混凝土结构新材料的发展及应用.
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新型混凝土现状及发展趋势研究综述新型混凝土是指在传统混凝土中添加新材料、新技术、新工艺等,以提高其性能、功能和可持续发展性的一种材料。
近年来,随着基础设施建设的不断推进和人们对建筑材料性能要求的提高,新型混凝土的研究和应用逐渐受到了广泛关注。
一、新型混凝土的现状1.高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC):高性能混凝土是指具有较高强度、较好的耐久性和良好的加工性能的混凝土。
它能够满足对抗渗、抗裂、抗冻融和耐久性等方面的要求。
2.自密实混凝土(Self-compacting Concrete,SCC):自密实混凝土是一种可以在没有外力作用下自行实现较好流动性和自密实的混凝土。
它具有较高的流动性和自行整平能力,适合于复杂形状结构的施工。
3.绿色混凝土(Green Concrete):绿色混凝土是指在生产、使用和回收过程中对环境和人体健康无害的混凝土。
它通过减少水泥含量、使用回收材料等方式降低对环境的影响。
4.超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC):超高性能混凝土是一种通过添加高性能粉状材料、纤维增强材料和化学掺合料等,提高混凝土的抗压强度、抗裂性能和耐久性的一种新材料。
二、新型混凝土的发展趋势1.多功能性:随着社会的发展和人们对建筑材料的要求越来越高,新型混凝土的发展趋势是将多种功能融合到混凝土中,如自愈合、自清洁、调控温度等。
2.轻质化:为了降低建筑物的自重、提高抗震性能,新型混凝土的发展趋势是向轻质化方向发展,例如轻质骨料混凝土。
3.高性能:随着建筑结构的复杂化和对建筑材料性能要求的提高,新型混凝土的发展趋势是朝着高性能、高强度、高耐久性和高抗震性等方向发展。
4.可持续发展:新型混凝土的发展趋势是朝着环境友好、资源节约和可持续发展的方向发展。
例如通过使用可再生材料、减少水泥使用量和二氧化碳排放等方式,减少对环境的影响。
水泥混凝土路面材料的新型应用技术一、前言水泥混凝土是一种广泛应用于道路、桥梁、机场、码头等基础建设中的材料。
但随着科技的发展,人们对其性能和使用范围的要求也在不断提高。
本文将介绍水泥混凝土路面材料的新型应用技术,包括五种新材料的应用、新工艺的应用以及新技术的应用。
二、新材料的应用1. 纳米硅灰石纳米硅灰石是一种具有微纳米结构的新型材料,其具有优异的水泥改性效果和填充效果。
在水泥混凝土中添加适量的纳米硅灰石可以提高其强度、耐久性和抗裂性。
此外,纳米硅灰石还可以改善水泥混凝土的微观结构,增强其抗冻性和耐久性。
2. 高性能纤维高性能纤维是一种具有高强度、高模量和高韧性的新型材料。
在水泥混凝土中添加适量的高性能纤维可以增加其抗裂性和抗冲击性。
此外,高性能纤维还可以改善水泥混凝土的耐久性和抗风化性。
3. 硅灰石颗粒硅灰石颗粒是一种具有微纳米结构的新型材料,其具有优异的填充效果和强化效果。
在水泥混凝土中添加适量的硅灰石颗粒可以填充水泥混凝土中的空隙,提高其密实度和耐久性。
此外,硅灰石颗粒还可以提高水泥混凝土的抗冻性、抗风化性和抗碱性。
4. 碳纤维布碳纤维布是一种具有高强度、高模量和高韧性的新型材料。
在水泥混凝土中添加碳纤维布可以增加其抗裂性和抗冲击性。
此外,碳纤维布还可以改善水泥混凝土的耐久性和抗风化性。
5. 智能材料智能材料是一种具有自感应、自诊断、自修复等功能的新型材料。
在水泥混凝土中添加适量的智能材料可以实现对水泥混凝土的实时监测和修复。
此外,智能材料还可以提高水泥混凝土的安全性和可靠性。
三、新工艺的应用1. 超声波测厚超声波测厚是一种利用超声波探头对水泥混凝土进行非接触式测量的新工艺。
该工艺可以快速、准确地测量水泥混凝土的厚度和质量。
此外,超声波测厚还可以检测水泥混凝土中的裂缝和缺陷,提高其安全性和可靠性。
2. 激光测距激光测距是一种利用激光仪器对水泥混凝土进行非接触式测量的新工艺。
该工艺可以快速、准确地测量水泥混凝土的长度、宽度和高度。
高性能混凝土应用与趋势高性能混凝土是一种特殊类型的混凝土,其具有出色的力学性能和耐久性,被广泛应用于建筑、桥梁、隧道、港口等工程领域。
随着科技和工程技术的不断发展,高性能混凝土的应用和趋势也在不断演进。
本文将从混凝土的材料特性、应用领域和未来趋势等方面进行探讨。
一、高性能混凝土的材料特性1. 抗压强度高:相比于普通混凝土,高性能混凝土具有更高的抗压强度。
这是因为在混凝土中添加了高性能的水泥、粉煤灰、硅酸盐等特殊材料,使得混凝土的内部结构更加致密,提升了抗压能力。
2. 抗渗透性好:高性能混凝土中的细微孔隙较小,能有效减少水分和气体渗透,提高了混凝土的抗渗性能。
这对于在海洋工程、污水处理厂等潮湿环境下的建筑物具有重要意义。
3. 早期强度高:高性能混凝土中的添加剂可促进混凝土的早期硬化,使其在短时间内获得较高的强度。
这对于施工节奏紧张的工程来说,具有重要的意义。
二、高性能混凝土的应用领域1. 建筑领域:高性能混凝土被广泛应用于高层建筑、超限跨度桥梁等工程中。
其高强度和抗渗性能使得建筑物更加耐久,能够承受更大的荷载和外部环境的侵蚀。
2. 水利工程:水坝、隧道、港口等水利工程对混凝土的强度和密实性要求较高。
高性能混凝土的应用可以提高工程的安全性和耐久性,减少渗漏和维修成本。
3. 基础设施:公路、铁路等基础设施工程对于混凝土的稳固性和耐久性要求高。
高性能混凝土的应用可以提高道路和桥梁的承载能力和抗变形能力。
4. 人工岛和海上工程:高性能混凝土在人工岛、船坞和海上桩基等海洋工程中的应用越来越广泛。
其抗压和抗渗性能能够有效应对海水侵蚀和波浪冲击,确保工程的稳固性和安全性。
三、高性能混凝土的未来趋势1. 绿色环保:未来高性能混凝土的发展趋势将更加注重环境保护和可持续发展。
研究人员将致力于开发更多的绿色添加剂,减少对自然资源的依赖,从而实现高性能混凝土的环保生产和应用。
2. 高效施工:随着工程施工技术的进步,未来高性能混凝土的施工速度和效率将得到提升。
国内混凝土技术的应用现状与未来发展趋势一、前言混凝土作为一种重要的建筑材料,在我国的建筑行业中占有重要的地位。
随着科技的进步和经济的发展,混凝土技术也在不断地发展和创新。
本文将从国内混凝土技术的应用现状和未来发展趋势两个方面进行探讨。
二、国内混凝土技术的应用现状1. 混凝土材料的多样化在我国的混凝土技术中,混凝土材料的种类已经非常的丰富。
根据不同的需要和使用环境,可以选择不同的混凝土材料,如高性能混凝土、自密实混凝土、高性能耐久混凝土、高性能耐火混凝土等。
2. 施工技术的更新随着施工技术的不断更新和完善,我国的混凝土施工技术也在不断地向前发展。
如在混凝土的浇筑和养护方面,采用了更加高效的机器设备和先进的养护技术,使得混凝土的质量得到了更好的保障。
3. 优化设计的推广在混凝土技术的应用中,优化设计也得到了越来越多的重视。
通过对混凝土结构的优化设计,可以使得混凝土结构在使用中的性能更加优越,同时也可以降低工程的成本。
4. 智能化的发展趋势随着智能化技术的不断发展,智能混凝土技术也开始得到了应用。
智能混凝土技术可以通过传感器等设备对混凝土的状态进行实时监测和控制,从而保证混凝土的质量和使用效果。
三、国内混凝土技术的未来发展趋势1. 环保节能随着环保意识的不断提高,我国的混凝土技术也将越来越注重环保和节能。
未来的混凝土技术将会更加注重材料的可持续性和资源的保护,同时也会更加注重节能减排,减少对环境的污染。
2. 数字化未来的混凝土技术将会更加注重数字化和智能化。
通过数字化技术的应用,可以更好地实现混凝土的设计、施工和养护等方面的自动化和智能化,提高工作效率和质量。
3. 新材料的应用未来的混凝土技术将会更加注重新材料的应用。
通过引入新的材料,如纳米材料、复合材料等,可以使得混凝土的性能得到更好的提升,同时也可以解决混凝土在使用过程中的一些问题。
4. 个性化定制未来的混凝土技术将会更加注重个性化定制。
通过根据不同的使用需求和环境要求,对混凝土进行个性化的设计和制造,可以更好地满足用户的需求,提高混凝土的使用效果和质量。
混凝土行业现状及前景20241.引言1.1 概述混凝土行业一直以来都是建筑行业的重要组成部分,它在社会经济发展中起到了至关重要的作用。
混凝土是一种由水泥、沙、石料和适量的水混合而成的人造材料,具有极高的抗压强度和耐久性。
因此,在建筑和基础设施建设方面,混凝土被广泛应用于楼房、桥梁、道路、港口、水坝等工程项目中。
过去几年,混凝土行业一直保持着稳定而迅速的增长势头。
随着全球城市化的持续推进,以及新兴经济体对基础设施建设的投资增加,混凝土行业的需求不断增加。
另外,混凝土技术的不断创新和提升也为行业的发展提供了强有力的支持,例如高性能混凝土、自洁混凝土等新型材料的引入,使得混凝土的应用范围更加广泛。
然而,混凝土行业也面临着一些挑战和问题。
首先,传统的混凝土生产方式对环境造成了一定的影响,例如水泥生产过程中会产生大量的二氧化碳排放。
此外,混凝土生产过程中的能源消耗也较大,对能源资源的需求较高。
因此,如何改善混凝土生产的环境影响,提高能源利用效率成为行业亟需解决的问题。
展望未来,混凝土行业仍将保持持续发展的趋势。
随着全球经济的不断增长和城市化进程的加速,建筑和基础设施建设仍将是混凝土需求的主要驱动力。
另外,随着科技的进步和绿色环保意识的增强,混凝土行业也将面临更多的技术创新和发展机遇。
例如,绿色混凝土技术的应用将进一步减少对环境的影响,同时智能化施工和自动化设备的引入将提高生产效率。
总体而言,混凝土行业作为建筑行业的重要组成部分,具有广阔的发展前景。
然而,为了实现可持续发展,行业需要不断创新和改进,在技术、环境和能源利用等方面寻求更加协调发展的路径。
只有这样,混凝土行业才能为建筑行业的发展作出更大的贡献。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以写成如下形式:文章结构本文将分为三个主要部分,即引言、正文和结论。
下面将对每个部分的内容进行详细介绍:1. 引言引言部分将对整篇文章进行概括性的介绍,包括混凝土行业现状及前景的背景和重要性。
混凝土的技术发展与创新混凝土是目前建筑领域中最为常用的材料之一,其在建筑结构、道路和基础设施等领域中发挥着重要的作用。
随着科学技术的不断进步和建筑工艺的不断改进,混凝土的技术也在不断发展与创新。
本文将探讨混凝土技术的发展历程以及相关的创新成果。
一、混凝土技术的发展历程混凝土技术可追溯到古代文明时期,例如古埃及和古罗马时期都使用了一种类似于现代混凝土的材料。
然而,直到19世纪末和20世纪初,混凝土技术才经历了重大的突破和发展。
其中最重要的一项进展是水泥的发明和广泛应用,水泥是混凝土中的主要胶凝材料。
随着工业化进程的加速和科学技术的进步,混凝土技术经历了多个阶段的发展。
在20世纪初,混凝土成为一种广泛应用于建筑物结构中的常规材料。
20世纪中期,预应力混凝土技术的引入使得建筑物的跨度和高度得以进一步延伸。
此外,20世纪后期出现的高性能混凝土和自修复混凝土等新材料,为建筑工程提供了更高的耐久性和可持续性。
二、混凝土技术的创新成果1. 高性能混凝土高性能混凝土是指具有更高强度、更好的耐久性和更低渗透性的混凝土。
通过精心调配原材料和采用先进的施工工艺,高性能混凝土能够满足复杂结构和高强度要求的建筑项目。
近年来,一些新型的补充材料和施工技术被引入到高性能混凝土中,以进一步提升其性能。
例如,使用高性能矿物掺合料替代部分水泥可以降低碳排放并提高混凝土的抗裂性能。
此外,纳米材料的引入也可以改善混凝土的力学性能和耐久性。
2. 自修复混凝土自修复混凝土是一种具有自愈合能力的材料,能够在受损后自行修复裂缝。
这一技术的引入为混凝土结构的维护和修复提供了全新的解决方案。
自修复混凝土的原理是在混凝土中引入微胶囊或微管,当裂缝出现时,微胶囊中的修复剂会被释放出来填充裂缝。
修复剂可以是水泥浆、树脂或其他材料。
通过自修复混凝土,建筑结构的使用寿命和安全性能都得到了提高。
3. 印刷混凝土技术印刷混凝土技术是一种新型的建筑施工方法,通过使用特殊的混凝土打印机,将混凝土层层堆积而成建筑物或构件。
混凝土结构在建筑工程中的应用与发展引言混凝土作为一种重要的建筑材料,在现代建筑工程中扮演着重要的角色。
它具有强度高、耐久性好、施工性能优越等特点,因此广泛应用于各种建筑结构中。
本文将探讨混凝土结构在建筑工程中的应用与发展。
一、混凝土结构的优势混凝土结构相比其他建筑材料有着明显的优势。
首先,混凝土的强度高,可以承受大的荷载。
其次,混凝土的耐久性好,能够经受长期的使用和外界环境的侵蚀。
此外,混凝土材料的可塑性也使得建筑师能够灵活地设计各种形态的建筑结构。
最后,混凝土的施工性能优越,能够适应各种施工环境和需求。
二、混凝土结构在住宅建筑中的应用混凝土结构在住宅建筑中的应用十分广泛。
例如,混凝土板楼是现代城市中常见的住宅形式之一。
混凝土结构的板楼具有结构稳定、隔音效果好等特点,能够满足大量人口密集地区的住房需求。
此外,混凝土还可以用于构建别墅、豪宅等高档住宅,其稳固性和耐久性能够满足富人对房屋品质的要求。
三、混凝土结构在商业建筑中的应用混凝土结构在商业建筑中也有广泛的应用。
例如,写字楼、购物中心、酒店等大型商业建筑通常采用混凝土结构。
混凝土能够承受大的荷载,适应大空间的设计需要,同时也能够提供良好的隔音效果和防火性能。
在商业建筑中,混凝土结构的使用不仅能够保证建筑的安全性,还能够提供舒适和高效的使用体验。
四、混凝土结构在公共建筑中的应用混凝土结构在公共建筑中也有着重要的应用。
例如,学校、医院、图书馆等公共建筑通常采用混凝土结构。
混凝土结构可以满足这些建筑的使用需求,同时也能够提供一个安全、舒适的学习和工作环境。
混凝土结构的耐久性和可塑性也使得公共建筑能够更好地适应未来的发展和改造需求。
五、混凝土结构的发展趋势随着科技的不断进步,混凝土结构也在不断发展。
一方面,新型的混凝土材料不断涌现,如高性能混凝土、自修复混凝土等,这些新材料能够进一步提高混凝土结构的性能和耐久性。
另一方面,混凝土结构在设计和构造上也有了新的突破,例如采用预制构件、模块化设计等等。
混凝土结构施工工艺的创新与应用一、引言混凝土结构施工工艺的创新与应用对于建筑行业的发展起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步,新型材料和工艺的应用正在不断涌现,推动着混凝土结构施工工艺的创新与应用。
本文将从多个角度探讨混凝土结构施工工艺的创新与应用,探讨这一领域的最新动态和未来发展方向。
二、材料的创新与应用混凝土结构施工工艺的创新离不开新型材料的不断涌现和应用。
在传统的混凝土结构中,水泥、石子和砂子是主要的材料。
然而,随着科技的进步,新型材料如高性能混凝土、纤维增强混凝土和自修复混凝土等开始被广泛应用。
这些新材料的使用使得混凝土结构施工工艺更加先进、高效和耐久。
三、施工方法的创新与应用与传统的混凝土结构施工工艺相比,现代施工方法的出现使得施工效率得到了极大的提高。
例如,先进的模板技术和预制模块化施工方法,不仅减少了施工过程中的人力和时间成本,还提高了施工质量和工程可控性。
此外,还有一些辅助施工设备的应用,如自动喷涂机、泵送设备和电缆葡萄架等,进一步提高了混凝土结构施工的效率和质量。
四、施工工艺的创新与应用在传统的施工工艺中,混凝土的浇筑、振捣和养护是重要的环节。
而随着科技的进步,施工工艺得到了很大的改进和应用。
例如,采用振动触发器对混凝土进行振动,不仅提高了混凝土的密实性,还减少了劳动强度。
此外,采用无人机进行空中喷洒和软硬一体化施工方法的使用,进一步提高了施工效率和质量。
五、施工管理的创新与应用与传统的混凝土结构施工工艺相比,现代施工管理的创新与应用更加注重施工过程的全面监控和数据收集。
采用先进的施工管理系统,可以实时监测施工进度、质量和安全等各个方面的情况。
此外,还可以通过数据分析提供实时建议和决策支持,进一步提高施工工艺的效果和可控性。
六、环境保护的创新与应用混凝土结构施工工艺的创新与应用还应注重环境保护。
随着对环境问题的日益关注,传统施工方法中的混凝土浇筑所带来的大量废弃物和二氧化碳排放已经成为不可忽视的问题。
新型混凝土材料研究与应用一、引言混凝土是目前建筑领域最常用的材料之一,但是传统混凝土在耐久性、抗裂性和环境友好性方面存在一些限制。
为了克服这些问题,并满足当今建筑技术和环保要求的发展,研究人员一直努力寻找和开发新型混凝土材料。
本文将深入探讨新型混凝土材料的研究和应用,介绍其中的一些重要方面并分享我的观点和理解。
二、高性能混凝土1. 强化混凝土的力学性能传统混凝土的强度和耐久性受到局限,为了克服这些问题,高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)成为了研究的焦点。
HPC通过对混凝土材料的配比和制备工艺进行优化,能够显著提高强度、抗裂性和耐久性。
在研究中,添加一些特殊材料比如硅溶胶、高性能纤维增强材料以及化学添加剂能够进一步改善HPC的性能。
2. 超高性能混凝土超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,简称UHPC)是一种相对于HPC更为先进的混凝土材料。
UHPC采用了更高的水胶比、更细的骨料和更优化的混合配比,使得它具有更高的强度和更好的耐久性。
晶体掺合料的引入、纳米技术的应用以及特殊的施工工艺也是实现UHPC高性能的关键。
三、可持续混凝土1. 绿色混凝土传统混凝土生产过程中会产生大量的温室气体排放和混凝土废弃物。
为了降低对环境的不良影响,研究人员开始关注绿色混凝土的研究与应用。
绿色混凝土通过使用可再生材料、工业废料和粉煤灰等回收材料,减少温室气体排放和资源浪费。
采用粉料掺合料替代部分水泥也是绿色混凝土的一种重要方法。
2. 自修复混凝土混凝土在使用过程中容易出现龟裂和损伤,这些问题会直接影响混凝土结构的强度和耐久性。
为了解决这个问题,自修复混凝土成为一种备受关注的新型材料。
自修复混凝土通过在混凝土内部引入微生物、纳米颗粒或多孔材料等,当混凝土出现龟裂时,这些材料可以自动修复裂缝,保持混凝土的完整性。
四、纳米混凝土纳米混凝土是指将纳米材料引入到混凝土中,以影响混凝土的微观结构和性能。
混凝土新材料及其结构的发展及应用混凝土新材料及其结构的发展及应用1.概述混凝土是有填充料、胶凝材料以及各种外加剂组成的复合材料。
并具有取材方便、常温下凝结固化、易于浇筑成型、经济实惠、耐高温性能好、水中生成强度、耐水性能好、维修要求低等优点,至今已成为世界上用量最大、用途最广的材料,成为现代工程结构首选材料。
同时也存在致命弱点,抗拉强度远小于抗压强度,在应用和解决问题的过程中,混凝土结构经历了素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土,素混凝土被称为第一代混凝土而预应力混凝土则被称为第三代混凝土。
随着社会发展以及人们对资源、环境、施工、使用及性能更进一步的需求,例如恶劣环境、高层大跨重载化、经济合理等。
在不断的研究和实验过程中混凝土结构的材料在原有的基础上有了很大的发展。
2新材料及其结构的发展2.1纤维混凝土纤维混凝土的出现是现代建筑材料发展中的一大进步,它与钢筋混凝土、预应力混凝土的出现有同等的重大意义。
,把短纤维均匀地分散在混凝土中来改善普通混凝土的脆性。
纤维混凝土的抗拉强度要比普通混凝土高2/3。
最初使用的纤维材料是石棉纤维,近些年来又采用其它纤维材料,其中钢纤维和玻璃纤维性能最好,最有发展前途。
钢纤维作为增强材料时,其弹性模量比普通混凝土高4倍,其韧性可达一般普通混凝土的30倍以上。
而玻璃纤维的强度相当于高碳冷拔钢丝的强度,约为2500~2500MPa。
目前,各国除了研制纤维混凝土以外,又研究在纤维混凝土中再配以普通钢筋,这样除了明显地增强抗拉强度以外,对抗爆结构更有显著的效果,能大大提高混凝土的抗爆裂强度,并可减少混凝土的飞散速度。
纤维配筋混凝土构件,还可代替普通混凝土构件中的箍筋和辅助钢筋,这对立体结构、落壁空间结构极为有利。
2.1.1技术原理纤维混凝土是指掺加短钢纤维或合成纤维作为增强材料的混凝土,钢纤维的掺入能显著提高混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗疲劳特性及耐久性;合成纤维的掺入可提高混凝土的韧性,特别是可以阻断混凝土内部毛细管通道,因而减少混凝土暴露面的水分蒸发,大大减少混凝土塑性裂缝和干缩裂缝。
2.1.2.原材料与配合比(1)原材料1)水泥:钢纤维混凝土应采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥;合成纤维混凝土优先采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥,根据工程需要,选择其他品种水泥;2)骨料:钢纤维混凝土不得使用海砂,粗骨料最大粒径不宜大于钢纤维长度的2/3;喷射钢纤维混凝土的骨料最大粒径不宜大于10mm;3)纤维:纤维的长度、长径比、表面性状、截面性能和力学性能等应符合国家有关标准的规定,并根据工程特点和制备混凝土的性能选择不同的纤维。
(2)配合比纤维混凝土的配合比设计应注意以下几点:1)钢纤维混凝土中的纤维体积率不宜小于0.35%,当采用抗拉强度不低于1000MPa的高强异形钢纤维时,钢纤维体积率不宜小于0.25%;各类工程钢纤维混凝土的钢纤维体积率选择范围应参照国家与有关标准。
控制混凝土早期收缩裂缝的合成纤维体积率宜为0.06%~0.12%。
2)纤维混凝土的最大胶凝材料用量不宜超过550kg/m3;喷射钢纤维混凝土的胶凝材料用量不宜小于380kg/m3。
2.1.3质量保证措施(1)纤维要选择合适的掺量,合成纤维会使混凝土强度降低,在同时满足抗裂性能和力学性能的前提下确定掺量,一般积率不超过0.12%。
(2)钢纤维或合成纤维掺量过多时,都会使坍落度损失增加,选择合适的掺量和调整配合比,使纤维的掺入对混凝土工作性不产生负面的影响;(3)纤维混凝土的轴心抗压强度、受压和受拉弹性模量、剪变模量、泊松比、线膨胀系数以及合成纤维轴心抗拉强度标准值和设计值可按《混凝土结构设计规范》GB50010的规定采用。
纤维体积率大于0.15%的合成纤维混凝土的上述指标应经试验确定。
2.1.4纤维混凝土的作用制造纤维混凝土主要使用具有一定长径比(即纤维的长度与直径的比值)的短纤维。
但有时也使用长纤维(如玻璃纤维无捻粗纱、聚丙烯纤化薄膜)或纤维制品(如玻璃纤维网格布、玻璃纤维毡)。
其抗拉极限强度可提高30~50%。
纤维在纤维混凝土中的主要作用,在于限制在外力作用下水泥基料中裂缝的扩展。
在受荷(拉、弯)初期,当配料合适并掺有适宜的高效减水剂时,水泥基料与纤维共同承受外力,而前者是外力的主要承受者;当基料发生开裂后,横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。
若纤维的体积掺量大于某一临界值,整个复合材料可继续承受较高的荷载并产生较大的变形,直到纤维被拉断或纤维从基料中被拨出,以致复合材料破坏。
与普通混凝土相比,纤维混凝土具有较高的抗拉与抗弯极限强度,尤以韧性提高的幅度为大。
2.2聚合物混凝土由于普通水泥混凝土抗拉张力低、脆性大、易开裂、耐化学腐蚀性差等缺点,将普通混凝土与聚合物按一定的比例混合起来的材料克服了以上缺点,具有强度高、耐腐蚀、耐磨、粘结力强等优点。
2.2.1聚合物浸渍混凝土(PIC)定义:将硬化干燥后的混凝土浸渍在可聚合的低分子单体或预聚体中,在单体或预聚体渗入混凝土中的孔隙后引发聚合所得到的聚合物混凝土复合材料。
原理:聚合物渗填于混凝土内部孔隙后,提高了混凝土的密实度,也增加了水泥石与骨料之间的粘结力。
原材料:液态单体:凡能被混凝土基材吸收,并能在其中聚合成为固体的液体原料,都可用于浸渍混凝土。
一般选用粘度低、沸点高、收缩率小、聚合方便、价廉而且应用广泛的原料,如甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等。
混凝土材料:任何类型混凝土不论其所用的水泥品种、掺和料或集料都可以成功地浸渍。
添加剂:稀释剂--可以降低粘度,提高浸渍渗透能力。
引发剂:采用热聚合时,应预先将引发剂混入单体中。
引发剂在浸渍时被吸附在基体表面,起激发聚合反应的作用。
交联剂:将线型聚合物转化成体型聚合物。
促进剂:降低引发剂的正常分解温度,以促使单体在常温下聚合。
性能:具有高强、低渗、耐腐蚀及高的抗、抗冲、耐磨等特性,其抗压强度可提高2~4倍,一般为100~150Mpa,最高可达到260Mpa 以上,抗拉强度可以提高到10~20Mpa,最高能达到240Mpa以上。
用途:要求高强度,高耐久性的特殊结构工程,如高压输气管、高压输液管、高压容器、海洋构筑物、原子能反应堆等工程2.2.2聚合物混凝土PC定义:以聚合物(树脂或单体)代替水泥作为胶结材料与骨料结合,浇筑后经养护聚合而成的一种混凝土成分:由合成树脂、粉料及天然砂、石配置而成。
原理:用树脂代替硅酸盐水泥,是谋求胶凝材料的强化及胶凝材料与骨料之间界面粘结力的提高。
性能:与普通混凝土相比,树脂混凝土具有强度高,耐化学腐蚀、耐磨、抗冻性好等有点,但硬化时收缩大,耐久性差。
用途:由于树脂成本高,目前仅用于特殊工程,如耐腐蚀性工程,修补混凝土构件及堵漏材料等。
此外树脂混凝土因其美观的外表,又称人造大理石,可以制成桌面、地面砖、浴缸等。
2.2.3聚合物水泥混凝土PCC定义:用聚合物乳液拌合水泥及粗、细骨料而制得的一种有机无机复合的混凝土材料。
(其中聚合物的硬化和水泥的水化、凝结硬化同时进行,最后二者相互胶合和填充,并与骨料胶结成为整体。
)成分:胶结材料=水泥+聚合物骨料:粗细骨料(卵石、碎石、河沙、碎沙、硅砂等)助剂:主要是稳定剂和消泡剂性质:聚合物的加入,使得混凝土的密实度有所提高,水泥石与骨料的粘结有所加强,其强度远不及浸渍混凝土那样显著,但与普通混凝土相比,在耐腐蚀性、耐磨性、耐冲击性等方面均有一定程度的改善。
用途:铺筑无缝地面、路面以及修补工程2.3智能混凝土智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分,使混凝土材料具有自感知、自适应、自修复特性的多功能材料,对环境变化具有感知和控制的功能。
2.3.1损伤自诊断混凝土自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。
普通的混凝土材料本身不具有自感应功能,但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能。
目前常用的材料组分有:聚合类、碳类、金属类和光纤。
其中最常用的是碳类、金属类和光纤。
下面主要介绍2种当前研究比较热门的损伤自诊断混凝土。
1)碳纤维智能混凝土碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。
在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性,而且其物理性能,尤其是电学性能也有明显的改善,可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。
将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中,可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。
通过观测,发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。
碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段,其电阻变化率随内部应力线性增加,当接近构件的极限荷载时,电阻逐渐增大,预示构件即将破坏。
而基准水泥基材料的导电性几乎无变化,直到临近破坏时,电阻变化率剧烈增大,反映了混凝土内部的应力一应变关系。
根据纤维混凝土的这一特性,通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态,可以实现对结构工作状态的在线监测.在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中,碳纤维混凝土本身就是传感器,可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。
试验发现,在水泥浆中掺加适量的碳纤维作为应变传感器,它的灵敏度远远高于一般的电阻应变片。
在疲劳试验中还发现,无论在拉伸或是压缩状态下,碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低。
因此,可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。
通过标定这种自感应混凝土,研究人员决定阻抗和载重之间的关系,由此可确定以自感应混凝土修筑的公路上的车辆方位、载重和速度等参数,为交通管理的智能化提供材料基础。
碳纤维混凝土除具有压敏性外,还具有温敏性,即温度变化引起电阻变化(温阻性)及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电性(Seebeck效应)。
试验表明,在最高温度为70℃,最大温差为15℃的范围内,温差电动势(E)与温差t之间具有良好稳定的线性关系。
当碳纤维掺量达到一临界值时,其温差电动势率有极大值,且敏感性较高,因此可以利用这种材料实现对建筑物内部和周围环境变化的实时监控;也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警报警器等可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。
碳纤维混凝土除自感应功能外,还可应用于工业防静电构造。
公路路面、机场跑道等处的化雪除冰。
钢筋混凝土结构中的钢筋阴极保护。
住宅及养殖场的电热结构等。
2)光纤传感智能混凝土光纤传感智能混凝土,即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列,探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化,并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。
光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响,如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。