下载文档原格式
水泥基复合材料的制备与性能研究一、研究背景水泥基复合材料是由水泥、矿物掺合料、填料、增强材料及其他添加剂组成的一种新型复合材料。
它具有优异的力学性能、耐久性、防火性和抗裂性能，因此在建筑、交通、电力、水利等领域得到了广泛应用。
此外，水泥基复合材料还具有环保、节能等优点，符合当前推广可持续发展的要求。
二、制备方法水泥基复合材料的制备方法主要包括混凝土、水泥基砂浆和水泥基膨胀材料三种。
1.混凝土混凝土是一种由水泥、砂、石料和水混合而成的坚硬材料，它是一种典型的水泥基复合材料。
混凝土的制备方法包括干混法、湿拌法和半干混法。
其中，干混法是将水泥、砂、石料等干料混合后再加水拌和，湿拌法是将水泥、砂、石料等干料和水同时混合，半干混法则是将部分干料和水混合后再加入剩余的干料进行拌和。
混凝土的性能受到水泥、砂、石料和水的比例、质量及混合方式等因素的影响。
2.水泥基砂浆水泥基砂浆是由水泥、砂和水组成的一种材料，它的制备方法包括手工拌合和机械拌合两种。
手工拌合是将水泥、砂和水按一定比例混合后用搅拌棒或木棍搅拌均匀，机械拌合则是将水泥、砂和水放入混凝土搅拌机中搅拌，使其均匀混合。
水泥基砂浆的性能受到水泥、砂和水的比例、质量及混合方式等因素的影响。
3.水泥基膨胀材料水泥基膨胀材料是一种具有膨胀性能的水泥基复合材料，它的制备方法包括干法和湿法两种。
干法是将水泥、矿物掺合料和膨胀剂混合后干燥成粉末，再与水混合形成膨胀浆料，湿法则是将水泥、矿物掺合料和膨胀剂直接与水混合形成膨胀浆料。
水泥基膨胀材料的性能受到水泥、矿物掺合料、膨胀剂和水的比例、质量及混合方式等因素的影响。
三、性能研究水泥基复合材料的性能研究主要包括力学性能、耐久性、防火性和抗裂性能等方面。
1.力学性能水泥基复合材料的力学性能是其最重要的性能之一，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等指标。
研究表明，增加适量的矿物掺合料和填料可以提高水泥基复合材料的力学性能。
此外，添加适量的纤维增强材料还可以增强水泥基复合材料的抗拉性能。
水泥基复合材料的制备及应用研究水泥基复合材料是一种由水泥、细骨料和一种或多种纤维增强材料组成的复合材料。
它具有较高的强度、耐久性和抗裂性能，被广泛用于建筑、道路、桥梁等工程结构中。
本文将探讨水泥基复合材料的制备方法及其在各个领域中的应用。
首先，水泥基复合材料的制备需要选择合适的原料。
水泥是主要成分，常见的有普通硅酸盐水泥和高性能水泥，细骨料可以使用砂石、河砂等，而纤维增强材料可以选择钢纤维、玻璃纤维、碳纤维等。
这些原料需要经过混合、搅拌、均匀分散等步骤，制备成均匀的复合材料糊状物。
其次，水泥基复合材料可以通过不同的加工方法得到不同形式的制品。
最常见的是浇注成型，即将复合材料糊状物倒入模具中，经过充实和振实等处理后，使其固化成所需形状。
还可以采用挤出法、喷涂法等技术制备出管材、板材等特殊形状的制品。
水泥基复合材料在建筑领域中有着广泛的应用。
首先，在高层建筑中可以使用水泥基复合材料制作轻质隔墙板，提高结构的抗震性能。
其次，它也可以用来制作防水层、隔热层等功能性材料，提高建筑的使用寿命。
此外，水泥基复合材料还可以用于修补和增强老化、破损的混凝土结构，延长其使用寿命。
在道路和桥梁领域中，水泥基复合材料也有着广泛应用。
它可以用于制作高性能混凝土路面，提高道路的耐久性和承载能力。
同时，它还可以用于制作桥梁的预应力构件、减振设备等，增强桥梁的结构强度和抗震性能。
总之，水泥基复合材料具有广泛的应用前景。
通过选择不同的原料和加工方法，可以制备出形状各异的复合材料制品。
在建筑、道路、桥梁等领域中，它能够提高结构的强度和耐久性，延长使用寿命。
随着技术的不断发展，水泥基复合材料的制备方法和应用领域也将进一步推广和完善。
超高韧性水泥基复合材料试验研究摘要：本文主要研究了超高韧性水泥基复合材料的试验制备及其性能表征。
通过优化材料选择和工艺流程，成功制备出具有优异韧性的水泥基复合材料。
本文的研究成果对于推动水泥基复合材料的发展具有一定的理论和实践意义。
关键词：超高韧性，水泥基复合材料，材料选择，工艺流程，性能测试。
引言：水泥基复合材料是一种由水泥、增强体和外加剂等组成的新型复合材料。
由于其具有高强度、高韧性、抗腐蚀、耐久性强等特点，被广泛应用于桥梁、道路、建筑等领域。
随着科学技术的发展，人们对水泥基复合材料的要求越来越高，尤其是对其韧性的要求。
因此，开展超高韧性水泥基复合材料的试验研究具有重要的现实意义。
材料选择：在本次研究中，我们选择了高强度水泥、纤维增强体、减水剂等为主要原材料。
其中，高强度水泥提供了优异的强度和耐久性；纤维增强体（如钢纤维、聚丙烯纤维等）可以有效地提高材料的韧性；减水剂则有助于改善材料的可加工性和力学性能。
工艺流程：制备超高韧性水泥基复合材料的工艺流程如下：首先将原材料按照一定比例混合均匀，然后加入适量的水进行搅拌，最后在压力机中压制成型并养护。
其中，搅拌时间的控制、压力机的压制压力和养护条件的设定等因素都会对材料的性能产生影响。
性能测试：为了表征超高韧性水泥基复合材料的性能，我们对其进行了抗压强度、抗折强度、韧性等指标的测试。
测试结果表明，该材料具有优异的力学性能，其抗压强度和抗折强度均高于普通水泥基复合材料，同时，其韧性也得到了显著提高。
通过本次试验研究，我们成功地制备出了具有优异韧性的超高韧性水泥基复合材料。
通过对材料选择和工艺流程的优化，实现了对该材料的力学性能的有效提升。
本文还对制备过程中的影响因素进行了分析，为进一步优化制备工艺提供了理论依据。
然而，本研究仍存在一定的局限性。
例如，对于材料韧性的提高机制以及制备工艺与材料性能之间的内在尚需深入探讨。
未来研究方向可以包括：进一步优化纤维增强体的分散和拌合工艺，探究不同纤维对材料韧性的影响机制，以及开展针对不同应用场景的超高韧性水泥基复合材料的优化设计和制备技术研究。
水泥基复合材料的力学与结构性能分析随着科技的不断发展，新材料的出现不断挑战着传统材料的地位。
在建筑行业中，水泥基复合材料因其优异的力学和结构性能得到不少关注。
本文将从不同角度来分析水泥基复合材料的力学和结构性能。
一、水泥基复合材料的种类和成分水泥基复合材料是一种由无机材料和有机材料，包括水泥、纤维、钢筋、高分子材料等构成的新型复合材料。
水泥基复合材料的成分和种类十分复杂，以下是一些常见的水泥基复合材料及其组成：1. 钢筋混凝土：由水泥砂浆和钢筋构成，钢筋是主要受力构件，水泥砂浆是钢筋保护层和传递荷载的介质。
2. 玻璃纤维增强水泥基复合材料：由水泥、玻璃纤维、添加剂等构成。
这种材料具有较好的抗拉强度和耐久性。
3. 碳纤维增强水泥基复合材料：由水泥、碳纤维、添加剂等组成，具有优异的抗拉性能和高温稳定性。
二、水泥基复合材料的力学性能分析在建筑行业中，材料的力学性能至关重要。
水泥基复合材料具有一些卓越的力学性能，如抗拉强度、抗压强度、弹性模量等。
1. 抗拉强度水泥基复合材料的抗拉强度一般较低，但加入纤维增强剂可以有效提高材料的抗拉性能。
碳纤维增强剂是目前较为常用的增强材料，研究表明，使用碳纤维增强剂可以有效提高水泥基复合材料的抗拉强度，提高其耐久性。
2. 抗压强度水泥基复合材料的抗压强度是其重要的力学性能之一，它主要取决于水泥的品种、浆料的掺合比和固化方式等因素。
钢筋混凝土具有很高的抗压强度，大约为50~100MPa，而纤维增强水泥基复合材料的抗压强度一般在20~40MPa之间。
3. 弹性模量弹性模量是评价材料强度和刚度的指标之一，它反映了材料受力时的变形能力。
水泥基复合材料的弹性模量一般在30~50GPa之间，而高性能纤维增强水泥基复合材料的弹性模量一般可达到100GPa。
三、水泥基复合材料的结构性能分析在建筑行业中，材料的结构性能是十分关键的。
水泥基复合材料的结构性能需考虑其耐久性、抗冻性、耐久性和防水性。
水泥基复合材料结构与性能的探讨工程用水泥基复合材料于上世纪90年代问世，具有应变硬化特性和多缝开裂特征的一种新型的工程用水泥基复合材料。
复合材料性能不但取决于原材料的性能，还与原材料配备和复合材料制作过程而形成的材料结构有关。
因此，可将该材料应用于金属的腐蚀防护，制成长效的隔离型防腐材料。
文中将聚合物水泥基复合材料涂覆至金属铁板上，探讨了该材料的防腐效果和耐腐蚀性能，为其在防腐领域的应用提供实验依据。
1.水泥基复合材料性能与结构的关系水泥基复合材料基本力学性能和材料特性关系密切，需要通过几个方面来进行解读。
水泥基复合材料的性能主要体现在强度、抗渗性、抗冻性、抗蚀性和抗碳化这五个方面。
其中混凝土与钢筋之间的粘结性能是保证二者协调变形、共同受力的基础，是影响钢筋混凝土结构使用性能的重要因素，是其强度性能的主要体现，直接拉伸试验是验证水泥基材料是否具有应变硬化特征的有效方法。
硬化过程的收缩主要是由水泥胶体的凝缩和水分蒸发导致的，因此提高养护湿度和尽可能减少水泥用量、砂浆厚度，可减少水泥砂浆的收缩量，有助于减缓材料的硬化速度，保证材料的性能。
除此之外，水泥基复合材料具有较高的受压韧性和塑性变形性能以及开裂后的荷载承受能力，在冲击荷载作用下损伤小，整体性好，能量耗散力强。
因此材料本身具有可靠性和安全性，可以用在锚杆锚固端、预留孔等应力集中部位，能够避免传统水泥基材料脆性破坏的发生，是一项突破性的性能。
材料的收缩和抗裂性与结构的耐久性能密切相关，因此在保温方面远优于混凝土和砂浆。
这就是水泥基复合材料之所以能在国际上广泛应用的几个重要因素。
2.孔隙的形成及其对水泥基复合材料性能的影响水泥基复合材料的孔结构与其宏观物理力学性能密切相关。
孔结构的研究对掌握水泥基复合材料的本质具有重要的价值，并可为设计新一代水泥基复合材料提供理论依据。
多孔固体材料的强度与耐久性等物理性能主要取决于孔结构，因此评估多孔材料的孔结构特征对于准确地了解材料的性能相当重要。
水泥基复合材料
水泥基复合材料是一种由水泥、骨料、掺合料和添加剂等原材料组成的新型建
筑材料，具有优异的力学性能、耐久性和耐腐蚀性能。
它是在水泥基体中加入特定的骨料和掺合料，经过一定的工艺方法制成的一种新型复合材料。
水泥基复合材料具有优良的抗压、抗弯、抗冻融和耐化学腐蚀等性能，广泛应用于建筑工程、道路工程、水利工程等领域。
首先，水泥基复合材料具有优异的力学性能。
由于在水泥基体中加入了特定的
骨料和掺合料，使得水泥基复合材料的力学性能得到了显著提高。
其抗压强度、抗折强度和抗冻融性能均远远优于传统的混凝土材料，可以满足各种工程的使用要求。
其次，水泥基复合材料具有优异的耐久性能。
水泥基复合材料在制备过程中，
采用了特殊的配比和工艺方法，使得其具有良好的耐久性能。
在各种恶劣的环境下，如潮湿、高温、酸碱等条件下，水泥基复合材料都能够保持稳定的性能，不易受到外界环境的影响。
此外，水泥基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能。
传统的混凝土材料在受到化
学腐蚀时往往会出现表面起砂、龟裂等现象，影响使用寿命。
而水泥基复合材料由于添加了特定的掺合料和添加剂，使得其具有较强的抗化学腐蚀能力，能够在酸碱环境下长期稳定使用。
总的来说，水泥基复合材料作为一种新型的建筑材料，具有优异的力学性能、
耐久性和耐腐蚀性能，广泛应用于建筑工程、道路工程、水利工程等领域。
随着科技的不断进步和材料工艺的不断改进，相信水泥基复合材料将会在未来得到更广泛的应用和推广，为各种工程提供更加可靠、耐久的建筑材料。
毕业设计报告(论文)工程水泥基复合材料（ECC）的性能及应用所属学院土木与交通工程学院专业土木工程（道路与桥梁）学号 32415240姓名徐振指导教师杨若冲起讫日期 2018.12 -- 2019.5设计地点东南大学成贤学院工程水泥基复合材料（ECC）的性能及应用摘要工程水泥基复合材料(ECC)，指的是一种新型的纤维增强型水泥基复合材料。
本文主要分析了ECC现阶段的发展状况，对其发展特点及性能进行了介绍，同时简要介绍了ECC的具体工程应用，并展望了ECC的发展前景。
混凝土是目前世界上应用最广泛的建筑材料。
在实际工程应用中，混凝土主要存在以下不足: 一是极限受拉荷载下的脆性破坏。
混凝土的抗拉强度较低，当受到拉应力作用时极易发生脆性破坏，如剥落、破碎等。
二是混凝土的耐久性问题。
如混凝土收缩、化学侵蚀以及热效应等环境因素所引起的耐久性问题，同时混凝土表面不断扩展的裂缝也会极大地影响结构的耐久性，缩短结构的服役寿命。
近年来，以ECC ( Engineering CementitiousComposites) 为代表的纤维增强水泥基复合材料引起国内外广泛关注。
与普通混凝土、钢纤维混凝土以及高性能混凝土相比，其在韧性、耐久性和抗疲劳性能等方面都有大幅度的提高和改善。
在美国、日本和欧洲等国家及地区，ECC 已经开始大量应用于边坡加固、桥面修复、桥梁连接板及高层建筑连梁等领域。
在国内，ECC 的研究主要还集中在试验室条件下的材料性能研究，尚没有ECC的工程应用实例。
关键词：ECC 超高韧性水泥基复合材料；多缝开裂；应变硬化；耐久性；聚乙烯醇纤维；水泥基复合材料；PVA纤维；抗压强度；应用；抗震性能Performance and application of engineering cement-basedcomposites (ECC)AbstractEngineering cement-based composite (ECC) refers to a new type of fiber-reinforced cement-based composite.This paper mainly analyzes the development status of ECC at this stage, introduces its development characteristics and performance, and briefly introduces the specific engineering application of ECC, and looks forward to the development prospect of ECC.Key words: ECC ultra-high toughness cement-based composite; multi-slot cracking; strain hardening; durability; polyvinyl alcohol fiber; cement-based composite; PVA fiber; compressive strength; application目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景和意义 (1)1.2 国内外主要研究现状 (1)1.3 本文的研究目的及主要研究内容 (2)第一章 ECC的使用性能 (3)2.1 ECC的原理及主要特征 (3)2.2 国产与美国ECC性能对比分析 (5)第二章 ECC的应用及展望 (7)3.1 ECC的应用 (7)3.2 ECC的发展趋势 (9)第三章结语 (10)4.1 主要结论 (10)4.2 展望 (10)致谢 (11)参考文献 (12)第一章绪论1.1课题研究的背景和意义随着现代社会的高速发展，建筑需求明显加大，而在建筑所需材料中以水泥应用范围最广。
0引言水泥是一种绝缘材料，可以通过与其它材料共混使其具有一定导电性能[1]。
碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、质量轻和导电性好等特点，在水泥基体中添加短切碳纤维可以制备出碳纤维增强水泥基（CFRC ）复合材料[2]。
适量碳纤维掺到水泥基体中，不仅可以提高CFRC 复合材料的拉伸塑性、粘结强度、弯曲强度和韧性，而且能够减小CFRC 的干燥收缩，从而实现在较大范围内调整CFRC 的电阻率。
其具有包括压敏性、热电效应、焦耳效应、比热容高、导热系数低、导电性好、耐蚀性好、热电性能和耐高温等优异性能[2-7]。
有研究表明[8-12]，随着碳纤维掺量增加，材料的导电性能有所提高，但碳纤维掺量过高时，空隙率较大，会影响CFRC 复合材料的力学性能。
本实验采用两步法制备了碳纤维分散均匀的CFRC 复合材料。
利用扫描电镜、电阻测试仪和电子万能试验机研究了碳纤维掺量、长度和成型工艺对CFRC 复合材料力学性能和电学性能的影响。
1实验1.1原材料聚丙烯腈基短切碳纤维：上海和伍复合材料科技有限公司，长度分别为4、7、10mm ，主要性能指标见表1。
水泥：冀东水泥有限公司的P ·C32.5水泥，符合GB 175—2007要求。
分碳纤维增强水泥基复合材料的制备及其性能研究孙杰，魏树梅（内蒙古建筑职业技术学院，内蒙古呼和浩特010050）摘要：以碳纤维为增强相制备分散均匀的碳纤维增强水泥基（CFRC ）复合材料，研究了碳纤维长度、掺量和成型工艺对CFRC 复合材料性能的影响。
结果表明：掺入碳纤维后，CFRC 复合材料的力学性能有所提高，电阻率明显降低；采用10mm 碳纤维、掺量为0.6%时，CFRC 复合材料的抗压强度最大提高了22.6%；碳纤维掺量相同时，碳纤维越长，电阻率越小；采用振动压实法成型试件，更有利于提高CFRC 复合材料的导电率。
关键词：碳纤维；水泥；分散；CFRC ；导电率中图分类号：TU528.58+2文献标识码：A文章编号：1001-702X （2018）10-0061-04Study on the preparation and properties of carbon fiber reinforced cement matrix compositesSUN Jie ，WEI Shumei（Inner Mongolia Technical College of Construction ，Hohhot 010050，China ）Abstract ：Carbon fiber reinforced cement （CFRC ）composites were prepared with carbon fiber as reinforcing phase.The effectsof carbon fiber length ，content and molding process on the properties of CFRC composites were studied.The results show that compared with ordinary cement ，the mechanical properties of carbon fiber reinforced cementitious composites are improved and the resistivity decreases obviously.In CFRC composites ，when 10mm carbon fiber is used by 0.6%，the compressive strength of CFRC composites is increased by 22.6%.When the carbon fiber content is the same ，the longer the carbon fiber ，the smaller the resistivi －ty is.And the test specimen molded by vibration compaction method can improve the conductivity of CFRC composites.Key words ：carbon fibre ，cement ，dispersed ，CFRC ，conductivity 收稿日期：2018-04-18；修订日期：2018-06-07作者简介：孙杰，男，1981年生，河北武安人，讲师，研究方向为土木工程、建筑工程、建筑工程管理。
