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。
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，聚乙烯醇纤维等。
3.1 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 年美国学者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。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、且在基体中不易于分散。
3.2 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。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。
3.3 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。气中一段时间后，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。
3.4 PVA纤维增强水泥基复合材料
PVA纤维是指聚乙烯醇纤维,也称之为维纶。以PVA为主要原料,运用新型纺丝工业开发制成的高强高弹模PVA纤维和水溶性PVA纤维,通常称为新型PVA纤维。
现阶段研究的PVA纤维不只增加强度,而且对混凝土还具有粘接性,使得耐震性和耐冲击性提高,混凝土的断裂和片状剥落现象这些弱点也难以发生。而且,具有防止水向混凝土内的浸入性质,防止混凝土中性化,对防止钢筋的腐蚀也有很大效果。
以玻璃纤维为增强材料的装饰混凝土建筑构件 基本技术要点（试行） 1．总则 1.1 为确保以玻璃纤维为增强材料的装饰混凝土建筑构件（以下简称构件） 的安全性、可靠性、耐久性和精美度，维护用户利益和行业声誉，特制订本技术 要点。 1.2 构件包括装饰混凝土墙板及其它装饰混凝土制品。 1.3 本技术要点为中国混凝土与水泥制品协会装饰混凝土分会从事构件制 造和安装的会员企业的基本技术要求，亦可作为用户招标采购的技术参考。 1.4 本技术要点试行期一年。 2．材料 2.1 耐碱玻璃纤维 2.1.1 构件必须使用耐碱玻璃纤维。耐碱玻璃纤维的品种有无捻粗纱、短 切纱、网格布和短切纱毡等。 2.1.2 耐碱玻璃纤维无捻粗纱和短切纱须符合行业标准《耐碱玻璃纤维无 捻粗纱》（JC/T572-2002）的规定；耐碱玻纤网格布须符合行业标准《耐碱玻璃 纤维网布》（JC/T841-2007）的规定。 2.1.3 耐碱玻璃纤维的氧化锆含量必须达到或高于以下标准： 高锆（H 型）耐碱玻璃纤维：16.5% 低锆（L 型）耐碱玻璃纤维：14.5% 2.1.4 用硅酸盐水泥制作构件时，应当使用高锆耐碱玻璃纤维；用低碱度 硫铝酸盐水泥制作构件时，可使用低锆耐碱玻璃纤维。 2.1.5 氧化锆含量低于14.5%，或不含氧化锆、仅仅在表面做耐碱涂覆层 的玻璃纤维不是耐碱玻璃纤维，不可以用于构件中。 2.1.6 耐碱玻璃纤维还须满足以下指标： （1）Ca(OH)2 溶液浸泡的强度保留率不小于75%；SIC 实验剩余强度≥350MPa。（2）线密度极限偏差±10%，变异系数不大于6%。 （3）含水率小于0.2%。 （4）浸润剂含量为0.8%～2.0%。 （5）断裂强度不小于0.25N/tex。 （6）硬挺度不小于120mm。中国混凝土与水泥制品协会装饰混凝土分会 2 （7）悬垂度不大于50mm。 此外，玻纤还应具备良好的集束性和可切割性，易于构件的生产操作。 2.2 水泥 2.2.1 通用硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥可用于构 件。 2.2.2 通用硅酸盐水泥包括：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐 水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。通用硅酸盐 水泥须符合国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）的规定。
最近几场高技术局部战争都已表明，对弱小落后的国家来讲，提高军事工程防护等级及抗打击能力非常重要。随着精确制导武器、新型钻地弹等开始在高技术战争中大量使用，对防护工程的威胁和破坏越来越大。另外，从这几场战争可以看出，机场、桥梁及重要交通设施已成为战争初期受打击的对象。因此，迫切需要研制开发具有高防护等级及战时快速抢修能力的新材料。本文主要介绍高强超高强混凝土、MDF水泥材料、DSP水泥混凝土、RPC活性粉末混凝土、土聚水泥材料及磷酸盐水泥混凝土几种新型水泥基复合材料，并分析这些材料在军事防护工程和抢修抢建工程的应用前景。 一、防护工程用新型水泥基材料 (一)高强、超高强混凝土 随着高效减水剂及活性掺合料在混凝土工程中的应用，混凝土的强度等级得到了很大程度的提高。目前，配制IOOMPa以上的混凝土对我们来说已经不是一件难事。如80年代，军队××和地方××大学合作，在某基地成功进行了宽13m，高21m的防护大门施工，其抗压强度达到88．4MPa。又如，部队××学院与地方××大学合作研究的高抗爆水泥基复合材料不但具有高抗压强度，还具有很好的韧性和抗爆性。这些高强、超高强混凝土的开发使用大大提高了我军军事工程的防护等级。实现混凝土高强化的途径可见图l。 (二)无宏观缺陷水泥材料(MDF) 无宏观缺陷水泥材料(Macrodefect-free Cements，简称为MDF材料)，是1979年英国化学工业公司和牛津大学最早开始研究的。MDF的抗压强度高达300MPa，抗弯强度150MPa，抗拉强度可达140MPa，弹性模量达50GPa，这是传统的水泥胶凝材料无法比拟的。MDF的原材料中90％-99％是高标号的硅酸盐水泥或铝酸盐水泥，4％-7％的水溶性树脂，水灰比一般在0．20以下。由于低水灰比，要使各种组成材料均匀混合，必须采用强力式高效剪切搅拌机，成型时则采用热压工艺。 (三)DSP材料 DSP(DensitiedSystems containing homogeneous]y arranged，ultrafine Particles 超细粒子均匀排列·密实填充体系)作为新材料，最早是由Bache详细阐述的。DSP材料的基体由两方面组成，一是粒度由0．5-100 In范围的密实填充颗粒；二是均匀排列的超细粒子，其粒度由5oX到0．5 I-t,In，排列在比较粗的粒子之间的空隙中。 由于分散剂使相邻颗粒之间表面力的连接作用得到消除，使粘性物质的应力场降的很低。DSP混凝土的抗压强度通常在120-150MPa之间。 (四)活性粉末混凝土(RPC) RPC材料是由法国Bouygues开发的，是一种性能近似陶瓷的新型材料。其原料为细石英砂、水泥、磨细石英粉、硅灰、细钢纤维、高效减水剂等，取消粗集料，各级粒子尺寸范围小，而相邻级的平均粒径却相差较大。这种新型的材料根据最大密实度理论，使各种颗粒达到最大密实化。选取的是传统的原材料和传统的混凝土成型工艺。RPC混凝土的抗压强度高达680MPa，抗弯强度为45-102MPa，断裂能30 O00J／m2。由于该材料孔隙率极低，因而具有高耐久性能。 RPC材料分为RPC200和RPC800两种型号。由RPC800制作的保护板具有优异的抗冲击性能。 二、战时快速抢修抢建用新型水泥基材料 (一)快硬硫铝酸盐水泥 快硬硫铝酸盐水泥是以铝质原料，石灰质原料和石膏，经适量配合后，煅烧成含有无水硫酸钙的熟料，再掺人适量石膏共同磨细而制成。此水泥的凝结时间比较快，初凝小于15rain，终凝小于20rain。该水泥混凝土一天强度值比快硬硅酸盐水泥高3倍左右，突出
玻璃纤维增强水泥抗弯性能试验方法 1.范围 本试验方法适用于测定抗碱玻璃纤维增强水泥净浆或砂浆（GRC）的抗弯性能，包括抗弯比例极限强度（LOP）及抗弯强度（MOR），本试验实施细则是遵照国标GB/T 15231.3－94规范要求撰写。 2.仪器 2.1 电子万能试验机：量程10kN，精度1％。 2.2 游标卡尺：精度为0.1mm。 3.试验条件 试验在20±5℃室内进行。 4.制作试件 4.1 试件尺寸 试件长250 mm，宽50 mm，厚10 mm。若试件厚度大于10 mm，则长 度为厚度的20倍再加50 mm。若制品不能按规定尺寸切割出试件时，可 以把上述的20倍改为16—20倍。 4.2试件数量 从600mm×600mm×10mm的试验板中部切取试件，每组6块。试件表面平 整且上下两面平行。 4.3养护条件 试件在温度20±3℃，相对湿度80％以上，充分湿润养护26天，再在通 风良好的常温室内气干48小时后进行试验。 5.试验步骤 5.1 对于厚度为10 mm的试件，跨度为210mm，若试件的厚度大于10 mm时， 跨度为厚度的20倍。当试件不能按规定尺寸截取时，试件的跨度可以是 厚度的16—20倍。 5.2 试件的支撑及加荷方式如图1所示。 5.3 每组6块试件中，3块加荷于试件正面，另三块加荷于反面，以2—5mm/min 的速度加荷，直至破坏，并由函数记录出荷载一挠度曲线。 5.4 测量每一件已破坏试件的宽度和厚度如下：测量破坏区的宽度（避开破坏 截面），精确到0.25 mm。沿宽度两端分别测其厚度，精确度到0.1mm，并取其平均值。若破坏区发生在中间小跨之外，则舍弃该试件。 6. 结果计算与评定
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%；
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
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
Foshan University 复合材料课程 (课程论文) 玻璃纤维增强水泥的应用 学院： 专业班级： 学号： 学生姓名：
玻璃纤维增强水泥的应用 摘要本文主要介绍玻璃纤维增强水泥的应用。 关键词:玻璃纤维增强水泥；应用 Application of Glass Fiber Reinforced Cement Abstract :This paper mainly introduces the application of glass fiber reinforced cement. Keywords: Glass fiber reinforced cement；application 玻璃纤维增强水泥，简称GRC，来源于欧美技术，是将抗碱玻璃纤维、水泥、砂等其他复合材料按一定配比搅拌，在模具内浇灌成型。GRC与普通水泥相比，具有较高的抗挠强度、抗冲强度、抗拉强度、轻质化以及耐火性能好等特点，解决了传统水泥的不足，保证了水泥的韧性和强度。目前，GRC的生产工艺比较多，生产出的产品造型丰富，质感多样，被广泛应用在国内外各具特色的建筑中，还运用于水利、水上工程及海上应用。 1 建筑 1.1 GRC轻质隔墙板 GRC轻质隔墙板是一种轻质高强的新型建筑材料,主要原材料为水泥、粉煤灰及增强材料，具有轻质、大块、空心、利废、性能优异、不需煅烧、工艺简单、无需抹灰、成本较低、施工效率高、适用性强等特点, 是建筑物非承重部位替代粘土砖的最佳材料，符合国家禁止使用粘土砖的规定, 符合墙体材料发展方向, 具有强大的生命力。 但因CRC 轻质隔墙板安装在建筑物非承重部位，所需安装部位都是大跨度沉降变形最大，抗荷载能力最弱的地方，由于轻质隔墙板企口槽是拼装连接和表面光滑的特殊性，很容易造成板与板连结处、板与门窗连结处出现裂缝，集中荷载时会引起轻质墙板震动变形，发生裂缝和空鼓，这是现阶段该应用领域所面临的难题。应用接缝互锁连接新技术，改变生产工艺等措施可以有效地解决纵向分裂等问题。 比起传统砌块墙，GRC轻质隔墙板的优势主要体现在：1.增加使用面积；2.降低综合造价； 3.加快工期进度。因此，适用于高层、超高层框架及框剪结构建筑的内隔墙, 还适用于一般框架住宅内隔墙, 旧建筑的返修与装修, 特别适用于厨房、浴室、卫生间的隔墙和电梯井、通风道、管道井、垃圾道等围护结构。 1.2 GRC饰构件 GRC构件采用特种低碱水泥与特种玻璃纤维复合材料经过多种工序精制而成，其具有高强度、抗老化、质量轻、成型多样化、施工简单、耐火、耐候化、耐酸碱等优点。与混凝土、天然石材
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
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
玻璃纤维增强水泥耐久性分析与应用 建筑行业在我国城镇化建设中成为国民经济的支柱产业，建筑材料制品是建筑业重要的物资基础。装饰工程新材料新工艺，除了具有传统材料的优良性质，新型装饰材料还具有较为明显的安装省工省时、节能环保等优势。作为内墙装饰材料的玻璃纤维增强水泥板，具有比传统材料更为优异性能的一类材料。具有体重轻、易粘结、安装速度快、防火、保护生态环境、节约能源、减少污染、有利于提高建筑综合效益的特点与作用。 玻璃纤维增强水泥是以玻璃纤维为增强材料，以水泥净浆或水泥砂浆为基体而形成的一种复合材料。它不但具有优良的抗拉、抗弯、抗冲击性能，还具有抗裂性好、重量轻、易模性好、加工方便、不怕潮、不燃烧等优点。然而玻璃纤维增强水泥的耐久性问题一直是限制其在更大范围内使用的主要原因之一。因此，对玻璃纤维增强水泥长期性能下降机理及耐久性改善措施研究十分必要。 玻璃纤维增强水泥长期性能降低的机理 国内外学者曾提出：水泥水化产生的Ca(OH)与玻璃纤维相互作用生成新的物质，从而造成对玻璃纤维的侵蚀，导致了玻璃纤维丧失抗拉强度。结晶压力概念认为，玻璃纤维裂缝和缺陷中，水泥水化物晶体生长时产生的结晶压力是玻璃纤维强度下降的重要原因之一。应力侵蚀概念认为，应力侵蚀主要由于玻璃纤维表面存在缺陷，水、蒸汽和水泥水化物等均可在缺陷端部造成应力集中，使缺陷扩展，从而使玻璃纤维收到侵蚀。玻璃纤维出来受Ca(OH)的化学侵蚀外，还可能收到水泥水化物的物理侵蚀，即水泥水化物的结晶生长对玻璃纤维起破坏作用。 玻璃纤维增强水泥长期技能下降的机理主要包括： 1、水泥水化后孔溶液中的OH离子对玻璃纤维硅氧骨架（-Si-O-Si-）的侵蚀，即典型的化 学侵蚀机理。 2、由于界面区Ca(OH)晶体生长所产生的压力造成的破坏。 3、玻璃单丝与水泥水化产物胶结处形成的应力集中原因。 4、水泥水化物填充了玻璃纤维间的空隙，是玻璃纤维的变形自由度下降，导致玻璃纤维增 强水泥的破坏。 玻璃纤维增强水泥耐久性改善 改变玻璃纤维化学成分 早起曾因普通玻璃纤维在碱性介质中强度迅速下降、变脆等原因造成了玻璃纤维增强水泥的研究、生产曾一度中断。20世纪60年代，采用在钠玻璃纤维中加入氧化锆的方法研制成了抗碱玻璃纤维，之后研制成名为“Cem—Fil”的抗碱玻璃纤维，这为在世界范围内玻璃纤维增强水泥材料的开发和应用起到了很大的推动作用。 使用碱玻璃纤维制成的玻璃纤维增强水泥耐久性好的原因，抗碱玻璃纤维是在玻璃纤维中增加ZrO2,TiO2等耐碱性较强的成分，这样在碱液作用下纤维表面自动形成保护膜，产生富锆、富钛现象，减缓侵蚀速率，提高纤维的耐碱性能，从而提高了玻璃纤维增强水泥的长期性能。 基体的改性 对基体的改性研究包括生产玻璃纤维增强水泥专用的低碱度水泥和使用掺合料或聚合物乳液对普通硅酸盐水泥进行改性两大类。 活性掺合料改善玻璃纤维增强水泥耐久性原因： 1、由于活性掺合料的加入取代了一部分普通硅酸盐水泥，降低了水泥用量，使Ca(OH)生 成量减少。 2、活性掺合料可与普通硅酸盐水泥水化产生的Ca(OH)发生二次反应，消耗了Ca(OH)，从 而使水泥碱度降低；Ca(OH)量的降低减少了OH离子对玻璃纤维的化学侵蚀，降低了
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
玻璃纤维增强水泥制品（GRC）及工艺 玻璃纤维增强水泥（Glass fiber Reinforced Cement，缩写为GRC）是以玻璃纤维为增强材料，以水泥净浆或水泥砂浆为基体而形成的一种复合材料。从1824年波特兰水泥问世以来，经历多次大的发展，以扩大用途与提高力学性能为主线:波特兰水泥→砂浆、混凝土→钢筋混凝土门（1850）→石棉水泥门（1900）→预应力混凝土（1929）→外加剂混凝土（1935）→聚合物水泥混凝土（20世纪50年代）→高强混凝土（20世纪70年代）→高性能混凝土（20世纪90年代）。纤维增强水泥基材料自石棉水泥到20世纪50年代的GRC（玻璃纤维水泥）、60年代的钢纤维水泥（SFRC)、80年代的碳纤维水泥（CFRC), 以至后来的纤维增强聚合物水泥，力学性能大幅度提高，用途随之扩大。 1.玻璃纤维增强水泥制品的特性 水泥的主要性质为其成本，适应性及压缩强度高。主要缺点为低的抗拉强度及脆性。因此如上所述，加入玻璃纤维可以改善水泥基材料的上述缺点。以玻璃纤维增强水泥的优点在于其制品远比钢筋增强水泥薄（典型的10cm以上），并具有较轻的组件能力。而钢筋混凝土必须有25mm或以上的保护层。玻璃纤维增强水泥在许多方面与普通钢筋混凝土相似，如耐候性、不燃烧、易维修、低热流动及耐腐蚀等。并且有若干胜过混凝土的优点，如具有高强度重量比，因此能用较薄截面；具有早期高抗冲击性能；易于成型至各种形状；易于与其他材料形成隔热半结构高强度组件；能用简单工具造型及切割；有广幅光滑表面可供使用。主要缺点是尚未允许用于承重结构。它能用于半结构性场合，如各种隔墙（帷幕墙），可与金属墙材及塑料墙材竞争。 1.1物理性能 密度 GRC材料的密度不受龄期的影响。一块1㎡、6cm厚的扁平板重约12kg，GRC 的重量轻于正常预制的混凝土板的20％。 收缩性及水分移动与所有水泥基材料相同，GRC的体积变化分两种方式：初步硬化时的不可逆收缩，为C／W的函数，而长期水分转移，是由温度正常变化所引起的。玻璃纤维增强对GRC的收缩量无影响，但基质中加人硅砂，作为硬度的补充物，以减少该两种收缩。砂／水泥越大，收缩量越小，而加人25％的砂于基质内，理论的极限收缩量可能为1.5cm/m。实用的GRC帷幕板在英国的天气状况下，水分移动只有此极限值的一半，但此值略大于普通混凝土的水分移动的2倍。若平板有保护膜，由于它限制GRC表层内水分的移动，收缩较小。 渗透性及凝结GRC可以阻止水的渗透，但有较低的蒸汽渗透性。因此，在正常使用状况下，不需要蒸汽隔断物。不过，在某些特殊情况下，诸如冷藏板，应该考虑可能层间凝结及在建筑中适当地方加装一种蒸汽阻绝物。 湿度及热流动与其他水泥基材料相同，GRC的热膨胀甚低，在温差为70℃时每m小于lmm。在英国，冷热状况变化很大，热膨胀及收缩可以相互抵消，因而可以减少整个尺寸的改变。在中东地区，炎热而干躁气候对GRC长期性能，与温带气候比较，影响很小，该材料可抵抗长时间零下温度及冻融状况的复杂循环。 耐化学性 GRC对化学腐蚀的抵抗力与混凝土相同，但比大多数混凝土或砂浆的孔隙率低，所以，GRC的抗化学腐蚀性能稍好。但对酸类及硫酸盐类抗腐蚀较差，要用特种水泥代替普通硅酸盐水泥作为GRC的基质材料。 防火性GRC完全不燃烧，在建筑物内部分散火势。有优良的不燃性和阻止火焰传播的性能，着火性的分类为一不易着火。 1.2耐久性
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。
玻璃纤维混凝土 玻璃纤维增强混凝土，有时也称为玻璃纤维增强水泥，是在水泥中掺入玻璃纤维而配制的复合材料。由于玻璃纤维的直径仅为5?20Nm,几乎与水泥颗粒接近，该种纤维所用结合材料为水泥浆,或者还掺入细砂，几乎不使用粒径较大的粗骨料。 玻璃纤维混凝土集轻质、高强和高韧性于一体。玻璃纤维混凝土的应用受玻璃纤维自身耐碱性较差的限制，随着耐碱玻璃纤维的发展而用途越来越广泛。目前，玻璃纤维混凝土主要用于非承重构件和半承重构件，其制品多为薄板型材料，可以制成外墙板、隔墙板、通风管道、阳台栏板、活动房屋、下水管道、流动售货亭、汽车站候车亭等。 1.耐碱玻璃纤维的基本要求； 耐碱玻璃纤维通过在配方中加入适量的错、钛等耐碱性能较好的元素，从而提高玻璃纤维的耐碱性腐蚀能力。 2.玻璃纤维混凝土的配合比设计； 玻璃纤维混凝土配合比设计方法与水泥砂浆基本相同，其配合比因施工方法的不同而不同，应通过试验确定满足工程要求的施工配合比。表15-92列出了玻璃纤维混凝土的参考配合比。 玻璃纤维混凝土参考配合比表15-92 注：可掺加适量增黏剂，如聚乙烯醇或甲基纤维素等，掺量根据试验确定,.一般为水泥用量的1 %?5%。 3.玻璃纤维混凝土的施工工艺； 玻璃纤维混凝土施工工艺与普通混凝土传统施工方法有较大不同。目前国内外所用施工技术主要有预拌成型法、压制成型法、注模成型法、直接喷涂法、喷射抽吸法、铺网一喷浆法、缠绕法等。 (1)预拌成型法 预拌成型法不需要特殊成型装置，搅拌采用强制式搅拌机。做法是：先在搅拌机中干拌水泥和砂，再将增黏剂溶于少量拌合水中，然后将短切玻璃纤维分散到有增黏剂的水中，最后与拌合水同时加入到水泥-砂的混合物中，边加边搅拌，直至均匀。拌好的混凝土料宜分层入模，每层厚度以不超过25mm为宜，并采用平板式振动器分层捣实。 由于可以灌入异型的模型，所以能够制作多种类型的制品，也适用于制作大型构件。 (2)压制成型法 釆用预拌成型法浇筑成型后，在模板的一面或两面釆用滤膜(如纤维毡、纸毡等)进行真空脱水过滤，以减少已成型混凝土中的水分，而使混凝土的强度提高，而且可以缩短脱模时间。由于釆用真空脱水，因