速法试验合格，机制砂石粉含量≤10%；JGJ/T241—2011《人工砂混凝土应用技术规程》中规定，MB＜1.4且≥C60的混凝土，机制砂石粉含量≤5%，实际生产出来的机制砂石粉含量在7%～10%左右，为充分利用资源，减少占地，保证机制砂良好的级配，本次正交试验选择5%、3%、1%为石粉含量的三水平，其它正交因素及相应水平见表1，用水量为150kg/m3，细骨料为771kg/m3，粗骨料为1023kg/m3，硅粉掺量为胶凝材料量的4%。 表1 C80正交试验表L9（34） 运用极差分析法，对表1正交试验的坍落度、扩展度、3d、28d抗压强度四项指标进行分析，由表2极差结果可知，对于坍落度，其影响因素的主次顺序及相应的水平为C3＞（B2、B3）＞D3＞A1，对扩展度为D2＞B2＞C1＞A2，即水胶比对坍落度的影响较大，掺合料的掺量和组合对扩展度的影响较大，综合考虑，影响混凝土和易性的因素及相应的水平为（A1、A2）B2（C1、C3）（D2、D3）。对早期（3d）强度和后期（28d）强度的影响顺序因素和水平不一样，早期（3d）强度的因素及相应水平为C1＞A1＞B3＞D1，后期（28d）强度为C1＞D1＞A1＞B2，则影响强度的因素、水平为A1（B2、B3）C1D1。综合考虑四因素三水平的正交试验对工作性、强度及和易性的影响结果，该组C80机制砂混凝土的最优配合比为A1B2C1D1，即5%石粉含量、41%砂率、0.26水胶比和5%FA+25%矿渣粉。 表2 C80正交试验L9（34）极差法分析结果 3.2 C80高掺量石粉含量机制砂混凝土力学性能 最优配合比中石粉含量为5%，达到JGJ/T241—2011、JGJ/T281—2012和JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量检验方法标准》
笔记之前： 1.这本书是译著。原著名：《CONCRETE Microstructure,Properties，and Materials》由库玛·梅塔（ Mehta）和保罗 .蒙特罗（Paulo ）合著。 2.本笔记所选摘的都是普通教材中可能忽略的地方，不体现混凝土科学的主要框架，只以本书的体色为主：细致，深入，全面。 3.作为思考混凝土某一方面研究的借鉴，目的是拓宽思路。 笔记： 第一篇硬化混凝土的微结构和性能 第一章绪论 第二章混凝土的微结构（提出了混凝土中过渡区的重要性） 第三章强度（见附图1影响混凝土强度各个因素的相互作用） 第四章尺寸稳定性 “需要注意，混凝土构件通常处于被约束的状态，约束有时来自路基的摩擦和端部的其他构件，但更多还是来自钢筋和混凝土内、外部的应变差。” “混凝土在约束状态下，干缩应变诱发的弹性拉应力和粘弹性行为带来的应力松弛之间的交互作用，是大多数结构变形和开裂的核心。” “不是所有变量都以同一种方式控制混凝土的强度和弹性模量（通常，粗骨料的弹性模量越高、用量越大，混凝土的弹性模量就越大。低强或中强 混凝土的强度不受骨料孔隙率正常变化的影响。）” （附图2 影响混凝土弹性模量的不同参数） 第五章耐久性 （附图3 混凝土劣化的物理原因） “在一种冻融环境中耐冻的混凝土在另一种组合条件下却可能被摧毁。” “经显微镜观测证实：当冰在气孔（而不是毛细孔道）中形成时，水泥浆体会收缩” “对一种骨料，临界尺寸（在一定的孔径分布、渗透性、饱和度与结冰速率条件下，大颗粒骨料可能会受冻害，但小颗粒的同种骨料则不会）并非 单一值，因为他还取决于结冰速率、饱和度和骨料的渗透性。” （附图4 化学反应引起混凝土劣化的模型） （附图5 常见环境条件下混凝土损伤的整体模型） “氯化物对硫酸盐膨胀的影响清楚地表明：我们在模拟材料行为时经常犯错误，即为了简单起见只考虑单一因素的影响，而没有充分考虑其他可能 会显著改变这种影响的因素的存在。” 第二篇混凝土原材料、配合比和早龄期性能 第六章水硬性水泥 区分水泥熟料的化学组成（氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、水等）与矿物组成（硅酸三钙、硅酸二钙、氯酸三钙、铁铝酸四钙等）； “任何化学反应的主要特征包括物质变化、能量变化和反应速率三个方面” “水化水泥浆体的电子显微研究表明，水泥早期，水化主要以完全溶解机理为主；水化后期，由于溶液中离子的迁移受阻，剩余水泥颗粒的水化则 主要按固相反应机理进行”
几种材料微观结构分析方法简介 Introduction to several materials microstructure analysis method 黑道梦境间谍 指导教师:XXX 摘要:材料的微观世界丰富多彩,处处蕴含着材料之美.然而如何分析材料的微观结构是一个很重要的问题.本文章将介绍几种分析材料微观结构的方法, 通过微观结构分析仪器来对微观材料结构进行探索 关键词:材料微观结构X射线激光拉曼光谱电子显微分析方法
1 引言 材料科学在21世纪的地位愈发重要,各种各样的材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性，被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中，具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。材料科技是未来高科技的基础, 而微观材料分析方法是材料科学中必不可少的实验手段。因此, 微观材料分析方法对材料科学甚至是整个科技的发展都具有重要的意义和作用. 2 X射线分析 X射线是一种波长很短的电磁波，这是1912年由劳埃M.von Laue指导下的著名的衍射实验所证实的。X射线衍射是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的晶体结构、晶格参数、晶体缺陷（位错等）、不同结构相的含量及内应力的方法。这种方法是建立在一定晶体结构模型基础上的间接方法，即根据与晶体样品产生衍射后的X射线信号的特征去分析计算出样品的晶体结构与晶格参数，并且可以达到很高的精度。然而由于它不是显微镜那样可以直接观察，因此也无法把形貌观察与晶体结构分析微观同位地结合起来。由于X射线聚焦的困难，所能分析样品的最小区域（光斑）在毫米数量级，因此对微米及纳米级的微观区域进行单独选择性分析也是无能为力的。 通常获得X射线是利用一种类似热阴极二极管的装置，用一定材料制作的板状阳极（A，称为靶）和阴极（C，灯丝）密封在一个玻璃-金属管壳内，阴极通电加热，在阳极和阴极间加以直流高压U（数千伏至数十千伏），则阴极产生的大量热电子e将在高压电场作用下飞向阳极，在它们与阳极碰撞的瞬间产生X射线，如图1.1所示。 因此，产生X射线的条件是： 1产生自由电子； 2使电子作定向的高速运动； 3在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。 用仪器检测此X射线的波长，发现其中包含两种类型的波谱，即连续X射线波谱和特征X射线波谱。 其中特征X射线是：当加于X射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值UK时，在连续谱的某些特定的波长位置上，会出现一系列强度很高、波长范围很窄的线状光谱，它们的波长对一定材料的阳极靶有严格恒定的数值，此波长可作为阳极靶材料的标志或特征，故称为特征X射线谱。特征谱只取决于阳极靶材元素的原子序数。 3 激光拉曼光谱分析 拉曼散射的过程涉及光的弹性散射和非弹性散射，当一束频率为n。的单色光照射到样品上时，都会发生散射现象，产生散射光，将产生弹性散射 (Rayleighscattering)和非弹性散射(Raman scattering)。散射光的大部分具有与入射光(激发光)相同的频率，即散射光的光子能量与入射光的相同，这就是弹性散射，称为瑞利散射。当散射光的光子能量发生改变与入射光不同时，其频率高于和低于入射光即非弹性散射，称为拉曼散射。频率低于激发光的拉
实用标准 完成时间：2016年XX月XX日
摘要 材料分析检测技术，是关于材料成分、结构、微观形貌的检测技术及相关理论基础的研究，在众多领域的研究和生产中被广泛应用。本报告以Mg/Al扩散焊接接头的检测分析为例，分别介绍了扫描电镜（SEM）、X光衍射技术（XRD）、电子探针（EPMA）等材料微结构表征手段和显微硬度、断裂强度测试等材料力学性能测试手段的具体应用。 关键词：材料分析；微观形貌；力学性能 Abstract Material analysis and testing technology are detection technologies and theoretical foundations about material composition, structure, microstructure. They are widely used in many fields of research and production. This report introduce the detection of Mg/Al diffusion bonding joint as an example, and discusses the application progress of X-ray diffraction technology in material analysis, such as SEM, XRD, EPMA which are used for material microstructure analysis and microhardness, breaking strength which are used for mechanical properties testing. Keywords: materials analysis; microstructure; mechanical properties
M10砌筑水泥砂浆配合比设计说明一、设计说明 M10水泥砂浆用于砌筑，稠度50-70mm 二、设计依据 1．《砌筑砂浆配合比设计规程》JGT/T98-2010 2．《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JTG/T70-2009 3．《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005 4．《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005 5．《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011 6.《设计文件》 三、原材料 1．水泥：辽源市金刚水泥厂P.O42.5 2．砂：梅河口市龙河采砂场，中砂 3．拌合水：饮用水 四、计算步骤 1．砂浆试配强度计算：?m,0=κ?2 表1 砂浆强度标准差及σ及κ值 ?m,0=κ?2= 1.20*10 = 12 MPa
2．水泥用量计算 QC=1000(?m,0-β)/( α·?ce) =1000*(12+15.09)/(3.03*49) =183Kg 根据经验适当调整，初步确定水泥用量为310Kg。 式中?ce-水泥实测强度（MPa），精确至0.1 Mpa；此处取 49 MPa α、β-为砂浆的特征系数，其中α取3.03，β取-15.09 3．每立方米砂浆中的砂用量，按干燥状态（含水率小于0.5%），的堆积密度作为计算值；砂的实测自然堆积密度值1550 kg/m3 4．每立方米砂浆中的水用量，可根据砂浆稠度等要求选用270~330kg；此处根据砂浆细度模数及石粉含量取270kg。 五、经初步计算和调整水泥用量后的每方材料用量 表2 M10砌筑水泥砂浆材料用量（kg/m3）
六、计算试6L水泥砂浆的材料用量 表3 6L水泥砂浆拌合物的材料用量 七、经试配后水泥砂浆拌合物性能 表4 试配砂浆的基本性能 八、水泥砂浆力学性能试验 表5 砂浆的抗压强度（MPa）
1、简述构成复合材料的元素及其作用 复合材料由两种以上组分以及他们之间的界面组成。即构成复合材料的元素包括基体相、增强相、界面相。 基体相作用：具有支撑和保护增强相的作用。在复合材料受外加载荷时，基体相一剪切变形的方式起向增强相分配和传递载荷的作用，提高塑性变 形能力。 增强和作用：能够强化基体和的材料称为增强体，增强体在复合材料中是分散相, 在复合材料承受外加载荷时增强相主要起到承载载荷的作用。 界面相作用：界面相是使基体相和增强相彼此相连的过渡层。界面相具有一定厚度，在化学成分和力学性质上与基体相和增强相有明显区别。在复 合材料受外加载荷时能够起到传递载荷的作用。 2、简述复合材料的基本特点 (1)复合材料的性能具有可设计性 材料性能的可设计性是指通过改变材料的组分、结构、工艺方法和工艺参数来调节材料的性能。显然，复合材料中包含了诸多影响最终性能、可调节的因素，赋予了复合材料的性能可设计性以极大的自由度。 ⑵ 材料与构件制造的一致性 制造复合材料与制造构件往往是同步的，即复合材料与复合材料构架同时成型，在采用某种方法把增强体掺入基体成型复合材料的同时?，通常也就形成了复合材料的构件。 (3)叠加效应 叠加效应指的是依靠增强体与基体性能的登加，使复合材料获得一?种新的、独特而又优于个单元组分的性能，以实现预期的性能指标。 (4)复合材料的不足 复合材料的增强体和基体可供选择地范围有限；制备工艺复杂，性能存在波动、离散性；复合材料制品成本较高。
3、说明增强体在结构复合材料中的作用能够强化基体的材料称为增强体。增强体在复合材料中是分散相。复合材料中的增强体，按几何形状可分为颗 粒状、纤维状、薄片状和由纤维编制的三维立体结构。喑属性可分为有机增强体 和无机增强体。复合材料中最主要的增强体是纤维状的。对于结构复合材料，纤 维的主要作用是承载，纤维承受载荷的比例远大于基体；对于多功能复合材料， 纤维的主要作用是吸波、隐身、防热、耐磨、耐腐蚀和抗震等其中一种或多种， 同时为材料提供基本的结构性能；对于结构陶瓷复合材料，纤维的主要作用是增 加韧性。 4、说明纤维增强复合材料为何有最小纤维含量和最大纤维含量 在复合材料中，纤维体积含量是一个很重要的参数。纤维强度高，基体韧性好，若加入少量纤维，不仅起不到强化作用反而弱化，因为纤维在基体内相当于裂纹。所以存在最小纤维含量，即临界纤维含量。若纤维含量小于临界纤维量，则在受外载荷作用时，纤维首先断裂，同时基体会承受载荷，产生较大变形，是否断裂取决于基体强度。纤维量增加，强度下降。当纤维量大于临界纤维量时，纤维主要承受载荷。纤维量增加强度增加。总之，含量过低，不能充分发挥复合材料中增强材料的作用；含量过高，由于纤维和基体间不能形成一定厚度的界面过渡层, 无法承担基体对纤维的力传递，也不利于复合材料抗拉强度的提高。 5、如何设才计复合材料 材料设计是指根据对?材料性能的要求而进行的材料获得方法与工程途径的规划。复合材料设计是通过改变原材料体系、比例、配置和复合工艺类型及参数，来改变复合材料的性能，特别是是器有各向异性，从而适应在不同位置、不同方位和不同环境条件下的使用要求。复合材料的可设计性赋予了结构设计者更大的自由度，从而有可能设计出能够充分发掘与应用材料潜力的优化结构。复合材料制品的设计与研制步骤可以归纳如下： 1）通过论证明确对于材料的使用性能要求，确定设计目标 2）选择材料体系（增强体、基体） 3）确定组分比例、几何形态及增强体的配置 4）确定制备工艺方法及工艺参数
研究生课程论文 学院土木工程专业建筑与土木工程课程名称高性能混凝土 研究生姓名 ****** 学号 ************ 开课时 ****** 至 ** 学年第 ** 学期
说明 一、研究生课程论文必须与本封面一起装订。阅卷教师务必用红笔批阅，并在本封面规定位置打分、写完评语后连同成绩登记表（一式两份）交学院研究生秘书，各学院研究生秘书在第二学期开学后两周内将成绩登记表交研究生学院。论文由开课学院研究生办公室保管。 二、该封面请用A4纸双面打印，将此说明打印于封面背面。
高性能混凝土的发展及其应用 ***（*******） 湖南科技大学土木工程学院，***** 摘要：本文阐述了高性能混凝土的发展现状及最新研究成果,讨论了高性能混凝土的定义,对其优异特性进行了较为详尽的分析"在总结了高性能混凝土成分设计的基础上,提出了一些需要关注的意见和建议。最后,列举了近三十年来高性能混凝土在国内外路桥建设中的应用实例!从中可知高性能混凝土已经成为路桥工程建设中最为重要的结构材料之一。 关键字：高性能混凝土；性能；成分设计；路桥建设 1高性能混凝土的定义 关于高性能混凝土的研究最早是由挪威学者在1986年提出的:掺入挪威盛产的硅灰，能大大提高混凝土的强度"抗渗性、抗氯离子扩散性、从而提高混凝土的耐久性。而高性能混凝这个概念则是在1990年5月由美国混凝土协会( (ACI)正式提出。高性能混凝土指的是具有高耐久性、高强度性、优良工作性、高体积稳定性的混凝土材料。各国学者对高性能混凝土的研究有着自己的侧重点。美国学者更强调耐久性和尺寸稳定性，而日本学者偏重高工作性。我国大多数研究者比较赞同冯乃谦、吴中伟等提出的观点: 高性能混凝土应具备高耐久性，要在高强度基础上与使用环境结合考虑；此外，良好流动性也必不可少。当然，在实际研究与应用中，需要综合考量各方面因素，对高性能混凝土中的某些性能酌情偏重。 2高性能混凝土的特性 Neville等认为高性能混凝土在成分上与一般混凝土有较大的区别(首先，高性能混凝土通常含有硅灰+粉煤灰或磨细高炉矿渣等活性矿物掺合料；其次，骨料的粒径要小于普通混凝土，再者，必须使用新型高效减水剂"在合理控制配合参数和施工工艺后，高性能混凝土能表现出以下一些特性。 2.1工作性 高性能混凝土具有优良的工作性能，包括高流动性、高聚性、可浇注性等、塑性
硅藻土的微观结构特点及其应用 张 强1 周学东2 1（武汉理工大学硅酸盐工程中心教育部重点实验室，430070） 2（武汉理工大学硅酸盐工程中心教育部重点实验室，430070） E-mail: qzhang6@https://www.doczj.com/doc/d92004567.html, 摘 要：本文对我国南方某地硅藻土矿物的微观结构进行了研究分析，并根据其微观结构特点综述了目前其在各个领域的主要应用。 关键词： 硅藻土 微观结构 SEM 应用 1.引 言 硅藻土是一种由古生物硅藻的含硅尸骸沉积而成的天然矿物原料，是大自然给予人类的宝贵财富。硅藻土矿的形成经历了上万年的地质变化。按形成硅藻土矿的硅藻体的来源，可分为湖相沉积型和海相沉积型或称为盐水沉积型和淡水沉积型两种。硅藻是一种个体很小的生物，一般为1－100um，硅藻土就是这种生物的残骸沉积物。由于硅藻富有多孔结构，可以吸附0.1-1.0um以上的颗粒或细菌，故具有过滤、除菌的功能。 硅藻的种属很多，常见的有圆筛藻、直链藻、冠盘藻、卵形藻、桅杆藻、小环藻等。由于硅藻土矿的形成经历了漫长的地质年代，除含有大量的硅藻体外，还含有很多杂质，其中常见的有石英、粘土、铁质矿物、碳酸盐、硫酸盐、火山灰等杂质矿物。 评价硅藻土矿品位的高低一般以其所含的无定形二氧化硅的含量，即硅藻体的含量为主，而目前我国以矿中二氧化硅的含量为评价标准，这样有时人们就不好区分其中无定形与结晶型矿物中的二氧化硅的相对比例是多少，给实际应用带来困难。而国外是以所含硅藻体的比例来判断矿床的品位。硅藻土矿在我国分布比较广，已在全国14个省份发现硅藻土矿床70余处[8]。总储量居世界第二。在我国北方地区，硅藻土矿主要分布在吉林长白地区、内蒙商都、山东临朐等地，而南方矿区主要有云南腾冲、先锋，浙江嵊县，广东徐闻和四川米易等。其中大的矿区在吉林、云南和浙江，也是我国较早开发利用的矿区。另发现高钙型硅藻土矿有两处[15].但我国天然硅藻土矿的品位普遍不高，主要是中低品位，硅藻体含量一般在30％－60％，二氧化硅的含量在60％－80％，只有少数矿在83％－90％左右，如吉林的浑江、长白地区的硅藻土矿[12][19]。 2.硅藻土的微观结构特点 硅藻土的化学成分主要是SiO2，但其在结构上是无定形的，即非晶态的。这种非晶态的SiO2又称蛋白石。其实是一种含水的无定形胶态SiO2，可以表示为SiO2?nH2O。由于产地不同，其所含水 1
水泥砂浆标号强度的意思是指对按标准方法制作和养护的立方体试件,在 28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值。 100号水泥砂浆就是说它的强度是100kg/cm2，但是现在全部改成以MPa 为单位了，100号对应于M10。配合比根据原材料不同、砂浆用途不同而不同，没有一定的，以常用的42.5普通硅酸盐水泥、中砂配100（M10）砌筑砂浆为例：水泥305kg：砂1.10m3：水183kg。 砂浆的标号有M3，M5，M7.5，M10，M12.5，M15，M20，M25，M30，M40几种。砂浆按用途分有砌筑、抹灰、接缝几种，跟标号无关。一定要说的话，只能是说标号高的用在需要砂浆强度高点的地方， 反之亦然，真的不太好解释。 水泥砂浆标号强度的意思是指对按标准方法制作和养护的立方体试件,在 28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值。 100号水泥砂浆就是说它的强度是100kg/cm2，但是现在全部改成以MPa 为单位了，100号对应于M10。配合比根据原材料不同、砂浆用途不同而不同，没有一定的，以常用的42.5普通硅酸盐水泥、中砂配100（M10）砌筑砂浆为例：水泥305kg：砂1.10m3：水183kg。 砂浆的标号有M3，M5，M7.5，M10，M12.5，M15，M20，M25，M30，M40几种。砂浆按用途分有砌筑、抹灰、接缝几种，跟标号无关。 M7.5砂浆是以标准立方体试件（70.7mm*70.7mm*70.7mm)，一组6块，在标准养护条件下，测定其28天的抗压强度而定的。根据砂浆的抗压强度，将砂浆分为M20，M15，M10，M7.5，M5.0M2.5，M1.0等7个等级。 胶凝材料 用于砌筑沙浆的胶凝材料有水泥和石灰。 水泥品种的选择与混凝土相同。水泥标号应为砂浆强度等级的4-5倍，水泥标号过高，将使水泥用量不足而导致保水性不良。石灰膏和熟石灰不仅是作为胶凝材料，更主要的是使砂浆具有良好的保水性。
摘要：近年来，各种复合材料制备技术日益更新，从陶瓷基复合材料、金属基复合材料到聚合物基复合材料，各种制备技术都得到了很大改善，使得复合材料的性能和应用得到了显著提高。本文综述陶瓷基复合材料、金属基复合材料、聚合物基复合材料等几种重要的研究方法以及应用。 关键词：先进，复合材料，制造技术。 正文：一·陶瓷基复合材料 工程陶瓷的开发是目前国内外甚为重视的新型材料研究领域。纯陶瓷材料因其脆性，不能满足苛刻条件下的使用要求。因此，目前广泛采取增韧技术来提高陶瓷的使用性能。纤维和晶须增韧陶瓷是一类有效的方法。用纤维来增韧陶瓷的技术是十年代以后开始的，最初是用碳纤维增强陶瓷，八十年代以来又开发了用陶瓷纤维和晶须增韧陶瓷，增韧效果不断取得进展，增韧技术也不断有所创新。连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一，以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。 连续纤维补强陶瓷基复合料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites，简称CFCC)是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。由于其具有高强度和高韧性，特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式，使其受到世界各国的极大关注。连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用.20世纪70年代初，科学家在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料研究基础上，首次提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念，为高性能陶瓷材料的研究与开发开辟了一个方向。随着纤维制备技术和其它相关技术的进步，人们逐步开发出制备这类材料的有效方法，使得纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术日渐成熟。 由于纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点，能有效地克服对裂纹和热震的敏感性[5-6]，因此，在重复使用的热防护领域有着重要的应用和广泛的市场。连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为，对裂纹不敏感，不会发生灾难性破坏。其耐高温和低密度特性，使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和空天飞行器防热结构的关键材料。 二·金属基复合材料 金属基复合材料具有比强度高，比刚度高，耐热，耐磨，导热，导电，尺寸稳定等优点，是一种很有发展前途的新材料，金属基复合材料广泛应用于制造航空抗天零部件，也用于制造各种民用产品。 按基体分，金属基复合材料分为：铝基、镁基、钛基、锌基、铁基、铜基等金属基复合材料；按增强材料分，可分为：纤维增强金属基复合材料；其纤维有C、SiC、Si3N4、B4C、Al2O3等纤维；粒子增强金属基复合材料，增强粒子有：Al2O3、TiC、SiC、Si3N4、BN、SiC、MgO等。 纤维增强金属基复合材料的制造方法： （1）叠层加压法：工艺过程是：将金属（合金）箔片或纤维增强金属片按要求剪裁，并一层一层的进行叠层，然后加热加压进行成型和连接，一般是在真空或气体中进行。适于这种方法的材料有铝、钛、铜、高温合金，其增强纤维随需要而定。为了改善连接性能，有事在两片之间加入中间金属或在待连接表面涂覆或沉积一层中间金属。 （2）辊轧成型连接法：其主要的基材是铝、钛箔片，增强纤维主要是B、C、SiC、Si3N4等，有时在基材表面要涂覆一层低熔点的中间金属，增强纤维表面要预先浸沾铝或经物理气相沉积（PVI）、化学气相沉积（CVI）处理。 （3）钎焊法：在增强纤维与基材之间加入箔状、粉末状或膏状的钎料，经真空钎焊或保护钎焊而成。钎焊法可以制造管材、型材、叶片等。 （4）热等静压法：如图2所示，其工艺过程是：将纤维与基材进行叠层并装入一模具中，
树脂基复合材料的力学性能 力学性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点，用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能，而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料，在制造和使用过程中，也必须考虑其力学性能，以保证产品的质量和使用寿命。 1、树脂基复合材料的刚度 树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明，对于宏观均匀的树脂基复合材料，弹性特性复合是一种混合效应，表现为各种形式的混合律，它是组分材料刚性在某种意义上的平均，界面缺陷对它作用不是明显。 由于制造工艺、随机因素的影响，在实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性，残余应力、空隙、裂纹、界面结合不完善等都会影响到材料的弹性性能。此外，纤维（粒子）的外形、规整性、分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言，树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。 对于树脂基复合材料的层合结构，基于单层的不同材质和性能及铺层的方向可出现耦合变形，使得刚度分析变得复杂。另一方面，也可以通过对单层的弹性常数（包括弹性模量和泊松比）进行设计，进而选择铺层方向、层数及顺序对层合结构的刚度进行设计，以适应不同场合的应用要求。 2、树脂基复合材料的强度 材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复合材料的破坏是一个动态的过程，且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机理、各种缺陷对强度的影响，均有街于具体深入研究。 树脂基复合材强度的复合是一种协同效应，从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。对于最简单的情形，即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研究，还不够成熟。 单向树脂基复合材料的轴向拉、压强度不等，轴向压缩问题比拉伸问题复杂。其破坏机理也与拉伸不同，它伴随有纤维在基体中的局部屈曲。实验得知：单向树脂基复合材料在轴向压缩下，碳纤维是剪切破坏的；凯芙拉（Kevlar）纤维的破坏模式是扭结；玻璃纤维一般是弯曲破坏。 单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和压缩强度也不同。实验表
1、 水泥砂浆标号强度 水泥砂浆标号强度的意思是指对按标准方法制作和养护的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值。 100号水泥砂浆就是说它的强度是100kg/cm2，但是现在全部改成以MPa为单位了，100号对应于M10。配合比根据原材料不同、砂浆用途不同而不同，没有一定的，以常用的42.5普通硅酸盐水泥、中砂配100（M10）砌筑砂浆为例：水泥305kg：砂1.10m3：水183kg。砂浆的标号有M3，M5，M7.5，M10，M12.5，M15，M20，M25，M30，M40几种。砂浆按用途分有砌筑、抹灰、接缝几种，跟标号无关。 M7.5砂浆是以标准立方体试件（70.7mm*70.7mm*70.7mm)，一组6块，在标准养护条件下，测定其28天的抗压强度而定的。根据砂浆的抗压强度，将砂浆分为M20，M15，M10，M7.5，M5.0M2.5，M1.0等7个等级。 2、Mu代表的是"砌块"中强度等级与混凝土强度等级所采用的表示方法是同一方法系统，即抗压MPa数。 混凝土强度等级不只4个等级从C10到C50每5MPa为一个级差，共9个等级但常用的为C10到C35，C40已经属于高强混凝土了，强度要求再高如没有其它特殊要求就不如钢结构来得合算了。 Mu就是指砌块（强度等级）红砖标准名称是普通粘土烧结砖，常用是Mu5，Mu7.5，Mu10三个等级并以Mu7.5最为常用，Mu10用在基础中多一些，但现在红砖在工程中已经不再允许使用了。 砌块是材料名称如普通烧结砖，粉煤灰砖，空心砌块等等，砌体是指结构，这两个名词可不是同一概念。 3、根据《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T50083-97的规定，混凝土强度等级的定义是：根据混凝土立方体抗压强度标准值划分的强度级别。 混凝土立方体抗压强度标准值，系指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度等级。C20就是能承受20MP，C30就是能承受30MP，以此类推... 水泥的标号 水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结28d后的强度。例如检测得到28d后的抗压强度为310 kg/cm2，则水泥的标号定为300号。抗压强度为300-400 kg/cm2者均算为300号。普通水泥有：200、250、300、400、500、600六种标号。200号-300号的可用于一些房屋建筑。400号以上的可用于建筑较大的桥梁或厂房，以及一些重要路面和制造预制构件。 关于水泥标号的用法，其实并没有非常精细的规定，一般来说，设计图纸中会给出明确的规定。 在民用建筑工程中，一般用的比较多的是普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。 标号一般常用的有P.O 32.5/42.5，P.S 32.5/42.5。 水泥新标准与老标准相比修订的主要内容是： （1）六大水泥产品标准均引用GB/T17671－1999方法为该标准的强度检验方法，不再采用
第二章 微观孔隙结构类型划分及特点 2.1 微观孔隙结构类型的研究方法 随着油田开采技术的发张，从一开始单纯依靠天然能量驱油逐渐发展到用注水注气疯方法开采石油，于是开始出现了多相渗流，贝克莱—勒弗莱脱关于水驱油非活塞式驱替理论的提出，奠定了多相渗流的基础，拟压力方法的引入使油气两相渗流得到了有效的解决。 油气储集层是油气储集的场所和油气云翳的通道。它有着极其复杂的内部空间结构和不规则的外部集合形状，它是渗流的前提条件，所以必须对其进行了解。按其成因可分为：原生孔隙、次生孔隙、混合空隙。 （1）原生孔隙 指原始沉积物固有的空隙，如（陆源碎屑）粒间孔、（陆源碎屑）粒内孔等。 原生粒间孔经机械压实作用改造后变小，习惯上称之为原生缩小粒间孔，此类孔隙在本区不甚发育（图2-5, 图2-6） 。 图2-5少量原生缩小粒间孔；单偏光10×10 Fig. 2-5 Fine-grained arkose lithic sandstone 图2-6少量原生粒间孔；单偏光：10×10 Fig. 2-6 Fine-grained arkose lithic sandstone （2）次生孔隙 经次生作用（如淋滤、溶解、交代、重结晶等成岩作用）所形成的空隙称为次生孔隙。构成本区砂岩主要储集空间的次生孔隙由溶解成岩作用形成。主要包括粒内溶孔、铸模孔隙和胶结物内溶孔。
图2-7长石粒内溶孔；单偏光10×10 Fig. 2-7 Arcosic intergranular dissolved pore, plainlight 10×10 图2-8岩屑粒内溶孔；单偏光10×10 Fig. 2-8 Lithic intergranular dissolved pore， plainlight 10×10 粒内溶孔见于易溶的陆源长石颗粒、岩屑和内源介形虫骨壳。其中长石粒内溶孔常依长石颗粒的解理缝、双晶缝、裂隙外延伸展（图2-7）。陆源岩屑遭受部分溶蚀后形成岩屑粒内溶孔，粒内见有难溶组分（图2-8）。本区还可见介形虫化石，体腔内先期充填的碳酸盐胶结物后来发生溶解，形成溶蚀孔隙。特征是介形虫壳体基本完整，体内见有残余的碳酸盐矿物（图2-9）。 图2-9 介形虫体腔内溶孔；单偏光10×10 Fig. 2-9 Within mussel-shrimp dissolved porem plainlight 10×10 图2-10长石铸模孔隙., 单偏光10×20 Fig. 2-10 Arcosic matrix pore, plainlight 10×20 溶解作用强烈可使陆源碎屑、内源颗粒（如生物介壳、鲕粒等）被全部溶解掉，若该颗粒外形轮廓、解理缝、岩石结构等自身特征尚可辨识时，称此种空隙为铸模孔隙。本区的铸模孔隙有长石铸模孔隙和岩屑铸模孔隙，前者发育（图2-10）。
复合材料力学性能实验复习题 1.力学实验方法的内涵？ 是以近代力学理论为基础，以先进的科学方法为手段，测量应变、应力等力学量，从而正确真实地评价材料、零部件、结构等的技术手段与方法； 是用来解决“物尽其用”问题的科学方法； 2.力学实验的主要任务，结合纤维增强复合材料加以阐述。 面向生产，为生产服务；面对新技术新方法的引入，研究新的测试手段；面向力学，为力学的理论建设服务。 3.对于单向层合板而言，需要几组实验来确定其弹性模量和泊松比？如何确定实验方案？ 共需五组实验，拉伸0/90两组，压缩0/90两组，剪切试验一组。 4.单向拉伸实验中如何布置应变片？ 5.单向压缩实验中如何布置应变片？ 6.三点弯曲实验中如何布置应变片？ 7.剪切实验中如何布置应变片？ 8.若应变片的粘贴方向与实样应变方向不一致，该如何处理？ 9.若加载方向与材料方向不一致，该如何处理？（这个老师给了） 10.纤维体积含量的测试方法？ 密度法、溶解法 11.评价膜基结合强度的实验方法？ 划痕法、压痕法、刮剥法、拉伸法、黏结剂法、涂层直接加载法、激光剥离法、弯曲法。 12.简述试样机械加工的规范？ 试样的取位区(距板材边缘30mm以上，最小不得小于20mm) 试样的质量（气泡、分层、树脂富集、皱褶、翘曲、错误铺层） 试样的切割（保证纤维方向和铺层方向与试验要求相符） 试样的加工（采用硬质合金刀具或砂轮片加工，防止试样产生分层、刻痕和局部挤压等机械损伤） 试样的冷却（采用水冷，禁止油冷） 13.纤维增强复合材料在拉伸试验中的几种可能破坏模式及其原因？ 所有纤维在同一位置破坏，材料吸收断裂能量很小，材料断裂韧性差； 纤维在基体中拔出，吸收断裂能量很大，材料韧性增加并伴随界面开裂； 介于以上两者之间。 14.加强片的要求？ 材料硬度低，便于夹具的咬合；材料的强度高，保证载荷能传递到试样上，且在试样发生破坏前本身不发生破坏。