合成纤维增强水泥基复合材料

纤维增强水泥基复合材料应用技术规程一、前言纤维增强水泥基复合材料是近年来发展起来的一种新型材料，其具有较好的机械性能、耐久性能和抗裂性能等优点，广泛应用于建筑、桥梁、隧道、地下工程等领域。

为了规范纤维增强水泥基复合材料的应用，提高其应用效果和安全性，本文将从材料的选择、配合比的设计、施工工艺等方面进行详细阐述。

二、材料选择1.水泥水泥是纤维增强水泥基复合材料的基础材料，其品种应根据工程的具体要求选择。

一般来说，普通硅酸盐水泥或硬磨石水泥都可以作为纤维增强水泥基复合材料的水泥基料。

2.纤维纤维是纤维增强水泥基复合材料中的增强材料，其种类繁多，应根据工程要求和使用环境选择。

常用的纤维有玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯纤维等。

3.骨料骨料是纤维增强水泥基复合材料中的骨架材料，其品种也应根据工程要求选择。

一般来说，常规的碎石、碎砖等都可以作为骨料，但要注意骨料的品质和粒径。

4.掺合料掺合料是纤维增强水泥基复合材料中的辅助材料，其种类也很多。

常用的掺合料有矿渣粉、石灰石粉、煤灰等。

三、配合比设计1.水泥用量水泥用量应根据工程要求和强度等级来确定。

一般来说，水泥用量在400kg/m³左右比较合适。

2.纤维用量纤维用量应根据工程要求和纤维种类来确定。

在大多数情况下，纤维用量在1.5%~2.5%之间比较合适。

3.骨料用量骨料用量应根据工程要求和骨料种类来确定。

在大多数情况下，骨料用量在1000kg/m³左右比较合适。

4.掺合料用量掺合料用量应根据工程要求和掺合料种类来确定。

在大多数情况下，掺合料用量在20%~30%之间比较合适。

四、施工工艺1.基层处理在进行纤维增强水泥基复合材料的施工前，必须对基层进行处理。

基层处理应包括清理、打磨、喷水等步骤，以保证基层的平整度和粗糙度。

2.混合料的配制混合料的配制应在专门的搅拌机中进行，严格按照配合比进行配制。

在配制过程中，应注意控制搅拌时间和搅拌速度，以确保混合料的均匀性和稳定性。

《水泥基复合材料》总结无机非09-1班赵学伟23水泥基复合材料是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)×10-6K-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。

主要分为混凝土，纤维增强水泥基复合材料及聚合物改性混凝土三大类。

今天主要介绍下纤维增强水泥基复合材料和聚合物改性混凝土材料。

一纤维增强水泥基复合材料国际上对碳纤维、聚丙烯腈纤维混凝土结构的研究日趋活跃，有关论文明显增多。

由于碳纤维是高科技纤维中发展最快的品种之一，它具有高强度、高弹模、高抗腐蚀的众多优点，因此把碳纤维应用于土木工程及建筑工程是许多科技人员长久的梦想。

决定碳纤维能否推广使用于土木工程的关键是其价格。

随着工业技术的进步，最近几年碳纤维价格逐年下降，为推广使用提供了条件。

国外将高性能纤维材料用于土木工程的领域己非常广阔，主要有以下几个途径：1）将短碳纤维、聚丙烯腈纤维加入新混凝土中，制成高性能纤维混凝土新结构，现已有一定的工程实例，目前主要用于薄壳结构、耐腐蚀结构、喷射混凝土及道路工程等。

2）将碳纤维长丝制成棒材，在新混凝土结构中替代钢筋或预应力钢筋，用于新建混凝土结构，主要用于海洋工程、大跨度桥梁及需电磁透过的工程结构，或将棒材用于结构加固，国外的工程实例已较多。

3）将碳纤维加工成束状或绳状，用于大跨度桥梁的拉素或大跨度空间结构的悬索、拉索等。

4）将碳纤维棒材与混凝土一起制成预制混凝土梁、板、屋架，或用纤维棒制作网架等，这些新结构具有质量轻、强度高和耐腐蚀等优点。

第36卷第10期 娃 酸盐 通 报Vol.36 No.10 2017 年 10 月________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY_________________October,2017纤维增强水泥基复合材料的研究进展关国英\赵文杰2(1.吉林建筑大学材料科学与工程学院，长春13〇118;2.长春工业大学化学工程学院，长春130012)摘要:综述了纤维增强水泥基复合材料（f i b e r r e i n f o r c e d cem e n t i t i o u s composites，FRCC)目前在国内外的研究进展。

简要介绍了F R C C的概念及其基本性能，详细介绍了超高性能F R C C的国内外研究进展，重点介绍了 F R C C的纤维 间距、复合材料以及多重裂缝等理论的研究情况以及F R C C工程应用情况，在此基础上，提出了当前F R C C研究中 存在的问题和今后需要进一步研究的方向。

关键词:纤维；增强；水泥基；复合材料；机理中图分类号:TU529.41 文献标识码:A 文章编号:1001-1625 (2017)10-3342-05 Research Development of Fiber Reinforced Cementitious MaterialsGUAN Guo-ying1,ZHA0 Wen-jie2(1. School of Materials Science and Engineering, Jilin Jianzhu University,Changchun 130118 ,China；2. Institute of Chemical Engineering,Changchun University of Technology,Changchun 130012,China)Abstract：The current research progress of the fiber reinforced cementitious composites(FRCC)at home and abroad is summarized.The concept and the related properties of FRCC are introduced briefly.The research progress of ultra-high performance of FRCC are especially introduced domestic and overseas.The engineering application of FRCC and the current theoretical research of the theory of composite,fiber spacing theory and multiple fracture theory are recommended emphatically.On the basis of,the existing problems of researching FRCC are putted forward in the current and to come up with the direction for further study of FRCC in the future.Key words ：fiber；reinforced；cementitious；composite material；mechanism1引言在现代的建筑行业中，水泥基材料是一种应用范围广、用量大的建筑材料，它具有来源广泛、价格便宜、强度可控、及外形可塑等优点，但也存在抗裂性差、脆性大、抗拉强度低、极限延伸率小等不足之处。

纤维增强混凝土国内外研究现状司西安分公司, 西安710061纤维增强混凝土（Fiber Reinforced Concrete,以下简称FRC）是一种高韧性的混凝土，其设计思想早在民间便有，将稻草混合拌入砂浆中制造土胚或土墙，以改善土坯或墙体的延性，至于利用人造纤维来改善混凝土的性能，还是最近几十年才逐渐创造出来的思路和做法。

目前常用的几种纤维增强混凝土有：钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete）、玻璃纤维混凝土（Glass Fiber Reinforced Concrete）、碳纤维混凝土（Carbon Fiber Reinforced Concrete）以及合成纤维混凝土（Synthetic Fiber Reinforced Concrete），如图1.1所示。

(a) 钢纤维 (b) 玻璃纤维(c) 碳纤维 (d) 合成纤维图1.1 纤维原材料钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。

这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻止混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。

国外，钢纤维混凝土的应用始于上世纪70年代，有美国的Battele公司开发的熔抽钢纤维技术为钢纤维混凝土的应用提供了条件，此后在加拿大、英国、瑞典、日本等国家也迅速进行这方面的应用研究。

我国是从上世纪70年代着手对钢纤维混凝土进行材料力学性能的实验研究，并相继颁发了有关钢纤维混凝土的设计与施工规程。

目前钢纤维混凝土在结构工程、铺面工程、地下结构及其他特种结构工程等领域得到了比较广泛的应用[1]。

玻璃纤维混凝土是将弹性模量大的抗碱玻璃纤维材料均匀地分布在水泥砂浆或混凝土中，用以增强基材物理性能的一种复合材料。

与其他纤维相比，玻璃纤维具有高强度、高弹性模量、不燃性及价廉等优点，其存在的缺点之一是耐碱性差，易被水泥水化产物所产生的游离碱所腐蚀，引起强度下降。

纤维增强水泥基复合材料综述学号：079024444 姓名：王柳班级：无机072水泥基复合材料概述：最早的、最常见的水泥基复合材料其实就是我们所熟悉的混凝土。

自八十年代美国将混凝土定义为水泥基复合材料以来，这个称法已逐渐地被各国学者认同。

该定义赋予了水泥更多科技内涵，也为水泥研究提供了新的方法，将复合材料的研究方法引入水泥领域，将大大推动水泥科学的发展。

复合材料是指由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料，一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。

混凝土其实就是采用复合材料中的颗粒增强手段来提高性能。

混凝土中的水泥将砂、石等增强体胶结在一起，这就大大提高了单个材料的性能，这也是复合材料的优势！但是单纯的将沙石等颗粒材料胶结在一起形成的混凝土抗压但是不抗拉，其抗拉强度较低，韧性较差。

所以后来人们才混凝土中加入钢筋，钢筋混凝土类似我们在复合材料中所学的纤维增强，只不过钢筋比较粗还不能称作纤维，钢筋在混凝土中钢筋主要承受拉应力，这样混凝土的抗拉强度就得到了很大的提高，于是就出现了钢筋混凝土，我们现在大量运用的我其实就是这种！纤维增强水泥基复合材料的组成：一、水泥水泥在纤维增强水泥基复合材料中是一种胶结材料，与水拌合形成水泥浆，以其很高的粘结力将砂、石和钢纤维胶结成一整体。

目前，在纤维增强水泥基复合材料中常用的水泥强度主要为等级为32.5和42.5的普通硅酸盐水泥。

二、砂砂又称细骨料，用于填充碎石或砾石等粗骨料的空隙，并共同组成纤维增强水泥基复合材料的骨架。

砂的粗细程度用砂的细度模数表示用细度模数大的砂，即粗砂进行拌制容易产生离析和泌水现象。

用细度模数小的砂，即细砂进行拌制，则水泥用量较大!需要较多的水泥浆包裹在砂的表面。

因此，砂的细度模数应适中。

三、石又称粗骨料，是组成纤维增强水泥基复合材料的骨架材料，通常为碎石。

纤维增强水泥基复合材料的粗骨料的粒径不宜大于20mm,若骨料粒径过大,将削弱纤维的增强作用，且纤维集中于大骨料周围，不便于纤维的分散。

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。

纤维增强水泥板外墙体系工程应用及分析摘要：纤维增强水泥基复合材料可用于桥面和路面（公路和机场跑道）的罩面层，建筑、桥梁、水工、隧道和采矿工程中的各种增强结构，为工程的施工建设提供了重要的支撑。

关键词：纤维增强、水泥板、外墙体系、工程、应用1材料特点和比较1.1纤维增强水泥板的特点纤维增强水泥板是由硅酸盐水泥、石英砂、植物纤维、天然矿物颜料等，经特殊工艺制造而成。

其不含石棉，无放射性及其他有害物质，是绿色环保建材。

其密度1.67g/cm3，导热系数0.379W/（m•K），其防火、力学、耐候等性能符合相关要求。

1.2芝麻白花岗岩的特点花岗岩呈细粒、中粒、粗粒的粒状构造，或似斑状构造，其颗粒均匀细密，孔隙小（孔隙度通常为0.3%～～0.7%），吸水率不高（吸水率通常为0.15%～～0.46%），有良好的抗冻功能。

芝麻白花岗岩的硬度高，摩氏硬度约为6，密度为2.63～～2.75g/cm3。

导热系数2.6～～3.6W/（m•K）。

芝麻白花岗岩的质地纹理均匀，颜色以白灰色系为主，而且其颜色相对变化不大，色差小，适合大面积的使用，也有深、浅灰色的石料可以选择。

1.3纤维增强水泥板与芝麻白花岗岩的对比这两种材料用于墙面材料时，纤维增强水泥板密度（1.67g/cm3）是石材密度（2.63～～2.75g/cm3）的三分之二。

因为石板材通过干挂片连接工艺的要求，干挂石材最少厚度要达到25mm，而纤维增强水泥板厚度7～～10mm，约占石材厚度的三分之一。

这样每块纤维增强水泥板只有石材重量的1/5。

由于重量大幅度减少，加工、运输、安装等都有很大的优势，可以节省工期，减低施工工人的劳动强度，甚至机械设备台班量也会减少。

纤维增强水泥板导热系数0.379W/（m•K）约为花岗岩2.6～～3.6W/（m•K）的八分之一，保温性能较好。

纤维增强水泥板没有天然石材的纹理，但色彩丰富，可以定制各种丰富的色泽。

2施工工艺分析2.1湿贴法的问题水泥砂浆、粘贴胶等直接铺贴的方式，由于温度变化、含水率变化等原因引起石材、砂浆的收缩率不同，会造成空鼓、开裂、脱离、甚至脱落等质量问题。

水泥基复合材料的应用与研究一、前言水泥基复合材料是指以水泥、矿物掺合料和一定比例的纤维等材料为基础，加入适量的添加剂，通过混合、浇注、压制等工艺形成的一种综合性材料。

它具有高强度、耐磨、耐腐蚀、防火等优良性能，同时还具有良好的耐久性和可持续性，因此在工程建设领域得到了广泛的应用。

二、水泥基复合材料的种类1.纤维增强水泥基复合材料纤维增强水泥基复合材料是指在水泥基材料中加入纤维，使其具有更好的抗拉强度和韧性，常见的纤维有玻璃纤维、碳纤维、钢纤维等。

这种材料广泛应用于建筑、桥梁、路面等工程领域。

2.高性能混凝土高性能混凝土是指在水泥基材料中加入微粉、氧化硅等掺合料，以及控制水灰比等技术手段，使其具有更高的强度、耐久性和抗渗性。

这种材料广泛应用于高层建筑、大型桥梁、隧道等工程领域。

3.自密实混凝土自密实混凝土是指在水泥基材料中加入一定比例的特殊掺合料和添加剂，通过控制水泥胶凝体的形成，使其具有自密实的性能，从而提高了材料的耐久性和抗渗性。

这种材料广泛应用于水利水电、海洋工程等领域。

4.轻质水泥基复合材料轻质水泥基复合材料是指在水泥基材料中加入一定比例的轻质骨料，使其具有更轻的重量和更好的保温性能，常见的轻质骨料有珍珠岩、膨胀珍珠岩、膨胀粘土等。

这种材料广泛应用于建筑、隧道、地道等领域。

三、水泥基复合材料的应用1.建筑领域水泥基复合材料在建筑领域的应用非常广泛，主要包括建筑结构、外墙保温、地面修补等方面。

例如，在建筑结构中，水泥基复合材料可以用于加固和修补混凝土结构，提高其承载能力和抗震性能；在外墙保温中，水泥基复合材料可以用于制作外墙保温板，达到节能减排的效果；在地面修补中，水泥基复合材料可以用于修复地面裂缝和磨损部位，提高地面的使用寿命。

2.交通运输领域水泥基复合材料在交通运输领域的应用也非常广泛，主要包括桥梁、隧道、地铁等方面。

例如，在桥梁中，水泥基复合材料可以用于加固和修补桥梁结构，提高其承载能力和抗震性能；在隧道中，水泥基复合材料可以用于修补和加固隧道结构，提高其使用寿命和安全性；在地铁中，水泥基复合材料可以用于修补和加固地铁隧道结构，提高其使用寿命和安全性。

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。

纤维增强水泥基复合材料单轴拉伸状态下性能综述首先，单轴拉伸性能是评价FRCC材料力学性能的重要指标之一、由于纤维的加入，FRCC材料在单轴拉伸状态下表现出较高的抗拉强度和延伸性能。

纤维可以阻碍开裂的扩散，增强材料的抗拉能力。

研究发现，FRCC的单轴抗拉强度明显高于传统水泥基材料。

此外，纤维的加入还会延缓材料的断裂过程，显著提高材料的延展性。

其次，纤维增强材料对FRCC的拉伸裂缝控制和延展性能改善起到了重要作用。

短纤维的加入可以有效地增加FRCC材料的延展性。

当加载应力达到材料的极限强度时，指数衰减的裂缝扩展发生，而不是剧烈的断裂。

这是因为纤维的引向性使得裂缝在纤维之间传播，从而提高了材料的塑性变形能力。

研究发现，纤维含量的增加可以显著改善FRCC的延展性。

此外，采用纤维方向性控制的方法，如预应力纤维和网状纤维，能够进一步提高材料的延展性。

此外，在单轴拉伸状态下，纤维增强水泥基复合材料还具有良好的防裂性能。

纤维的加入可以有效地抑制裂缝的发展和扩展。

细观机理研究表明，纤维的引导作用可以使材料中的裂缝转化为纤维间的变形裂纹，从而减缓和防止裂缝的扩展。

研究发现，纤维含量和长度的增加可以提高FRCC材料的防裂性能。

此外，纤维类型的选择也会对材料的防裂性能产生影响，如钢纤维具有较高的抗拉性能，在延展性和防裂性方面表现出优势。

最后，纤维增强水泥基复合材料在单轴拉伸状态下还具有良好的耐久性能。

纤维的加入可以改善材料的耐久性，如抗离析性能、抗氯离子侵蚀性能和抗碱颜料侵蚀性能。

研究发现，纤维的引导作用可以减缓氯离子的渗透和材料中的碱颜料的溶出，从而提高材料的耐久性。

综上所述，纤维增强水泥基复合材料在单轴拉伸状态下具有优异的性能。

纤维的加入可以显著提高材料的抗拉强度、延展性和防裂性能。

此外，纤维还可以改善材料的耐久性。

然而，纤维的类型、含量和方向等参数仍然需要进一步研究，以进一步优化材料的性能。

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构技术综述【摘要】纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土结构技术已经成为结构加固领域的重要研究方向。

本文从FRP加固混凝土结构的原理与机制、FRP 材料的分类和特点、施工工艺、性能评价以及应用范围等方面进行了综述。

通过对该技术的研究和应用实例的分析，揭示了FRP加固混凝土结构技术在提高结构抗震性能、延长结构使用寿命等方面的优势。

也指出了该技术在设计规范、成本、耐久性等方面的局限性。

展望了FRP加固混凝土结构技术的未来发展趋势，为相关领域的研究和实践提供了参考和借鉴。

【关键词】FRP、增强复合材料、混凝土结构、加固技术、原理、特点、施工工艺、性能评价、应用范围、发展趋势、优势、局限性。

1. 引言1.1 FRP加固混凝土结构的背景FRP加固混凝土结构技术的发展源远流长，最早可以追溯到20世纪70年代。

最初，人们主要使用碳纤维、玻璃纤维等材料进行混凝土结构加固，通过在混凝土结构表面粘贴或缠绕FRP片材或布带，以提升结构的承载能力和抗震性能。

随着材料合成技术和加固技术的不断改进，FRP加固混凝土结构技术逐渐成熟，已经被广泛应用于桥梁、建筑物、水利工程等领域。

1.2 FRP在结构加固领域的应用1. FRP加固桥梁：在桥梁结构中，FRP可以有效地提高桥梁的承载能力和耐久性，延长桥梁的使用寿命。

通过在桥梁梁段或墩柱部位进行FRP包裹或加固，可以有效提高桥梁结构的受力性能。

2. FRP加固建筑：在建筑领域，FRP可用于加固柱、梁、楼板等结构件，提高建筑物的抗震能力和承载能力。

通过在建筑结构表面粘贴或包裹FRP材料，可以有效改善结构的整体性能。

3. FRP加固管道：在工业管道等设施中，FRP被广泛应用于加固和修复受损管道，提高管道的耐腐蚀性能和抗压能力。

FRP材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，适合在恶劣环境下进行管道加固。

4. FRP加固海洋工程：在海洋工程领域，FRP可以用于加固海洋平台、码头、堤坝等结构，提高其抗风浪、抗冲击等性能。

第29卷 第9期2010年9月中国材料进展MATER I A LS CH I NAV ol 29 N o 9Sep2010收稿日期:2009-12-10基金项目:国家自然科学基金(50872127);教育部回国人员科研启动基金(2008)通信作者:杨英姿,女,1967年生,博士,教授高性能P VA 纤维增强水泥基材料的制备与性能杨英姿,姚 燕(中国建筑材料科学研究总院,北京100024)摘 要:为了获得高性能PVA 纤维增强水泥基复合材料的制备方法,研究了砂的颗粒级配、水胶比和粉煤灰掺量对高延性纤维增强水泥基复合材料(Eng i neered C e m en titi ou s C o m posites ,ECC )的弯曲性能、抗压、抗折强度及开裂模式的影响。

结果表明:随着砂的细度模数降低,ECC 的跨中挠度增大,早期强度提高,但后期强度变化不明显。

随着水胶比的增大,ECC 的初始开裂荷载降低,跨中挠度增大,平均裂缝宽度增加。

0 25水胶比的ECC 的抗压强度可以满足高强度等级的要求。

0 35水胶比的抗压强度可以满足对普通强度等级的要求。

随着粉煤灰掺量的增加,ECC 的初始开裂荷载降低、抗折和抗压强度逐渐降低,ECC 的跨中挠度提高,平均裂缝宽度变小。

在水胶比一定的条件下,采用细砂,适当增加粉煤灰掺量有助于提高ECC的韧性和延性。

关键词:高延性纤维增强水泥基复合材料;荷载-挠度曲线;多缝开裂中图分类号:TU 528 文献标识码:A 文章编号:1674-3962(2010)09-0019-06Preparation and Properties of H igh Perfor m ancePVA Fiber Reinforced Ce m entitiousM aterialsYANG Y ingz,i YAO Y an(Ch i na Bu il d i ng M a teria ls A cadem y ,B e ijing 100024,Ch i na)Abstrac:t In o rder to obta i n the preparation m ethod of high perfor m ance PVA fibe r re i nfo rced cem entiti ousm a teria l (a lso ca lled Eng i neered Cem entitious Compos ites ,ECC ),the effec ts o f g radati on o f sand ,w ater b i nde r rati o (W /B)andcontent o f fl y ash on the bend i ng prope rti es ,co m press i ve streng t h ,fl exural streng t h and crack i ng pa tte rn o f ECC w ere i n vesti g ated in t h is paper .T he resu lts show ed t ha tw it h t he fi neness m odu l us o f sand dec reased ,ECC sm id span de flection i nc reased ,t he ear l y streng th i ncreased bu t the strength i n the long ter m d i d not change s i gnifican tl y .A s the w a ter b i nder ra ti o o f ECC i nc reased ,t he i n itial cracking load o f ECC l ow ered ,deflecti on at m i d span and the av erage cra ck w idt h i n c reased .T he co m press i ve streng th of ECC w ith W /B of 0 25cou l d m eet t he require m ents o f h i gh streng t h concrete g rades .T he co m press i ve streng th of ECC w ith W /B of 0 35could m eet t he requ irem en ts o f o rd i nary strength concrete g rades .W ith the fly ash content o f ECC i ncreased ,t he initial crack i ng l oad o f ECC l ow ered ,t he fl exura l and co m pres s i ve streng th g radua ll y decreased ,the defl ec ti on of ECC enhanced ,as w ell as the ave rage crack w i dth beca m e s m a ller .A s the W /B o f ECC is fi xed ,usi ng fi ne r sand and i ncreasi ng fly ash con tent appropriate ly w ill he l p to further i m prov e the toughness and duc tility o f ECC .Key w ords :eng inee red ce m entiti ous com po sites;l oad de flection curve ;mu lti p l e crack i ng 混凝土是应用于土木工程领域最大宗的人造建筑材料,然而存在着脆性大、易开裂、抗拉强度低、极限延伸率小及抗冲击性能差等弊端,利用各种纤维改善上述弊端的纤维增强水泥基复合材料日益受到关注[1]。

纤维混凝土是一种新型的复合材料，是当代混凝土改性研究的一个重要领域，近年来，以钢纤维、合成纤维、碳纤维及玻璃纤维为代表的纤维，在混凝土中应用得到了迅速的发展，纤维混凝土是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的又一次重大突破。

由于纤维和混凝土的共同作用，使混凝土具有一系列优越的性能，因而受到国内外工程界的极大关注和青睐，并广泛应用于各工程领域。

但是，它却存在抗拉强度低、脆性大和易开裂的缺点。

纤维混凝土作为一种新型的复合增强材料在不断发展，形成了以下几种极具优势的新型高性能纤维混凝土材料。

一、分类：纤维增强混凝土(FRC，Fiber Reinforced Concrete)简称纤维混凝土，它是以水泥浆、砂浆或混凝土为基体，以金属纤维、无机非金属纤维、合成纤维或天然有机纤维为增强材料组成的复合材料。

通常，纤维是短切、乱向、均匀分布于混凝土基体中。

但是有时采用连续的纤维(如单丝、网、布、束等)分布于基体中，称为连续纤维增强混凝土．为了获得需要的纤维混凝土特性和较低成本，有时将两种或两种以上纤维复合使用，称为混杂(或混合)纤维混凝土。

混合纤维混凝土是指用两种或两种以上不同尺寸或不同品种的纤维，适量掺入混凝土组分材料中，按一定程序经混合搅拌而成整体的混凝土。

混合纤维混凝土可分为两种：同一种类（相同品种、质量）但不同尺寸的混合纤维混凝土和不同种类的混合纤维混凝土，如在混凝土中掺入不同尺寸的钢纤维，构成混合钢纤维混凝土。

不同种类纤维混凝土又可分为尺寸相同的纤维、尺寸不同的纤维、作用不同的纤维构成的混合纤维混凝土，如其尺寸相近和尺寸不同的钢纤维和合成纤维构成的混合纤维混凝土。

组合纤维混凝土是指用两种或两种以上作用和功能不同的纤维，其中有的纤维掺入主要是为了增强和增韧，有的纤维主要是为了阻裂。

纤维有的与混凝土各组分材料混合搅拌，有的纤维并不与混凝土各组分材料混合搅拌，而是将纤维分布于不同结构层次，将不同功能的纤维组合应用，并与混凝土拌合料结合，构成整体的纤维混凝土，称为组合纤维混凝土。

水泥基复合材料水泥基复合材料是一种以水泥为基础材料，在其中添加各种复合材料进行改性的新型材料。

由于水泥基材料的强度和耐久性相对较低，加入复合材料能够显著提高其性能，使其具备更好的力学性能、耐久性和可塑性。

水泥基复合材料主要由水泥基体和复合材料组成。

水泥基体是指水泥基材料中的主体，一般为水泥混凝土或者水泥砂浆。

而复合材料是指在水泥基体中添加的改性材料，如纤维、颗粒、胶凝材料等。

常见的复合材料有玻璃纤维增强材料、碳纤维增强材料、聚合物纳米复合材料等。

水泥基复合材料相比传统的水泥材料，具有以下优点：首先，水泥基复合材料具有更好的强度和耐久性。

由于添加了各种复合材料，水泥基体的力学性能得到了显著提升。

在应力作用下，复合材料能够有效地抵抗拉伸、压缩、弯曲等不同形式的力，从而增强了材料的整体强度。

同时，复合材料还可以提高材料的抗裂性能和抗热震性能，延长材料的使用寿命。

其次，水泥基复合材料具有更好的抗渗透性和抗化学侵蚀性。

由于复合材料具有较好的致密性和耐腐蚀性，能够有效地阻止水分和化学物质的渗透，从而减少材料的老化和腐蚀。

这使得水泥基复合材料在潮湿环境和酸碱腐蚀环境中具有更好的性能，适用于海洋工程、化工工程等特殊环境。

最后，水泥基复合材料具有更好的可塑性和施工性能。

由于复合材料的添加，水泥基材料的流动性和可塑性得到了改善，能够更好地适应各种复杂的施工要求。

同时，水泥基复合材料在施工过程中可与钢筋和其他结构材料良好结合，在工程中的适用性更广。

总之，水泥基复合材料的研发和应用，为水泥材料的改性提供了一种新的思路和方法。

通过合理选择和添加不同的复合材料，可以达到对水泥基材料性能的全面提高，增强其力学性能、耐久性和可塑性，从而拓宽了水泥材料的应用领域，也为建筑工程的可持续发展提供了新的解决方案。

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。