浅谈纤维增强水泥基复合材料
（卢静娴）一、什么是纤维增强水泥基复合材料？
纤维增强水泥基复合材料是由水泥净浆、砂浆或水泥混凝土作基材，以非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。纤维在其中起着阻止水泥基体中微裂缝的扩展和跨越裂缝承受拉应力的作用，因而使复合材料的抗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、纤维增强水泥基复合材料有哪些特质？（主要指力学性能）
纤维增强水泥基复合材料具有抗裂、大延性、高韧性、抗冲击、抗渗、抗剪、耐高温、耐腐蚀、良好的化学稳定性和优越的能量吸收能力，在减小混凝土裂缝、提高混凝土耐久性、改善混凝土脆性破坏、电学性能等方面都起了重要作用。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。
1.抗拉强度
内部缺陷是水泥基复合材料破坏的主要因素，任意分布的短切纤维在复合材料硬化过程中改变了其内部结构，减少了内部缺陷，提高了材料的连续性。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。
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。宏观上看，当基体材料受到应力作用产生微裂缝后，纤维能够承担因基体开裂转移给它的应力，基体收缩产生的能量被高强度、低弹性模量的纤维所吸收，有效增加了材料的韧性，提高了其初裂强度、延迟了裂缝的产生，同时，纤维的乱向分布还有助于减弱水泥基复合材料的塑性收缩及冷冻时的张力。
3．抗渗性
内部孔隙率、孔分布和孔特征是影响水泥基复合材料抗渗性的主要因素。以纤维作为增强材料，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。
4．抗冲击及抗变形能力
在纤维增强水泥基复合材料受拉（弯）时，即使基材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。在水泥基复合材料中加入聚丙烯、玻璃等纤维的研究表明，纤维的加入，可作为一种有效的水泥基复合材料温差补偿抗裂手段。
三、用于增强水泥基复合材料的纤维主要有哪些？
目前，常用于增强水泥基复合材料的纤维，主要包括钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等。
1．钢纤维增强水泥基复合材料
钢纤维是发展最早的一种增强用水泥基复合材料纤维。早在1910 年美国 Porter 就提出了把钢纤维均匀地撒入混凝土中以强化材料的设想，随后俄国学者伏·波·涅克拉索夫首先提出了钢纤维增强混凝土的概念。1963 年美国Romuldi等发表了一系列研究成果，从理论上阐述了钢纤维对水泥基复合材料的增强机理。我国对钢纤维的应用研究相对于其它几种纤维也比较早。赵国藩等人出版的《钢纤维混凝土结构》中，对组成材料与工艺特性、基本性能、结构强度计算、抗剪承载力计算、复杂应力下钢纤维混凝土的性能和计算、正常使用极限状态验算方法以及其应用施工等内容都作了较完整的说明。目前，钢纤维水泥基复合材料因其具有高抗拉强度和弹性模量而得到广泛应用，但其价格较贵、比重大且在基体中不易于分散。
2.碳纤维增强水泥基复合材料
碳纤维是 20 世纪 60 年代开发研制的一种高性能纤维，具有超高的抗拉强度和弹性模量、化学性质稳定、与水泥基复合材料粘结良好等优点。与钢纤维相比较，碳纤维具有胜过钢材的刚度和强度的优良性能，碳纤维体积掺量为 3%的水泥基复合材料与基准水泥基复合材料相比，弹性模量增加 2倍，拉伸强度增加5倍。邓家才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。碳纤维的主要缺点是价格昂贵，最近几年开发的沥青基短碳纤维已使它们的价格大为下降，但是与其它纤维比较，其价格仍然高得多，限制了其应用。
3.玻璃纤维增强水泥基复合材料
玻璃纤维因其具有抗拉强度高、弹性模量高的特点，被广泛用于铺设水泥基复合材料路面等方面，在 20 世纪 70 年代，玻璃纤维在混凝土中的应用就已实现了工业化，但关于玻璃纤维混凝土的物理性能方面开展的研究较少，这是因为玻璃纤维水泥基复合材料在新拌水泥基复合材料中不易乱向分散且易受损伤，从而降低了材料强度，同时也存在污染环境的问题。此外，由于玻璃纤维在水泥基复合材料高碱相中容易损坏，暴露于大气中一段时间以后，其强度和韧性会有大幅度下降。纤维水泥基复合材料会由早期的高强度、高韧性向普通水泥基复合材料退化，长期使用时会使得水泥基复合材料强度下降。目前，玻璃纤维水泥基复合材料多应用于结构加固等方面。
4．合成纤维增强水泥基复合材料
合成纤维成本不高，结构和性能可变度大，具有较高的性价比，20 世纪 80 年代以来，在国外已得到了广泛的研究和应用。在国内，合成纤维增强水泥基复合材料技术开发也有一定的发展，上海市建筑科学研究院与上海市合成纤维研究所及上海石油化工公司共同合作，研究并成功地开发了能有效控制非结构裂缝的合成纤维混凝土，经上海东方明珠电视塔、地铁 1号线、石化总厂及 8 万人体育场等重大工程的实际应用，都取得了满意的效果。目前用于增强水泥基复合材料的合成纤维有：聚酯类纤维、聚酰胺类纤维（尼龙）、聚乙烯类纤维、聚丙烯纤维等。其中聚丙烯纤维耐酸碱，干湿态纤维强度无变化、比重小，价格便宜，与水泥的结合性较好，能减少水泥基复合材料原生裂隙尺度，增强其抗裂能力，积极有效地改善其耐久性，且工作机理简单，适用性广泛，在工程界受到了越来越多的关注。
5．天然植物纤维增强水泥基复合材料
使用天然植物纤维作为水泥增强材料始于 20世纪初期，当时是用它制成木浆纤维来代替石棉以生产纤维水泥板。进入20世纪80年代以来，资源短缺，能源匮乏，生态环境恶化等诸多问题的出现使得人们对天然植物纤维这类可再生、无污染材料产生极大兴趣和关注，由此就提出了环境协调材料的概念。世界各国尤其一些发展中国家也由此开始热衷于研究和开发使用天然植物纤维作水泥砂浆的增强材料，以探索用植物纤维增强水泥来制作廉价的建房材料。
四、纤维增强水泥基复合材料的大致发展及简单展望是怎样的？
随着科技的进步，人们对纤维的机理研究不断深入,纤维的品种和应用领域不断拓展。20世纪初至30年代,石棉水泥制品在世界范围内已形成一门产业;20世纪中叶,研发出钢纤维和玻璃纤维,并逐渐将其应用于水泥基材料中,如钢纤维混凝土、玻璃纤维增强水泥板等;60年代中期,美国Goldfein对人造合成纤维(尼龙纤维、聚丙烯纤维等)增强水泥砂浆进行了探索性研究;80年代初期,美国大力开发合成纤维增强混凝土,如尼龙纤维增强混凝土、聚丙烯纤维增强混凝土等,并在实际工程中得到广泛应用;21世纪初期,不少发展中国家致力于研究用植物纤维增强材制造价格低廉的纤维水泥制品,并取得了阶段性进展。未来,纤维增强水泥基复合材料的发展方向之一是实现纤维材料的绿色化（“绿色”纤维是指以天然可再生物质或工业废弃物为原料,生产过程无污染,可自然降解为无污染的能在自然界中再次循环利用的小分子产物的纤维。）,这是保护生态环境、实现建材行业可持续发展的客观要求。
幻灯片20 RPC 产品与普通混凝土产品性能比较 材料 强 度 寿 命 重 量 质量及外观 施工性能 C40 等级低，需配筋承受拉应力。 寿命短，经常更换，维护费用高。 重。 生产过程造成质量不稳定，外观尺寸不宜保证，易掉角、开裂、破边，不易造型，外观差。 重量大，运输 安装成本大。 RPC 等级高，抗拉强度高，不配受力钢筋。 寿命长，耐久性好，几乎无维护费用。 盖板重量减轻50%以上，挡板重量减轻67%以上。 工业化生产，质量稳定，尺寸规整，不易掉角、开裂破边，易于造型，外观美观。 轻，易于运输，可钻孔、切割，施工方便，运输安装成本低。 幻灯片21 RPC 工程实例 二、活性粉末水泥基材料的制备、配合比及特性
幻灯片22 RPC 工程实例 二、活性粉末水泥基材料的制备、配合比及特性 幻灯片23 三、活性粉末水泥基材料的工程应用 ● 预制产品结构 ● 预应力结构 ● 抗震结构领域 3、特性 高强度、高安全性和可靠性。RPC 材料抗压强度为高强混凝土的2-4倍，抗折强度为高强混凝土的4-6倍，抗冲击能力强，断裂韧性好。 高耐久性。 RPC 材料性能指标长期稳定，抗渗性指标、600次快速抗冻融指标、氯离子渗透性指标等耐久性参数远高于普通混凝土。 轻质。同样承载力下，RPC 构件重量仅为普通混凝土的1/2～1/3左右，大大降低了桥面的二期载重。 3、特性 质量稳定、易于造型、外形美观。RPC 产品质量稳定可靠，外形尺寸规整统一。无粗骨料，易于造型，可根据用户需求制出多种造型和花纹，外观效果好。 使用寿命长、长期效益显著。RPC 属无机非金属材料，无老化问题。产品寿命可达200年以上，使用过程中无须维护，长期经济效益显著。 工程造价低。通过合理的设计，充分发挥材料特性，工程造价可与普通混凝土持平甚至略有降低。
水泥混凝土路面板块修补问题，一直以来未能得到很好的解决，其根本问题之一就是修补材料的性能不理想。用于水泥混凝土路面板块修补的材料必须符合以下技术要求： ①快硬高早强：路面修补与普通混凝土路面施工不同，一般说来需要修补的混凝土路面大多都是正在使用的道路，不允许长时间封闭交通。因此，修补材料必须具有迅速硬化的性能，使修补路面短时间内达到开放交通的强度要求。 ②收缩小：水泥混凝土路面修补，新老混凝土的结合部位往往是最薄弱的环节。造成新老混凝土结合不好的重要原因之一就是新拌混凝土的收缩。收缩会产生收缩应力，从而将新老混凝土在薄弱的结合部位拉开。因此，修补材料必须控制好收缩率。 ③具有一定粘性：要提高新老混凝土结合部位的粘结性，就要求修补材料本身具有一定的粘性。 ④后期性能稳定，强度发展与老混凝土基本同步：修补材料的后期强度发展速度应与老混凝土基本一致，不得出现强度衰减，但也不要强度发展太快，致使新老混凝土力学性能差异太大，影响路面的整体性能。 ⑤耐磨性高，耐久性好 ⑥施工和易性好 当前，对于水泥混凝土路面板块的修补材料及修补工艺研究众多，研制出的快速修补材料种类繁多，根据国内外的快速修补材料的使用方法和材料组成将这些材料分为三种：快硬水泥、快硬混凝土、水泥混凝土快速修补剂。它们分别通过水泥品种的选择、加入混凝土掺和料和添加混凝土外加剂达到混凝土快硬早强的目的。根据相关资料研究表明，现已开发出来可用于水泥混凝土路面修补的特种修补材料主要有以下几种： 1）用于快速修补的快硬水泥 ①快硬硅酸盐水泥 ②高铝水泥 ③快硬硫铝酸盐、铁铝酸盐水泥和氟铝酸盐水泥 ④高铝水泥和普硅水泥 ⑤磷酸盐水泥 ⑥碱硅水泥 2）快速修补混凝土 ①硅灰混凝土 ②偏高岭土混凝土 ③纤维增强混凝土和聚合物混凝土 聚合物混凝土(或砂浆)以其良好的抗冲击性、耐磨性、抗渗透性，粘结强度和抵抗混凝土塑性收缩应变等性能成为薄层快速修补混凝土(砂浆)的首选，国内学者对此进行了大量的研究，并取得了丰硕的成果。国内各单位相继研制出各种聚合物混凝土、聚合物改性混凝土、纤维混凝土、掺外加剂、掺合料混凝土、几种修补材料复合的水泥混凝土及修补砂浆等等。具体见表1-1。
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
水泥混凝土 水泥混凝土 ? 混凝土材料组成（了解） 由水泥及粗细集料和水按适当比例混合，需要时掺入适宜外加剂、掺合料等配制而成。? 普通混凝土概念（了解） 水泥和水发生化学反应生成具备胶凝作用的水化物，将集料颗粒紧密粘结一起，经过 一定凝结、硬化时间后形成人造石材，成为混凝土。其中水泥起胶凝和填充作用，集料起 骨架和密实作用。? 混凝土技术性质 ? 混凝土工作性（了解） 新拌混凝土的工作性又称和易性，是指混凝土具有流动性、可塑性、稳定性和易密性 等几方面的综合性能。 ? 常用混凝土拌和物工作性的测定方法有坍落度仪法和维勃仪法二种。 ? 混凝土工作性检测方法原理及评定方法 坍落度仪法操作原理（熟悉） 将待测混凝土拌和物以规定的方式分三层装入标准坍落度圆锥筒中，每层按要求扦捣25次，多余拌和物用镘刀刮平。随后提起圆锥筒，在重力作用下混凝土会自动坍落。测出筒高与坍落后混凝土试件最高点之间的高差（以mm计），作为试验结果之一，称之为坍 落度。 ▊混凝土工作性评价方法（熟悉） 评价混凝土工作性的指标有棍度、含砂情况、粘聚性和保水性。 棍度：按扦捣混凝土拌和物时的容易程度评定，分 “上”、“中”、“下”三级。 “上”：表示扦捣容易； “中”：表示扦捣时稍有石子阻滞现象；“下”：表示很难扦捣。 含砂情况：按拌和物外观含砂多少而评定，分“多”、 “中”、“少”三级。 “多”：表示镘刀抹面时，一二次即使拌和物表面
平整无蜂窝； “中”：表示抹五、六次才可以使表面平整无蜂窝；“少”：表示抹面困难，不易 抹平，有空隙及石子 外露现象。 粘聚性：观测拌和物各成分相互粘聚情况，评定方 法是用捣棒在已坍落的混凝土侧面轻打，如锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好；如锥体 突然倒坍、部分崩裂或发生石子离析现象，表示粘聚性不好。 保水性：指水分从拌和物中析出情况，分“多量”、 “少量”、“无”三级评定。 多量：表示提起坍落度筒后，有较多水分从底部析 出； 少量：表示提起坍落度筒后，有少量水从底部析出；无：表示提起坍落度筒后，没 有水份从底部析出。▼（2）维勃仪法（了解） 按坍落度试验相同的操作方法将拌和物装填到放在维勃稠度仪上的圆锥筒中，提起圆 锥筒后，将一透明圆盘扣在混凝土拌和物上。开启振动台，同时开始计时，当透明圆盘底 面被水泥浆布满的瞬间停止计时，并关闭振动台。以这一过程所需的时间作为维勃试验的 结果，以秒计。维勃时间愈长，混凝土拌和物坍落度就愈小。 维勃仪法适用于集料公称最大粒径不大于31.5mm及维勃时间在5-30s之间的干稠性 混凝土。▊影响混凝土工作性的因素（熟悉） 分为内因和外因两大类。外因主要是指施工环境条件，包括外界环境、气温、湿度、 风力大小以及时间等。内因包括原材料特性、单位用水量、水灰比和砂率等方面。 1）原材料特性 ·水泥品种和细度将会影响混凝土拌和物的工作性； ·粗集料的颗粒形状也能影响混凝土工作性；·使用外加剂会显著改善混凝土工作性。 2）单位用水量 ·单位用水量的多少决定了混凝土拌和物中水泥浆的数量。在组成材料一定的情况下，拌和物的流动性随单位用水量的增加而加大。
浅谈水泥基渗透结晶型防水材料的应用 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
浅谈“水泥基渗透结晶型防水材料”的应用摘要：随着人们环境保护意识的逐步提高，无机环保型防水材料应用范围越来越广，“水泥基渗透结晶型防水材料”已逐渐成为地下混凝土结构防水堵漏工程的主要新型防水材料。国家主管部门为提高各地对该产品的认识，加速产品的市场推广应用，于二00二年颁布了国标GB18445-2001，同年，为适应工程需要，又在国标GB50208-2002《地下防水工程质量验收规范》中明确了验收标准。 关键词：水泥渗透结晶型防水材料应用范围 一、要发挥防水材料防水和堵漏的共用性 渗透结晶型防水材料属于刚性防水材料，它具有其它材料难以比拟的二次抗渗性以及与结构的相融性。众所周知，混凝土结构最大的缺点就是开裂，结构的开裂就会带来渗漏，特别是地下工程，由于长期处于地下水的侵蚀和包围中，一旦开裂，渗漏特别严重。现在混凝土结构施工通过添加外加剂虽然能有效地控制结构前期的开裂，但是，结构在振动荷载、失水和降温引起的沉降、干缩和老化作用下产生的开裂渗漏是不能预期的，而防水的目的应该是针对结构后期开裂带来的渗漏，是一种预防性的措施，也就是说，怎样预防混凝土结构因不确定因素造成的开裂渗漏才是防水施工具有的实际意义。而因施工等原因造成的蜂窝状结构、钢筋孔产生的渗漏水现象，在结构形成的初期渗漏就开始了，这时的治理被习惯性称为堵漏施工。无论是防水还是堵漏施工都要对结构起到补强的作用，只有结构得到了补强，才能延缓渗漏的再次发生。 不妨举个实例，在浙江某会展中心的地下外墙防水施工中，因混凝土结构本身出现一些问题，基面蜂窝状情况比较严重，要返工事实上不太可能。施工单位在征得甲方、设计、监理等各方面认可后，果断采用“水泥基渗透结晶型防水材
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 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%；
水泥是混凝土重要原材料，水泥的质量和性能对混凝土具有重要影响。了解一些水泥方便的 知识对混凝土生产是十分必要的。 （1）水泥细度 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，规范要求其比表面积不小于300m2/kg，其他品种的水泥细度用筛余表示，其80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大 于30%。由于水泥标准尽规定细度的下限，造成目前水泥普遍偏细，很多水泥比表面积都超 过350m2/kg，有的甚至超过350m2/kg。水泥磨的太细，造成其需水量增加，与外加剂相容 性差，外加剂用量也相应增加，生产的混凝土坍落度损失加大。水泥细度偏细，水泥水化速 度快，水化热过快释放，给混凝土温控带来难度，温度裂缝的几率增加。早期强度的过快增长，造成后期强度增长不足，甚至有强度倒缩现象。因此，水泥细度太细，对混凝土工作性、强度、耐久性都是不利的，国家相关标准应控制水泥比表面积不超过350m2/kg，这是很有必 要的。 （2）水泥碱含量 水泥中碱含量增加，其需水量也相应增加，与外加剂相容性变差，混凝土开裂敏感性增加， 不利于耐久性控制。但水泥碱含量也不是越低越好，其碱含量不足也会造成与外加剂适应性差，混凝土坍落度损失大，外加剂用量稍高于饱和点，混凝土容易出现泌水、离析。因此， 水泥适宜碱含量以Na2O当量为0.4%～0.6%。 （3）水泥异常凝结 1.水泥快凝。水泥中C3A含量高或活性高，水泥中的硫酸盐不难满足正常凝结需要时，C3A 快速水化造成水泥在45min内凝结，这种现象称为快凝。 2.水泥闪凝。水泥中石膏掺量很低或可溶性石膏很低，不能抑制C3A的快速水化，造成水泥 瞬间凝结，同时有水化放热现象，称为闪凝。 3.水泥假凝。水泥中C3A含量低或活性降低，而水泥中半水石膏含量偏多，浆体中钙离子和 硫酸根离子浓度达到饱和形成一定量的二水石膏晶体，使浆体稠度增加，流动度降低，这种 现象称为假凝。假凝与快凝和闪凝的区别是没有水化放热现象。 （4）水泥与外加剂相容性 在混凝土中添加一定量的外加剂，其拌合物的流动性、坍落度保持能力良好，无离析、泌水 现象，即外加剂与水泥相容性好。反之，出现外加剂用量高，混凝土用水量偏高或流动性和 坍落度保持能力降低，以及异常凝结，则二者相容性差。水泥中C3A含量对外加剂影响很大，当C3A含量超过9%时，与外加剂相容性明显降低。石膏形态、品种不同，其溶解度也不相同，溶解度的差异造成外加剂与水泥相容性差异。此外，外加剂某些组分如木钙对无水石膏、磷石膏的溶解度有影响，造成相容性差。水泥的碱含量偏高或偏低，混凝土用水量增加，与 外加剂适应性变差。 生产中，应加强水泥与外加剂适应性检验，可使用净浆流动度试验或直接使用C30生产配合 比进行混凝土试验，观察混凝土用水量、流动性、保坍性，发现问题及时查找原因，采用相 应对策预防混凝土质量事故。
钢纤维增强水泥基复合材料的研究进展 唐猛 （材料科学与工程学院，无机非金属材料专业，12材1,201214030116） 摘要： 纤维增强水泥基复合材料是由水泥净浆、砂浆或水泥混凝土作基材,以非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。和钢材、木材等其它的建筑材料比较，社会上应用范围最大的建筑材料是水泥砂浆、混凝土等水泥复合材料，具有耐久耐磨、不易燃烧、成本低廉、抗压能力强、稳定安全等优点，但水泥复合材料也有着严重的缺点，例如：容易断裂外、加剂影响混凝土质量、自重大、抗拉强度低、对基础要求高、养护周期长、影响建筑速度、施工过程对结构影响较大、韧性差等等。目前，掺加一定的纤维在水泥复合材料中，是在建筑工业界逐渐推广的水泥复合材料的增强手段。而钢纤维水泥基复合材料的影响现在抗拉、抗弯、抗剪强度和耐久性等方面，对抗压强度的提高效果不明显。钢纤维混凝土是将一种由短的不连续的且有一定长径比的钢纤维均匀乱向地分散于普通水泥混凝土中所构成的复合材料。与普通水泥混凝土相比，强度和重量的比值增大；另外，抗裂性、抗变形性、抗剪切性、抗疲劳性等都有明显的提高。 关键词：水泥基复合材料;钢纤维；混杂纤维;增强作用。 1.钢纤维在水泥基复合材料中的作用及其增强机理 1.1钢纤维在水泥基复合材料中的作用 纤维加入水泥基材有三个主要作用[1]： （1）使水泥基材抗拉强度得以保证或提高； （2）在水泥基材中有阻断作用； （3）水泥基材的形变能力得到提高 因为水泥基材的极限延伸率远小于纤维增强材料,所以在拉力作用下,水泥基材在达到其极限延伸率时发生开裂。在纤维增强水泥基复合材料中纤维的主要作用在于吸收水泥基材开裂时释放的能量,并因而阻止基材中裂缝的扩展。水泥基材中出现裂缝后,纤维可以与基材脱黏而从基材中拔出、或在应力达到最大值时拉断、或跨越裂缝承受拉力，使复合材料的抗拉强度得到提高。 1.2钢纤维混凝土增强机理的基本理论[2] 主要有两种思想对纤维增强复合材料产生重要影响：一种是复合力学理论；另一种是纤维间距理论(或称为纤维阻裂理论)。 1.2.1 纤维间距理论 纤维间距理论是由线弹性断裂力学来说明纤维对于裂缝发生和发展的约束作用，这个理论认为要想使混凝土这样本身带有内部缺陷的脆性材料提高抗拉强
一、引言 水泥基渗透结晶型防水材料,自上世纪八十年代进入中国市场以来，经历了几番风雨，几多忧喜。由于产品价格的问题，渗透深度的争议，产品真伪的辨别，国标存在不足的呼声等等原因，导致了水泥基渗透结晶型防水材料在我国的推广应用出现了一种十分奇特而令人难以理解的现状：一方面是内地中小城市的建设、设计、施工单位仍然把它当作一种极富神秘色彩的新型建筑防水材料，甚至对它还缺乏一种基本的概念性的了解，另一方面却是沿海大中城市已经在铺天盖地大范围地使用这种材料，甚至于达到了滥用的程度[1]；一方面是原有知名品牌的产品价格居高难下，产品大多只能使用在资金情况良好的重点工程项目上，另一方面却是真假难辨的超低价格产品在全国范围内招摇过市，严重损害了水泥基渗透结晶型防水材料在市场上应有的口碑与影响；一方面是地铁、隧道、桥梁等大型工程项目对水泥基渗透结晶型防水材料质量效果的交口称赞（如北京、上海的地铁项目，南京、厦门的隧道项目，珠海、长江公路大桥项目等），另一方面却是不少城市的地下人防工程虽使用了水泥基渗透结晶型防水材料，但渗水泛潮现象突出，建设和施工单位的怨声载道（如天津、南京、深圳的个别项目）。 水泥基渗透结晶型防水材料在国内的使用已经有二十多年的历史了，GB18445-2001在国内的实施也已经有五年了[2]，
甚至已经在操作产品国家标准的修订和完善事宜了，但人们对水泥基渗透结晶型防水材料的认识还有很大局限。专业报刊杂志上，经常有对于水泥基渗透结晶型防水材料的研究应用方面的论文，个别期刊几乎是每期内都出现这样的文章，但如果做个有心人去搜集整理一下这些文章，你就会发现，此类文章不外乎三个方面的内容：第一是试验报告性质的文章，往往出自于大学或专业科研单位的研究人员之手，有理论，有数据，有图表，研究性强，对市场推广、施工应用没有实质性指导意义；第二是施工方案性质的文章，标题几乎千篇一律《水泥基渗透结晶型防水材料在×××项目中的应用》，产品概念性介绍必备，施工步骤齐全，养护、验收叙述到位，恰到好处地对企业和产品起到了广告宣传的作用，文章和产品说明书大同小异[3]；第三是呼吁提示性质的文章（比如笔者的几篇拙作），对于产品的性能问题、渗透问题、效果问题、检测问题、价格问题，甚至国家标准的不合理性问题等等，都提出了这样那样的质疑，有些问题尖锐而有针对性，一旦能够解决，对水泥基渗透结晶型防水材料的市场发展大有好处（比如薛绍祖老师的《水泥基渗透结晶型防水材料国标亟待修订和完善》等文章）。二、课题研究的目的和意义 通过对水泥基材料性能现状的调研，可以发现，目前我国对水泥基材料的抗渗、防水的研究开发工作还远落后于工程应用。就此，我们提出了问题，希望可以找寻切实可行的方法来改善水泥基材料性
高性能水泥基复合材料的性能分析及应用研究概述 发表时间：2019-04-02T11:08:48.373Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：夏春强 [导读] 关系到整个建筑的施工和质量。本文主要针对水泥基复合材料的性能和应用进行分析。 胜利油田营海集团山东东营 257087 摘要:我国建筑业正处于快速发展时期，为提高建筑施工质量，保障建筑使用性能，各种新材料和新工艺不断引入到建筑行业，水泥是建筑施工中使用最多的材料之一，关系到整个建筑的施工和质量。本文主要针对水泥基复合材料的性能和应用进行分析。 关键词：水泥基复合材料；性能；应用 引言 21世纪以来，科学技术高速发展，社会时代飞速进步，伴随着环境恶化、资源紧缺和能源危机问题日益凸显。这些问题的出现对人类的可持续发展提出了新的挑战，同样也对我们材料科学提出了更高的要求。因此，高性能水泥基复合材料的出现和应用将会存在巨大潜力。 1水泥基复合材料的发展 混凝土作为一种力学性能优良的建筑材料，已广泛应用于在土木工程的各个领域。但其仍存在以下两方面的问题:1)由混凝土开裂引起的耐久性问题。结构中的混凝土往往处于裂缝状态。裂缝的形成会引起钢筋锈蚀，降低混凝土的承载能力。同时，外界的有害影响也会侵入结构部件内部，降低结构的耐久性能。2)极端荷载条件下的脆性破坏问题。已有的研究工作表明，在爆炸与冲击等高速动荷载作用下，混凝土材料往往呈现脆性破坏模式，导致结构破坏具有突然性，不利于人员避险。同时混凝土材料失效时会产生飞散的破片从而对结构内部的人员与设备造成伤害。混凝土材料在正常工作荷载下的开裂及在高速动荷载作用下的破碎与剥落的原因在于其本身断裂韧性和抗拉强度的不足。因此，有必要采用一定的方法改善和优化混凝土材料的力学性能，增加其断裂韧性，从而提高其抗拉强度。 近年来，国内展开了对水泥复合材料材料的研究，徐世烺团队的研究成果具有代表性，该团队定义了一种超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)，使用的纤维体积掺量不超过2．5%，并且硬化后具有应变-硬化的特性。UHTCC在直接拉伸荷载条件下可以观察到多条细小的裂纹，通过测量可发现达到峰值应力时，对应的裂缝宽度能稳定在100μm以内，对应极限拉应变达到3%以上。对纤维体积掺量为2%的PVA-水泥复合材料进行单轴抗压应力-应变曲线分析。结果显示，PVA-水泥复合材料的极限压缩应变(强度下降到峰值应力的20%时对应的应变)是混凝土的5～10倍，峰值应变是混凝土的4～7倍，由此可显示出PVA-水泥复合材料极强的压缩韧性;通过单轴抗拉伸试验，三点/四点弯曲试验和单轴压缩试验探究了UHTCC的力学性能，试验结果证实了UHTCC在不同破坏荷载作用下会通过产生多缝消散能量，具有明显的延性，不会发生脆性破坏，具有良好的整体性。此外，对低收缩率的水泥复合材料单轴抗拉伸、抗压缩性能、弹性模量及极限压缩应变等进行研究，试验结果表明该种水泥复合材料在拉伸时表现出明显的塑性变形，其极限应变、裂缝宽度都有明显的改善;采用快速冻结法将高韧性水泥复合材料与混凝土和砂浆的抗冻融性能进行对比，并且还深入探究了国产PVA纤维与进口PVA纤维对水泥复合材料抗冻融性能的影响，通过300次冻融循环试验，发现国产PVA-水泥复合材料的质量损失率要比进口PVA-水泥复合材料高1%左右。 2水泥基复合材料基本性能 纤维增强水泥基材料一般可划分为变形硬化和变形软化两类，其中变形硬化材料又可细分为应变硬化和应变软化。应变硬化材料具有裂缝形成后的材料强度会大于初裂强度，试件应变均匀且多缝开裂的典型特点。UHTCC材料在直接拉伸和弯曲荷载作用下均表现出应变硬化材料的受力和变形特点。 水泥基复合材料在单轴拉伸试验过程中表现出应变硬化的本构特性，极限抗拉强度可稳定达到6.0MPa，峰值拉应变接近3.6%；且该材料裂缝无害化分散能力突出，即便在峰值荷载作用下，裂缝宽度仍可以有效控制在100μm以内，有些甚至可以控制在50μm以内。 水泥基复合材料的压缩性能试验研究表明，在水泥基体材料中添加适当比例的纤维能改善材料的应力应变关系，使其具有的开裂后的荷载承受能力、压缩韧性和塑性变形性能明显优于混凝土。水泥基复合材料和混凝土的多轴压缩试验发现，与普通混凝土相比，在侧向压力存在的情况下，强度和延性改善幅度更明显。 水泥基复合梁构件承受横向荷载作用时表现出应变硬化和多缝开裂的特点，但与直接拉伸性能并不完全相同。试件受弯出现第一条裂缝后，裂缝宽度可以稳定在非常细窄的水平，此时材料的开裂强度与单向开裂强度几乎相等。随荷载增加，在梁截面弯矩作用较大的范围内先后出现与初始裂缝宽度相当的大量细微裂缝，载荷达到峰值后，某条微裂缝开始局部扩展导致试件失效破坏，破坏时刻材料的极限抗弯强度约为开裂强度的五倍。 3水泥基复合材料研究现状 3.1对矿物掺合料的研究 矿物掺合料，是为了改善混凝土工作性能，节约用水量，调节混凝土强度等级，而在混凝土拌合时掺入天然的或人工的能够改善混凝土力学性能和工作性能的粉状矿物质。活性掺合料是在掺入减水剂的情况下，能够增加新拌混凝土的工作性能，并能提高混凝土的力学性能和耐久性。在高强混凝土中掺入适量的硅灰，在一定程度上增强了混凝土的抗压强度和抗折强度。硅灰能够显著改善混凝土的工作性和耐久性，过量的硅灰的自收缩性大，会降低混凝土的抗压强度。超细石灰石粉具有微集料效应，微显核效应等，能够促进C3S的水化，显著提高混凝土抗压强度。超细高含硅质矿粉增强了集料与胶结料界面的粘结力。通过研究指出，掺10%粉煤灰或矿渣粉不会影响低水胶比浆体的水化进程，粉煤灰对水化进程的延缓效果要优于同等掺量的矿渣粉。双掺超细磨粉煤灰和硅灰能够显著提高混凝土的早期强度。以上研究表明，不同的矿物掺合料单掺、双掺和三掺作用机理不一样，对抗压强度的影响也就会产生不同。矿物掺合料的掺入可以替代部分水泥，降低成本，最根本的是可以降低水化热，优化孔洞结构，增强各相间的粘结，从而提高强度。矿物掺合料在降低水泥水化热的同时，也对水泥水化起到一定促进作用。 3.2对纤维掺量的研究 通过纤维技术与混凝土技术结合，可研制出能够改善混凝土力学性能，提高土建工程质量的高性能混凝土。不同纤维对于混凝土的作用不同，影响程度也不同。例如，钢纤维对于机场、大坝、高速公路等工程可起到抗渗、防裂、抗冲击和抗折性能，合成纤维可以起到预
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
第24卷 第6期2002年6月 武 汉 理 工 大 学 学 报 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY V ol.24 No.6 Jun.2002 文章编号:1671-4431(2002)06-0015-04 高性能纤维增强水泥基复合材料的研究 王悦辉 谢永贤 林宗寿 涂成厚 (武汉理工大学) 摘 要: 介绍了在高性能蒸养水泥中掺入钢纤维制备出高性能水泥基复合材料的研究结果。研究了水灰比(W/C)、砂灰比(S/C)、钢纤维掺量对水泥基复合材料性能的影响;并用XRD 、SEM 分析其微观结构和形貌。试验结果表明:将钢纤维掺入到高性能蒸养水泥中并采用适当的工艺,可制备出抗压强度达133M Pa ,抗折强度达24.5M Pa 的高性能水泥基复合材料。 关键词: 高性能蒸养水泥; 钢纤维; 复合材料中图分类号: T U 5 文献标识码: A 收稿日期:2001-11-20.作者简介:王悦辉(1974-),女,硕士;武汉,武汉理工大学材料学院(430070). 高性能混凝土是当今混凝土材料的发展趋势,降低混凝土结构物能源、资源的消耗,减少污染以获得可持续发展的环境,也正成为混凝土界关注的热点。虽然高性能混凝土的抗压强度比普通混凝土成倍提高,但抗折强度却提高很少,表现为脆性显著增大。为了改善混凝土的脆性,通常在混凝土中掺入钢纤维,制成钢纤维混凝土,改善混凝土的脆性。钢纤维混凝土具有抗拉、抗折强度高,弯曲韧性、抗冲击耐疲劳、阻裂限缩能力优异等特点,在工程中得到广泛的应用,取得了良好的技术经济效果。 钢纤维混凝土是以混凝土为基体,非连续的短纤维作为增强材料所构成的水泥基复合材料,钢纤维在混凝土中各向随机分布,跨越混凝土中存在的微细裂隙,并对裂隙产生约束作用,阻止裂隙扩展,从而达到增强的作用。其增强效果主要取决于钢纤维的尺寸,基体的粘结强度及掺量。前两者可由选用的钢纤维原材料来确定,钢纤维的掺量太小增强效果不明显,太大则不易搅拌分散。钢纤维虽然能大大提高混凝土的抗拉强度和韧性,但对混凝土的抗压强度影响较小。而由本试验制得的高性能水泥基材料,在水泥中掺入超细矿渣,具有良好的火山灰效应和微粒充填效应,能改善混凝土的密实性,提高抗压强度和抗渗性。在实验中应用以下基本原理配制超高性能混凝土: (1)去除混凝土中原有的粗骨料,从而消除粗骨料和水泥浆体之间的薄弱界面,增加了整个基体的均质性;(2)以多元粉体细颗粒优化级配,提高整个基体的堆积密度;(3)通过掺加微细的钢纤维,增强韧性;(4)优化搅拌、成型和养护制度;(5)采用外掺硬石膏的蒸养水泥,进一步提高制品强度。 1 试验研究 1.1 试验原材料 (1)水泥 试验用水泥采用作者已研究开发的高性能蒸养水泥[1]。其最佳配比如表1所示。(2)细集料 标准砂,粒径0.25～0.65mm 。(3)减水剂 采用UNF5高效减水剂,掺量为1.0%。(4)钢纤维 选用东洲钢纤维发展公司生产的冷板型钢纤维,见表2。试验用配比见表3、表4、表5、表6。1.2 试件制备 钢纤维在水泥砂浆中的分散、搅拌工艺:采用先干后湿的搅拌工艺,水和高效减水剂混合均匀,按配比将水泥、砂、钢纤维加入到水泥胶砂搅拌机内干搅2min;加入水和高效减水剂湿拌10min,达到钢纤维在水泥砂浆中均匀分散的目的。这种方法可避免钢纤维尚未分散即被水泥砂浆包裹成钢纤球现象。
浅谈水泥基渗透结晶型防水涂料施工技术 发表时间：2018-03-08T10:03:58.573Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第29期作者：刘勇1，2 [导读] 知道了水泥基渗透结晶型防水涂料的基本原理以及详细的施工工艺流程，希望借此给同行提供一个参考。 1.南京市市政管理处南京 210000； 2.南京市市政工程质量安全监督站南京 210000 摘要：本文介绍了水泥基渗透结晶型防水涂料的施工工艺，从材料特点、工艺流程、注意事项、等方面进行了详细的论述，旨在指导施工技术人员正确掌握该防水涂料施工工艺，保证工程防水施工质量。 关键词：水泥基渗透结晶型防水涂料；施工工艺；刚性防水 水泥基渗透结晶型防水涂料是一种含有特殊活性化学物质的以渗透结晶为主的无机防水材料，其施工后防水性能稳定，效果良好，因此，在地下工程、水工工程的刚性防水中得到了广泛的运用。 一、水泥基渗透结晶型防水涂料简介 水泥基渗透结晶型防水材料（英文缩写 CCCW）是涂在混凝土表面或内掺的一种水泥基材料。在有水存在的条件下，材料所含活性物质向混凝土内部渗透，并在孔隙和裂缝中形成不溶于水的长链状结晶，填充和封堵渗水的孔隙和裂缝，提高混凝土的防水抗渗能力。 二、施工工艺 基层处理→涂料配制→防水涂层施工→养护蓄水试验→防护层施工。 1、基层处理 （1）水泥浮浆。以刮除、凿除、磨光等方法彻底去除混凝土面的杂物和浮浆，并清洗混凝土基面，使防水涂料能与其密合。 （2）施工缝。施工缝处的蜂窝及水泥乳杂物的沉积，容易形成漏水，应沿着施工缝将新混凝土凿成U型槽，并使用基层处理剂进行修补、抹平、压实。 （3）蜂窝。在混凝土表面发现蜂窝时，将蜂窝及其四周松脱物打除，并用基层处理剂填实、抹平。 （4）油污。灰尘、油脂及铁锈会影响防水涂料的接合性能，尤其是油脂会形成隔膜而阻碍防水涂料的渗透作用，因此，必须清除干净。清水模板的脱膜剂因具有高度的疏水性及泼水性，亦会阻碍防水涂料的渗透作用，因此，在脱膜后需要用水清洗混凝土表面，必要时可用铁丝刷清理。 （5）模板拉杆的处理。须在拉杆周围挖掘U型槽，并在U型槽之较深处切断钢筋，并用基层处理剂填平，压实。 （6）渗漏部位。防水施工前，一切渗漏部位均须进行修补和封堵。 2、涂料配制 （1）涂刷施工时，粉料配合比为粉料∶水=5∶2（体积比），把计量过的粉料和水倒入搅拌器搅拌均匀，无搅拌设备时也可人工搅拌，但必须拌和均匀，调和至稠糊状，后放置10min~15min，如果使用电动搅拌器搅拌3min，即可使用； （2）喷涂施工时，粉料配合比为粉料∶水=5∶3（体积比），搅拌方法同（1）； （3）用于填实孔洞、U型槽半干料团体积配合比为粉料∶水=6∶1，拌和10s~15s，待混合料中出现固体块后使用； （4）水中可加入增强抗渗性、强度和附着力的增强剂； （5）严格做到随拌和随施工，搅拌后30min内用完，在此期间应不断搅拌混合料，严禁二次加水； （6）干撒施工前，按照分块面积计算粉料需用量并称量好备用。 3、防水涂层施工 （1）后浇带、底板等平面部位优先考虑干撒法，也可采用涂刷法；墙侧、柱侧等立面部位采用涂刷法或喷涂法。 （2）由于水泥基渗透结晶型防水涂料在混凝土中结晶形成过程的前提条件需要湿润，所以无论新浇筑的，还是旧有的混凝土都要用水浸透，但不能有明水。 （3）新浇筑的混凝土表面在浇筑20 h后方可使用该类防水涂料。 （4）混凝土浇筑后的24 h~72 h是使用该类涂料的最佳时段，因为这时基面仅需少量的预喷水。 （5）地下工程在保证尽快回填的情况下，迎土面允许拆模后即开始涂刷作业。 （6）涂刷作业可采用半硬的尼龙刷进行，涂刷时沿一个方向，涂刷完一小部分，再继续向四周扩大涂刷面积。一般要求涂刷2遍，横向涂刷1遍后（约1h~2h），按垂直方向进行第2遍涂刷，当第1遍涂料干燥过快时应浇水湿润后再进行第2遍涂料涂刷。 （7）喷涂施工时应采用专用喷枪，喷枪的喷嘴与基面的距离不应大于0.5m，以保证灰浆能喷进表面微孔或微裂纹中，尽可能做到垂直于基面喷涂，当作业场所受风力影响较大或喷枪位置不易调整时，喷涂应改为刷涂。 （8）干撒法应随施工随撒，在混凝土终凝前把水泥基渗透结晶型防水涂料装在细目筛子里进行撒布，完成撒料后可用木抹子适当加压抹面，不宜用铁抹子压光；对基础底板外防水则在基础垫层施工完，绑扎好底板钢筋后将粉料均匀撒布在混凝土垫层上，一般应在底板混凝土浇筑前30min内完成。 （9）采用总量控制法进行防水涂料用量的控制，即在固定的施工面积上给定所需材料均匀撒布或涂刷直到用完，一般涂料用量控制在1.2kg/m2~1.5kg/m2。 4、养护 （1）当CCCW涂层固化时（约2h）开始养护，养护时间不少于72h，每天洒水至少3次（天气热时，应增加喷水次数）或用潮湿的粗麻布覆盖。由于CCCW涂层在养护期需要与空气直接接触来确保渗透效果，故严禁采用不透气的塑料薄膜等材料直接覆盖在涂层上。（2）养护过程中，CCCW涂层必须避免雨水、大风、日晒、霜冻和泥浆的侵蚀。 （3）对用于存放液体的结构，如水池，应养护7d，在12~18d的完全固化期后方能投入使用。 （4）若空气流通条件差，如沉箱或小的封闭沉井，宜用风扇或鼓风设备送风，以保证涂料接触足够的空气。 （5）地下结构涂刷水泥基防水涂料36h后才能进行回填。如果涂刷后7d内回填，回填土必须湿润，以避免回填土从CCCW涂层中吸收