第一篇：基于國(guó)內(nèi)外水泥及水泥基材料發(fā)展研究

基于國(guó)內(nèi)外水泥及水泥基材料發(fā)展研究 當(dāng)今世界水泥工業(yè)的發(fā)展是以節(jié)能、降耗、環(huán)保為中心，走可持續(xù)發(fā)展的道路。與此相適應(yīng)，水泥及水泥基材料的研究也非常活躍，研究重點(diǎn)集中在生態(tài)水泥、先進(jìn)水泥基材料、低能耗水泥和水泥的高性能化、工業(yè)及城市廢棄物的資源化利用以及水泥制備及應(yīng)用等方面，這些研究所取得的成就有力地推動(dòng)了水泥材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。

新世紀(jì)國(guó)際水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是以節(jié)能、降耗、環(huán)保、改善水泥質(zhì)量和提高勞力生產(chǎn)率為中心，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和高效率節(jié)約化生產(chǎn)，走可持續(xù)發(fā)展的道路。研究的重點(diǎn)主要是圍繞水泥工業(yè)節(jié)能降耗、減少?gòu)S有害氣體(C02、S02和NOx等)排放以及低品位原燃料、工業(yè)廢棄物的資源化利用等方面，具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是國(guó)際水泥工業(yè)技術(shù)與裝備上新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)向著大型化、節(jié)能化以及自動(dòng)化方向發(fā)展，如高效預(yù)熱分解系統(tǒng)、第三代“控制流蓖板”和第四代“無(wú)漏料橫桿推動(dòng)”蓖式冷卻機(jī)、新型輥式磨及混壓機(jī)粉磨系統(tǒng)、自動(dòng)化控制及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新的熟料燒成方法如流態(tài)化床和噴騰爐燒成技術(shù)、高效除塵技術(shù)、炯?xì)饷摿虺夹g(shù)等的開發(fā)和應(yīng)用，使水泥工業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展期。二是水泥及水泥基材料的研究是以水泥的生態(tài)化制備、先進(jìn)水泥基材料、水泥的節(jié)能和高性能化、廢棄物出資源化利用以及水泥制備和應(yīng)用中的環(huán)境行為評(píng)價(jià)和改進(jìn)等方面為研究開發(fā)重點(diǎn)，兩者相輔相成，推動(dòng)了水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、水泥的生態(tài)化制備和生態(tài)水泥的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展越來越得到重視，自20世紀(jì)70年代開始，美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家就已研究和推進(jìn)廢棄物替代天然資源的工作，并在二次能源的資源化利用方面取得良好進(jìn)展。

生態(tài)水泥的研究也是目前水泥研究的熱點(diǎn)之一。生態(tài)水泥是一種新型的波特蘭水泥，其中含有20％左右的C11A7.CaCl2(代替C3A)，它適用于建造房屋、道路、橋梁和混凝土制品等。這種水泥的研制不僅解決了城市及工業(yè)垃圾處理問題，而且還通過垃圾的循環(huán)利用系統(tǒng)保護(hù)了環(huán)境。

二、先進(jìn)水泥基材料的研究

隨著建筑業(yè)、海洋業(yè)和交通業(yè)等的飛速發(fā)展，超高、超長(zhǎng)、超強(qiáng)和在各種嚴(yán)酷條件下使用建筑物的出現(xiàn)，對(duì)水泥與混凝土材料提出了更高的要求，高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命、低環(huán)境負(fù)荷是當(dāng)代水泥材料發(fā)展的主要方向。先進(jìn)水泥基材料以現(xiàn)代材料科學(xué)理論為指導(dǎo)，以未來膠凝材料為主要研究目標(biāo)，其目的是把傳統(tǒng)的水泥與混凝土材料推向高新技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行研究和開發(fā)。

三、以節(jié)能為中心低鈣水泥熟料體系的研究和開發(fā)

從水泥礦物著手開發(fā)節(jié)能型礦物體系，即低燒成溫度及易磨性好的礦物和礦物體系，是實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)節(jié)能、環(huán)保的有效技術(shù)途徑。因此，降低熟料組成中CaO的含量，即相應(yīng)增加低鈣貝利特礦物的含量，或引入新的水泥熟料礦物，可有效降低熟料燒成溫度，減少生料石灰石的用量，從而降低熟料燒成熱耗。

目前，國(guó)內(nèi)外已先后開發(fā)出了硅酸鹽體系等節(jié)能礦物體系。其中在承擔(dān)國(guó)家“九五”和“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目的研究工作中，由中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院研制、開發(fā)并應(yīng)用于國(guó)家重點(diǎn)工程的高貝利特水泥(即低熱硅酸鹽水泥)是近年來國(guó)內(nèi)外在水泥基材料研究的又一重大突破。該水泥與通用硅酸鹽水泥同屬硅酸鹽水泥體系，即熟料Ⅱ礦物也是由C3S、C2S、C3A和C4AF組成，兩者不同之處主要是：高貝利特水泥是以貝利特礦物(C2S)為主，其含量在50％左右。低熱硅酸鹽水泥的研制成功，在制備工藝技術(shù)上解決了C2S礦物的活化的高活性晶型的常溫穩(wěn)定這兩個(gè)國(guó)際難點(diǎn)，并首次實(shí)現(xiàn)了在水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)直接制備高活性的高性能低熱硅酸鹽水泥熟料。以硅酸二鈣為主導(dǎo)礦物的低熱硅酸鹽水泥在制備工藝上具有低資源能源消耗、低環(huán)境負(fù)荷和低綜合生產(chǎn)成本等特點(diǎn)，其燒成溫度為1350-C左右，比通用硅酸鹽水泥低100qC，燒成過程中C02、S02、NO等廢氣排放量降低10％以上；在水泥性能上，低熱硅酸鹽水泥28d抗壓強(qiáng)度與通用硅酸鹽水泥相當(dāng)，后期強(qiáng)度高出通用硅酸鹽水泥510MPa，而水泥的水化熱低于通用硅酸鹽水泥20％以上，實(shí)現(xiàn)了水泥的低熱、高強(qiáng)和高性能、此外，由于其熟料中的c3s和c3A含量低，因而低熱硅酸鹽水泥還具有優(yōu)異的抗硫酸鹽性能、抗折強(qiáng)度高，干縮低，耐磨性能好等特性，能很好地滿足高性能混凝土的高工作性、高強(qiáng)度和高耐久性三大技術(shù)要求，尤其適用于高性能混凝土、高強(qiáng)高性能混凝土、水工大體積混凝土的制備。

四、高膠凝性高鈣水泥熟料體系的研究．

“高性能水泥制備和應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”是國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)水泥的高性能化為研究目標(biāo)，主要圍繞以下三個(gè)方面開展研究工作：提高水泥熟料的膠凝性，提高性能；通過對(duì)了業(yè)廢棄物進(jìn)行合理的活化處理，開辟出能夠調(diào)節(jié)水泥性能的新的輔助膠凝組分，盡可能大量地取代水泥料；通過大幅度提高水泥應(yīng)用過程中的水泥基材料耐久性，延長(zhǎng)建筑物安全使用壽命，大幅度降低水泥的長(zhǎng)期需求量，建立由高膠凝性水泥熟料與低鈣的性能調(diào)節(jié)型材料共同構(gòu)成的強(qiáng)度與耐久性兼優(yōu)的高性能水泥材料新體系，實(shí)現(xiàn)水泥和水泥基材料的高性能化和生態(tài)化。高膠凝性水泥熟料體系的研究主要集中在CaO-Si02-A1203-Fez03體系硅酸鹽熟料礦物體系，主要技術(shù)路線在于提高熟料中C2s在含量至70％左右、通過摻雜技術(shù)實(shí)現(xiàn)新型干法水泥生產(chǎn)煙燒工藝條件下的燒成，以水泥熟料形成理論為依據(jù)，有效指導(dǎo)高膠凝性水泥熟料的制備過程。

通過前期大量的研究，高膠凝性高C3s含量硅酸鹽水泥熟料礦物體系的研究已取得以下方面的技術(shù)突破：建立了CaO-Si02-A1-03-Fez03體系高C2s熟料體系礦相匹配優(yōu)化理論和適用于實(shí)際水泥生產(chǎn)的熟料率值控制方法；建立了高膠凝性、高C3s不含過硅酸鹽水泥熟料礦物體系的摻雜理論和摻雜技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了針對(duì)硅酸鹽熟料體系的高溫?fù)诫s效應(yīng)和低溫礦化效果的差異，在此基礎(chǔ)上提出了實(shí)現(xiàn)高C3S含量硅酸鹽水泥熟料高膠凝化的多元復(fù)合摻雜理論；建立了C3S晶格畸變形成C3S在固溶體晶體高對(duì)稱性、實(shí)現(xiàn)礦物高度介穩(wěn)化和高活性的高膠凝化理論。目前已實(shí)現(xiàn)在工業(yè)化生產(chǎn)中，在熟料中C3S含量70％左右的情況下，熟料28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到70MPa以上。

五、工業(yè)廢棄物的資源化、無(wú)害化利用的研究

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程加快，每年都有大量的廢渣排放，主要有粉煤灰、爐渣、高爐礦渣、鋼渣、鋼渣、煤矸石、特種冶金渣、電石渣、鋰渣、堿渣等。為了保護(hù)環(huán)境、變廢為主和保持可持續(xù)發(fā)展，世界各國(guó)水泥學(xué)者已開展了大量的研究工作并將取得大量的研究成果應(yīng)用于水泥混凝土生產(chǎn)中，我國(guó)早在20世紀(jì)50年代就開始了對(duì)工業(yè)廢渣的利用研究，目前對(duì)量大面廣的一些工業(yè)廢渣如粉煤灰、礦渣等的綜合利用已經(jīng)形成了一系列相當(dāng)成熟的綜合利用技術(shù)，并已廣泛應(yīng)用于水泥生產(chǎn)、混凝土摻合料和混凝土制品中。

我國(guó)是水泥工為大國(guó)，水泥業(yè)作為我國(guó)基礎(chǔ)性原材料工業(yè)的支柱之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中具有舉足輕重的地位，雖每年水泥產(chǎn)量已達(dá)到8億以上。但目我國(guó)水泥工業(yè)仍然存在一系列問題；如企業(yè)平均規(guī)模小、結(jié)構(gòu)不合理、總體產(chǎn)品質(zhì)量較低、生產(chǎn)能源資源消耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重等等。在可持續(xù)發(fā)展已成為人類共識(shí)的今天，我國(guó)水泥及水泥基材料研究重點(diǎn)為：利用水泥工業(yè)可有效消化和降解廢棄物的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，加大對(duì)各種固體廢棄物的資源化利用；大力發(fā)展替代能源、資源或低品位原燃料在水泥產(chǎn)業(yè)的綜合利用技術(shù)；研究開發(fā)低能源資源消耗、低環(huán)境負(fù)荷及具性能特色的水泥。以實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)低污染、低排放，推進(jìn)水泥工業(yè)成為資源、環(huán)境與人類社會(huì)協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)體系。

第二篇：國(guó)內(nèi)外水泥及水泥基材料發(fā)展研究

新世紀(jì)國(guó)際水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是以節(jié)能、降耗、環(huán)保、改善水泥質(zhì)量和提高勞力生產(chǎn)率為中心，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和高效率節(jié)約化生產(chǎn)，走可持續(xù)發(fā)展的道路。研究的重點(diǎn)主要是圍繞水泥工業(yè)節(jié)能降耗、減少?gòu)S有害氣體（C02、S02和NOx等）排放以及低品位原燃料、工業(yè)廢棄物的資源化利用等方面，具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

一是國(guó)際水泥工業(yè)技術(shù)與裝備上新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)向著大型化、節(jié)能化以及自動(dòng)化方向發(fā)展，如高效預(yù)熱分解系統(tǒng)、第三代“控制流蓖板”和第四代“無(wú)漏料橫桿推動(dòng)”蓖式冷卻機(jī)、新型輥式磨及混壓機(jī)粉磨系統(tǒng)、自動(dòng)化控制及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新的熟料燒成方法如流態(tài)化床和噴騰爐燒成技術(shù)、高效除塵技術(shù)、炯?xì)饷摿虺夹g(shù)等的開發(fā)和應(yīng)用，使水泥工業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展期。二是水泥及水泥基材料的研究是以水泥的生態(tài)化制備、先進(jìn)水泥基材料、水泥的節(jié)能和高性能化、廢棄物出資源化利用以及水泥制備和應(yīng)用中的環(huán)境行為評(píng)價(jià)和改進(jìn)等方面為研究開發(fā)重點(diǎn)，兩者相輔相成，推動(dòng)了水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、水泥的生態(tài)化制備和生態(tài)水泥的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展越來越得到重視，自20世紀(jì)70年代開始，美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家就已研究和推進(jìn)廢棄物替代天然資源的工作，并在二次能源的資源化利用方面取得良好進(jìn)展。

生態(tài)水泥的研究也是目前水泥研究的熱點(diǎn)之一。生態(tài)水泥是一種新型的波特蘭水泥，其中含有20％左右的C11A7.CaCl2（代替C3A），它適用于建造房屋、道路、橋梁和混凝土制品等。這種水泥的研制不僅解決了城市及工業(yè)垃圾處理問題，而且還通過垃圾的循環(huán)利用系統(tǒng)保護(hù)了環(huán)境。

二、先進(jìn)水泥基材料的研究

隨著建筑業(yè)、海洋業(yè)和交通業(yè)等的飛速發(fā)展，超高、超長(zhǎng)、超強(qiáng)和在各種嚴(yán)酷條件下使用建筑物的出現(xiàn)，對(duì)水泥與混凝土材料提出了更高的要求，高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命、低環(huán)境負(fù)荷是當(dāng)代水泥材料發(fā)展的主要方向。先進(jìn)水泥基材料以現(xiàn)代材料科學(xué)理論為指導(dǎo)，以未來膠凝材料為主要研究目標(biāo)，其目的是把傳統(tǒng)的水泥與混凝土材料推向高新技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行研究和開發(fā)。

三、以節(jié)能為中心低鈣水泥熟料體系的研究和開發(fā)

從水泥礦物著手開發(fā)節(jié)能型礦物體系，即低燒成溫度及易磨性好的礦物和礦物體系，是實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)節(jié)能、環(huán)保的有效技術(shù)途徑。因此，降低熟料組成中CaO的含量，即相應(yīng)增加低鈣貝利特礦物的含量，或引入新的水泥熟料礦物，可有效降低熟料燒成溫度，減少生料石灰石的用量，從而降低熟料燒成熱耗。

目前，國(guó)內(nèi)外已先后開發(fā)出了硅酸鹽體系等節(jié)能礦物體系。其中在承擔(dān)國(guó)家“九五”和“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目的研究工作中，由中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院研制、開發(fā)并應(yīng)用于國(guó)家重點(diǎn)工程的高貝利特水泥（即低熱硅酸鹽水泥）是近年來國(guó)內(nèi)外在水泥基材料研究的又一重大突破。該水泥與通用硅酸鹽水泥同屬硅酸鹽水泥體系，即熟料Ⅱ礦物也是由C3S、C2S、C3A和C4AF

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組成，兩者不同之處主要是：高貝利特水泥是以貝利特礦物（C2S）為主，其含量在50％左右。低熱硅酸鹽水泥的研制成功，在制備工藝技術(shù)上解決了C2S礦物的活化的高活性晶型的常溫穩(wěn)定這兩個(gè)國(guó)際難點(diǎn)，并首次實(shí)現(xiàn)了在水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)直接制備高活性的高性能低熱硅酸鹽水泥熟料。以硅酸二鈣為主導(dǎo)礦物的低熱硅酸鹽水泥在制備工藝上具有低資源能源消耗、低環(huán)境負(fù)荷和低綜合生產(chǎn)成本等特點(diǎn)，比通用硅酸鹽水泥低100qC，燒成過程中C02、S02、NO等廢氣排放量降低10％以上.在水泥性能上，低熱硅酸鹽水泥28d抗壓強(qiáng)度與通用硅酸鹽水泥相當(dāng)，后期強(qiáng)度高出通用硅酸鹽水泥510MPa，而水泥的水化熱低于通用硅酸鹽水泥20％以上，實(shí)現(xiàn)了水泥的低熱、高強(qiáng)和高性能.由于其熟料中的c3s和c3A含量低，因而低熱硅酸鹽水泥還具有優(yōu)異的抗硫酸鹽性能、抗折強(qiáng)度高，干縮低，耐磨性能好等特性，能很好地滿足高性能混凝土的高工作性、高強(qiáng)度和高耐久性三大技術(shù)要求，尤其適用于高性能混凝土、高強(qiáng)高性能混凝土、水工大體積混凝土的制備。

四、高膠凝性高鈣水泥熟料體系的研究

“高性能水泥制備和應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”是國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)水泥的高性能化為研究目標(biāo)，主要圍繞以下三個(gè)方面開展研究工作：提高水泥熟料的膠凝性，提高性能；通過對(duì)了業(yè)廢棄物進(jìn)行合理的活化處理，開辟出能夠調(diào)節(jié)水泥性能的新的輔助膠凝組分，盡可能大量地取代水泥料；通過大幅度提高水泥應(yīng)用過程中的水泥基材料耐久性，延長(zhǎng)建筑物安全使用壽命，大幅度降低水泥的長(zhǎng)期需求量，建立由高膠凝性水泥熟料與低鈣的性能調(diào)節(jié)型材料共同構(gòu)成的強(qiáng)度與耐久性兼優(yōu)的高性能水泥材料新體系，實(shí)現(xiàn)水泥和水泥基材料的高性能化和生態(tài)化。高膠凝性水泥熟料體系的研究主要集中在CaO-Si02-A1203-Fez03體系硅酸鹽熟料礦物體系，主要技術(shù)路線在于提高熟料中C2s在含量至70％左右、通過摻雜技術(shù)實(shí)現(xiàn)新型干法水泥生產(chǎn)煙燒工藝條件下的燒成，以水泥熟料形成理論為依據(jù)，有效指導(dǎo)高膠凝性水泥熟料的制備過程。

通過前期大量的研究，高膠凝性高C3s含量硅酸鹽水泥熟料礦物體系的研究已取得以下方面的技術(shù)突破：建立了CaO-Si02-A1-03-Fez03體系高C2s熟料體系礦相匹配優(yōu)化理論和適用于實(shí)際水泥生產(chǎn)的熟料率值控制方法；建立了高膠凝性、高C3s不含過硅酸鹽水泥熟料礦物體系的摻雜理論和摻雜技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了針對(duì)硅酸鹽熟料體系的高溫?fù)诫s效應(yīng)和低溫礦化效果的差異，在此基礎(chǔ)上提出了實(shí)現(xiàn)高C3S含量硅酸鹽水泥熟料高膠凝化的多元復(fù)合摻雜理論；建立了C3S晶格畸變形成C3S在固溶體晶體高對(duì)稱性、實(shí)現(xiàn)礦物高度介穩(wěn)化和高活性的高膠凝化理論。目前已實(shí)現(xiàn)在工業(yè)化生產(chǎn)中，在熟料中C3S含量70％左右的情況下，熟料28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到70MPa以上。

五、工業(yè)廢棄物的資源化、無(wú)害化利用的研究

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程加快，每年都有大量的廢渣排放，主要有粉煤灰、爐渣、高爐礦渣、鋼渣、鋼渣、煤矸石、特種冶金渣、電石渣、鋰渣、堿渣等。為了保護(hù)環(huán)境、變廢為主和保持可持續(xù)發(fā)展，世界各國(guó)水泥學(xué)者已開展了大量的研究工作并將取得大量的研究成果應(yīng)用于水泥混凝土生產(chǎn)中，我國(guó)早在20世紀(jì)50年代就開始了對(duì)工業(yè)廢渣的利用研究，目前對(duì)量大面廣的一些工業(yè)廢渣如粉煤灰、礦渣等的綜合利用已經(jīng)形成了一系列相當(dāng)成熟的綜合利用技術(shù)，并已廣泛應(yīng)用于水泥生產(chǎn)、混凝土摻合料和混凝土制品中。

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我國(guó)是水泥工為大國(guó)，水泥業(yè)作為我國(guó)基礎(chǔ)性原材料工業(yè)的支柱之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中具有舉足輕重的地位，雖每年水泥產(chǎn)量已達(dá)到8億以上。但目我國(guó)水泥工業(yè)仍然存在一系列問題；如企業(yè)平均規(guī)模小、結(jié)構(gòu)不合理、總體產(chǎn)品質(zhì)量較低、生產(chǎn)能源資源消耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重等等。在可持續(xù)發(fā)展已成為人類共識(shí)的今天，我國(guó)水泥及水泥基材料研究重點(diǎn)為：利用水泥工業(yè)可有效消化和降解廢棄物的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，加大對(duì)各種固體廢棄物的資源化利用；大力發(fā)展替代能源、資源或低品位原燃料在水泥產(chǎn)業(yè)的綜合利用技術(shù)；研究開發(fā)低能源資源消耗、低環(huán)境負(fù)荷及具性能特色的水泥。以實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)低污染、低排放，推進(jìn)水泥工業(yè)成為資源、環(huán)境與人類社會(huì)協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)體系。

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第三篇：水泥基復(fù)合材料

水泥基復(fù)合材料

班級(jí):Z090162學(xué)號(hào):Z09016206姓名:張歡 水泥基復(fù)合材料概述

以硅酸鹽水泥為基體，以耐堿玻璃纖維、通用合成纖維、各種陶瓷纖維、碳和芳綸等高性能纖維、金屬絲以及天然植物纖維和礦物纖維為增強(qiáng)體，加入填料、化學(xué)助劑和水經(jīng)復(fù)合工藝構(gòu)成的復(fù)合材料。

它比一般混凝土性能有所提高。以短切的耐堿玻璃纖維約3％～10％含量的復(fù)合材料為例，其密度為1600～2500kg/m3，抗沖強(qiáng)度8.0～24.5N·mm/mm2，壓縮強(qiáng)度48～83MPa，熱膨脹系數(shù)為(11～16)×10-6K-1。性能隨所用原材料、配比、工藝和養(yǎng)護(hù)條件而異。水泥基復(fù)合材料基本上用于制造建筑構(gòu)件，如內(nèi)、外墻板、天花板等。

目前，先進(jìn)水泥基復(fù)合材料的發(fā)展也比較迅速。先進(jìn)水泥基復(fù)合材料是通過組成、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)技術(shù)制備的具有優(yōu)異性能的新型高技術(shù)水泥基材料，其性能特點(diǎn)是韌性好、強(qiáng)度高、可設(shè)計(jì)性好，是當(dāng)前本領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)。

水泥基復(fù)合材料的分類及應(yīng)用

（1）纖維水泥基復(fù)合材料

水泥基復(fù)合材料可分為水泥基和增強(qiáng)體兩部分！目前比較熱門的水泥基復(fù)合材料為：纖維水泥基復(fù)合材料。它通常是指以水泥凈漿，砂漿或者混凝土為基體，以非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長(zhǎng)纖維作增強(qiáng)材料所組成的水泥基復(fù)合材料，也叫纖維混凝土。

在混凝土中加入纖維，可以強(qiáng)化、韌化水泥砂漿，提高水泥基復(fù)合材料拉伸、彎曲以及沖擊強(qiáng)度，控制裂紋的擴(kuò)展，改善失效模式和未成型時(shí)材料的流動(dòng)性，是改善其性能的最有效途徑。

纖維在水泥基體中至少有以下三個(gè)主要作用：

1，提高基體開裂的應(yīng)力水平，即使水泥基體能承受更高的應(yīng)力。

2，改善基體的應(yīng)變能或延展性，從而增加它吸收能量的能力或提高它的韌性。纖維對(duì)基體韌性的改善往往比較顯著，甚至在它對(duì)基體的增強(qiáng)作用小的情況下也是如此。

3，能夠阻止裂紋的擴(kuò)展或改變裂紋前進(jìn)的方向，減少裂紋的寬度和平均斷裂空間。對(duì)于早期的水泥基材料來說，由于纖維的存在，阻礙了骨科的離析和分層，保證了早期均勻的泌水性，從而阻止沉降裂紋的產(chǎn)生。不定向分布的纖維有助于削弱砂漿或者混凝土塑性收縮及凍融時(shí)的張力，收縮的能量被分散到無(wú)數(shù)的具有高抗拉強(qiáng)度的纖維上，從而極為有效地增強(qiáng)了混凝土或砂漿的韌性，抑制了微細(xì)胞的產(chǎn)生和發(fā)展。

（2）納米水泥基復(fù)合材料

水泥是大眾建材，用量大，人們還未充分重視使用納米技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改性。其實(shí)，水

泥硬化漿體(水泥石)是由眾多的納米級(jí)粒子(水化硅酸鈣凝膠)和眾多的納米級(jí)孔和毛細(xì)孔(結(jié)構(gòu)缺陷)以及尺寸較大的結(jié)晶型水化產(chǎn)物(大晶體對(duì)強(qiáng)度和韌性都不太有利)所組成的。借鑒當(dāng)今納米技術(shù)在陶瓷和聚合物領(lǐng)域內(nèi)的研究和應(yīng)用成果，應(yīng)用納米技術(shù)對(duì)水泥進(jìn)行改性的研究，可望進(jìn)一步改善水泥的微觀結(jié)構(gòu)，以提高其物理力學(xué)性能和耐久性。

采用納米技術(shù)改善水泥硬化漿體的結(jié)構(gòu)，可望在納米礦粉－超細(xì)礦粉－高效減水劑－水溶性聚合物－水泥系統(tǒng)中，制得性能優(yōu)異的、高性能的水泥硬化漿體－納米復(fù)合水泥結(jié)構(gòu)材料，并廣泛應(yīng)用于高性能或超高性能的水泥基涂料、砂漿和混凝土材料中。在不遠(yuǎn)的將來，繼超細(xì)礦粉之后，納米礦粉將有可能成為超高性能混凝土材料的又一重要組分。這也是傳統(tǒng)水泥材料的改進(jìn)和又一次革命。

（3）水泥基復(fù)合吸波材料

隱身技術(shù)是一種通過控制和降低武器系統(tǒng)和其它軍事目標(biāo)的特征信號(hào)，使其難以發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、跟蹤和攻擊的綜合性技術(shù)。因而它廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)軍事目標(biāo)，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、潛艇等，同時(shí)也可用于非運(yùn)動(dòng)軍事目標(biāo)，如雷達(dá)站、軍用機(jī)場(chǎng)、軍事掩體等。

通過對(duì)水泥基復(fù)合材料進(jìn)行改性，使它能夠吸收電磁波，從而達(dá)到對(duì)雷達(dá)的隱身性能，即得到所謂的水泥基復(fù)合吸波材料。水泥基吸波材料是在水泥或混凝土中摻入吸波劑而具有吸收電磁波功能的一類新型材料。在民用方面，它即可以用來屏蔽電磁波對(duì)人體的輻射，達(dá)到凈化電磁波污染環(huán)境的目的；還可以用來防止計(jì)算機(jī)中心的數(shù)據(jù)泄密，起到保密作用；在軍事上，水泥基復(fù)合吸波材料可以起到干擾雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)，減弱回波信號(hào)，使雷達(dá)無(wú)法探測(cè)到地面固定目標(biāo)或探測(cè)精度明顯降低，避免敵方的軍事打擊。目前國(guó)外一般采用偽裝網(wǎng)來覆蓋地面軍事目標(biāo)，改變目標(biāo)及其陰影的形狀，以對(duì)付地面和空中的各種偵查手段。

（4）聚合物水泥基復(fù)合材

有機(jī)物，特別是高分子聚合物，其優(yōu)異的柔韌性，抗沖擊性，以及良好的抗?jié)B性和單位體積重量小等等固有的優(yōu)勢(shì)，是眾所周知的。這正好彌補(bǔ)了普通水泥基材料的缺陷。大量的工程實(shí)踐證明，高分子聚合物在水泥基材料中有效地改進(jìn)了其性能

。若把水泥基材料視為由水泥漿休粘結(jié)劑和集料兩種結(jié)構(gòu)組分構(gòu)成的復(fù)合材料時(shí)，則聚合物可從兒個(gè)方面來改善水泥基材料的性能。(I)提高粘結(jié)劑本身強(qiáng)度；(2)增強(qiáng)粘結(jié)劑和集料界面間的粘結(jié)力；(3)提高集料的強(qiáng)度；(4)填充空隙；(5)上述綜合效果。

就此改性效果而言，目前應(yīng)用在工程中的聚合物水泥基材料可分為三個(gè)類別：(1)用聚合物作粘結(jié)劑以粘結(jié)集料稱為樹脂混凝土(PC)，如人造大理石等。(2)在已硬化的普通水泥混凝土中浸漬聚合物，或有機(jī)單體在硬化體內(nèi)聚合填充孔隙，稱為聚合物浸漬混凝土(PIC)，如防滲墻面板，隧道襯壁等。(3)用水泥和聚合物兩種粘結(jié)劑粘結(jié)集料，稱為聚合物水泥混凝土(PCC)。如聚合物修補(bǔ)砂漿，高等級(jí)公路、橋面等。一般的水泥基復(fù)合材料主要是由未水化的水泥熟料顆粒、水泥的水化結(jié)晶礦物和凝膠體、水和少量的空氣組成。因此它是一個(gè)固一液一氣多相多孔體。其材料的強(qiáng)度也就受著這些因素的制約和影響。聚合物的加入改變了這些因素的變化關(guān)系，從而影響強(qiáng)度的提高

水泥基復(fù)合材料的優(yōu)缺點(diǎn)

P.K.Mehta 在評(píng)述水泥基材料時(shí)指出,水泥基材料既不像鋼材那樣堅(jiān)固，也不像鋼材那樣堅(jiān)韌，而成為應(yīng)用最廣泛的材料的三個(gè)主要原因是其具有很好的耐水性、優(yōu)異的可加工性

和顯著的經(jīng)濟(jì)性。因此，水泥基材料仍然是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的建筑材料。然而，水泥基材料屬于脆性材料，它的的抗拉、抗彎強(qiáng)度低，極限應(yīng)變小，抗沖強(qiáng)度差，脆性大，易開裂，存在著嚴(yán)重的耐久性問題，往往引發(fā)突發(fā)性的且難以控制的建筑物的破壞，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并嚴(yán)重污染環(huán)境，因此，作為一種結(jié)構(gòu)材料在應(yīng)用中受到很大限制。通過纖維增強(qiáng)水泥和纖維增強(qiáng)混凝土復(fù)合材料，是強(qiáng)化與韌化的水泥和混凝土、進(jìn)一步提高了其阻裂能力和耐久性，是獲得高性能水泥和混凝土的有效途徑。

水泥基復(fù)合材料的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

自1990年提出高性能混凝土以來，高性能混凝土的內(nèi)涵已經(jīng)有了一個(gè)不斷完善和發(fā)展的過程。美國(guó)十分強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)度和高耐久性；日本學(xué)者更關(guān)注施工性。我國(guó)吳中偉院士則綜合了各種論點(diǎn)提出了較為全面的高性能混凝土的定義，他認(rèn)為高性能混凝土?xí)r一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高常規(guī)混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)原材料，在妥善的質(zhì)量控制制成的具有耐久性高、抗阻裂能力強(qiáng)、工作性良好、實(shí)用性強(qiáng)、提及穩(wěn)定性好以及經(jīng)濟(jì)合理的水泥基復(fù)合材料。鄧家才等用壓縮韌性指數(shù)衡量了碳纖維對(duì)水泥基復(fù)合材料韌性的增強(qiáng)作用，發(fā)現(xiàn)碳纖維水泥基復(fù)合材料的壓縮韌性指數(shù)明顯大于基準(zhǔn)水泥基復(fù)合材料（增加59%～110%），并且隨著碳纖維摻量的增加，變形能力和承載能力增強(qiáng)。羅建林，段中東以改性巴基管（CNTs）為增強(qiáng)材料，制成了巴基管水泥基材料。2006年大連理工大學(xué)徐世烺科研團(tuán)隊(duì)的高淑齡博士配制得到了拉應(yīng)變能力為0．7％的PVA纖維水泥基復(fù)合材料。

超高韌性水泥基復(fù)合材料早期的英文名稱為“Engineered Cementitious Composite”。縮寫為ECC。最早由密歇根大學(xué)的“教授和麻省理工的Leung教授采用細(xì)觀力學(xué)和斷裂力學(xué)基本原理提出了該材料的基本設(shè)計(jì)理念。Li等為提高

纖維在基體中的摩擦黏結(jié)強(qiáng)度，利用等離子體技術(shù)對(duì)PE纖維進(jìn)行表面處理，結(jié)果對(duì)水泥基材料的極限抗拉強(qiáng)度和極限應(yīng)變能力都得到了顯著提高

第四篇：現(xiàn)代水泥基復(fù)合材料

現(xiàn)代水泥基復(fù)合材料

姓名:

陳忠德

班級(jí)：

材化1002班 學(xué)號(hào)：

10150219 指導(dǎo)教師：陳連發(fā)

現(xiàn)代水泥基復(fù)合材料

摘要：在現(xiàn)代生活中，什么材料性能最好，性價(jià)比最高？毫無(wú)疑問，是復(fù)合材料。兩種或者兩種以上不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織相的物質(zhì)，以微觀或宏觀的形式組合而形成的材料，均可稱為復(fù)合材料。在工程上所稱的復(fù)合材料主要是指一種材料以人工均勻地分散在另一種材料中，以克服單一材料的某些弱點(diǎn)，具有綜合性能的材料。

本論文根據(jù)作者所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，再參考了一些專業(yè)論文，比較系統(tǒng)地闡述了現(xiàn)代水泥基復(fù)合材料的種類以及概論！鑒于作者的專業(yè)知識(shí)水平有限，所以本論文著重于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的闡述。

關(guān)鍵詞：水泥基復(fù)合材料，纖維水泥基復(fù)合材料，納米水泥基復(fù)合材料，水泥基復(fù)合吸波材料，聚合物水泥基復(fù)合材料。

一、前言

隨著1824年波特蘭水泥的出現(xiàn)，在1830年前后出現(xiàn)了混凝土。1900年以后，混凝土科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展非常迅速。因?yàn)榛炷辆哂性县S富、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高、耐久性比較好、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、用途廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，已使其成為世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣、用量最大，幾乎隨處可見的建筑材料。但是，普通混凝土也有許多自身難于克服的缺陷，如抗拉或抗折強(qiáng)度較低、脆性大、柔性低、凝結(jié)硬化較緩慢、干縮量大以及抗化學(xué)腐蝕能力不高等。因此，混凝土的性能現(xiàn)在急需提高，以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的迅猛發(fā)展。要想提高混凝土的性能，就必需要改良水泥的性能。而改良水泥性能的最佳捷徑，就是應(yīng)用復(fù)合材料技術(shù)。可以毫不夸張地說，水泥基復(fù)合材料的發(fā)展，決定著全球建筑行業(yè)的技術(shù)水平。一旦水泥基復(fù)合材料有了突破性進(jìn)展，那么全球建筑行業(yè)將會(huì)發(fā)生根本性改變！這就是真正的牽一發(fā)而動(dòng)全身也！

現(xiàn)代水泥基復(fù)合材料經(jīng)歷了多次大的發(fā)展，如今己被廣泛的應(yīng)用于建筑、交通、國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。水泥基復(fù)合材料具有制作、施工方便快捷，抗壓強(qiáng)度高，性價(jià)比高，抗腐蝕性、耐久性能好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，它也存在一些缺點(diǎn)，如：結(jié)構(gòu)自重大、抗拉強(qiáng)度低和易于開裂等。因此，各國(guó)學(xué)者在改善水泥基材料的性能，開發(fā)它的新功能等方面進(jìn)行了大量的研究工作，在水泥基復(fù)合材料的研究方面取得了重大進(jìn)展[1]。而在我們中國(guó)，國(guó)土遼闊，人口眾多，加強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的研究，有利于我國(guó)建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，這是一項(xiàng)為人民服務(wù)的民心工程。作為一名工程技術(shù)人員，我們不能什么賺錢就研究什么，而應(yīng)該是，什么是人民最需要的，我們就研究什么！

二、纖維水泥基復(fù)合材料

水泥基復(fù)合材料可分為水泥基和增強(qiáng)體兩部分！目前比較熱門的水泥基復(fù)合材料為：纖維水泥基復(fù)合材料。它通常是指以水泥凈漿，砂漿或者混凝土為基體，以非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長(zhǎng)纖維作增強(qiáng)材料所組成的水泥基復(fù)合材料，也叫纖維混凝土。

在混凝土中加入纖維，可以強(qiáng)化、韌化水泥砂漿，提高水泥基復(fù)合材料拉伸、彎曲以及沖擊強(qiáng)度，控制裂紋的擴(kuò)展，改善失效模式和未成型時(shí)材料的流動(dòng)性，是改善其性能的最有效途徑。

研究表明：纖維在水泥基體中至少有以下三個(gè)主要作用[2]： 1，提高基體開裂的應(yīng)力水平，即使水泥基體能承受更高的應(yīng)力。

2，改善基體的應(yīng)變能或延展性，從而增加它吸收能量的能力或提高它的韌性。纖維對(duì)基體韌性的改善往往比較顯著，甚至在它對(duì)基體的增強(qiáng)作用小的情況下也是如此。

3，能夠阻止裂紋的擴(kuò)展或改變裂紋前進(jìn)的方向，減少裂紋的寬度和平均斷裂空間。對(duì)于早期的水泥基材料來說，由于纖維的存在，阻礙了骨科的離析和分層，保證了早期均勻的泌水性，從而阻止沉降裂紋的產(chǎn)生。不定向分布的纖維有助于削弱砂漿或者混凝土塑性收縮及凍融時(shí)的張力，收縮的能量被分散到無(wú)數(shù)的具有高抗拉強(qiáng)度的纖維上，從而極為有效地增強(qiáng)了混凝土或砂漿的韌性，抑制了微細(xì)胞的產(chǎn)生和發(fā)展。

在纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料中，纖維和基體之間的界面并不是圍繞增強(qiáng)纖維的一個(gè)理想薄層。其具體的顯微結(jié)構(gòu)與纖維材料、幾何形狀、表面處理、基體組分、以及復(fù)合材料的制作工藝密切相關(guān)。另外，纖維的形狀、表面狀態(tài)和截面形式對(duì)纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料性能也有重要的影響。

混凝土或砂漿中的纖維增強(qiáng)原理，在世界各國(guó)建筑業(yè)中早有應(yīng)用，因此在混凝土（或砂漿）中摻加纖維以便改善其性能的想法甚至早于水泥混凝土的問世。20世紀(jì)50年代以來，世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)于纖維水泥基復(fù)合材料的研究取得了明顯的成就。20世紀(jì)60年代中期，Goldfein研究用合成纖維做水泥砂漿增強(qiáng)材的可能性，發(fā)現(xiàn)尼龍、聚丙稀與聚乙烯等纖維有助于提高纖維的抗沖擊性。Zollo等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，若在混凝土中摻加體積率為0.1%～0.3％的聚丙稀纖維時(shí)，可使混凝土的塑性收縮減小12％～15％[3]。

現(xiàn)在的最新研究表明，強(qiáng)度、能量吸收能力在很大程度上是由水泥基體與增強(qiáng)組分之間的界面力學(xué)傳遞能力決定的。增強(qiáng)纖維的加入改變了外載作用下復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)的分布，阻礙了萌生于基體中的裂紋擴(kuò)展，改善了水泥基復(fù)合材料斷裂前行為，提高了水泥基復(fù)合材料的宏觀強(qiáng)度，比如拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、沖擊失效抗力等。研究表明，微纖維和宏纖維的增強(qiáng)機(jī)制有所區(qū)別，微纖維可以對(duì)微裂紋起橋聯(lián)作用，阻止它們形成微裂紋帶，提高材料的宏觀強(qiáng)度。宏纖維對(duì)材料強(qiáng)度的提高不十分明顯，然而，當(dāng)微裂紋形成微裂紋帶，進(jìn)而合并成為宏觀裂紋時(shí)，宏纖維的橋聯(lián)作用會(huì)阻止或者延遲宏觀裂紋的擴(kuò)展，改善材料的韌性[4]。

三、納米水泥基復(fù)合材料

水泥是大眾建材，用量大，人們還未充分重視使用納米技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改性。其實(shí)，水泥硬化漿體(水泥石)是由眾多的納米級(jí)粒子(水化硅酸鈣凝膠)和眾多的納米級(jí)孔和毛細(xì)孔(結(jié)構(gòu)缺陷)以及尺寸較大的結(jié)晶型水化產(chǎn)物(大晶體對(duì)強(qiáng)度和韌性都不太有利)所組成的。借鑒當(dāng)今納米技術(shù)在陶瓷和聚合物領(lǐng)域內(nèi)的研究和應(yīng)用成果，應(yīng)用納米技術(shù)對(duì)水泥進(jìn)行改性的研究，可望進(jìn)一步改善水泥的微觀結(jié)構(gòu)，以提高其物理力學(xué)性能和耐久性。

最近，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用納米技術(shù)，用一定的納米礦粉代替一部分普通混凝土摻合料，以提高混凝土材料的密實(shí)性，從而改善材料的性能。其內(nèi)在機(jī)理是：納米礦粉表面能高，表面缺陷多，易與水泥石中的水化產(chǎn)物產(chǎn)生化學(xué)鍵合，CSH凝膠可在納米SiO2和納米CaCO3表面形成鍵合；鈣礬石可在納米Al2O3或Fe2O3和CaCO3表面生成；Ca(OH)2更多的在納米SiO2表面形成鍵合，并生成CSH凝膠。更重要的是在水泥硬化漿體原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上又建立了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，它以納米礦粉為網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)，鍵合更多納米級(jí)的CSH凝膠，并鍵合成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可大大的提高水泥硬化漿體的物理力學(xué)性能和耐久性。同時(shí)，納米礦粉還能有效的填充大小在10～100nm的微孔。由于這類納米礦粉多數(shù)是晶態(tài)的，它們的摻入提高了水泥石中的晶膠比，可降低水泥石的徐變。納米礦粉的摻量一般為水泥質(zhì)量的1%～3%時(shí)就有明顯的效果[5]。

美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)ACI2000委員會(huì)曾設(shè)想，今后美國(guó)常用混凝土的強(qiáng)度將為135MPa。如果需要，在技術(shù)上可使混凝土強(qiáng)度達(dá)到400MPa，將能建造出高度為600～900m的超高層建筑，以及跨度達(dá)到500～600m的橋梁。未來對(duì)混凝土的需求必然大大超過今天的規(guī)模。采用納米技術(shù)改善水泥硬化漿體的結(jié)構(gòu)，可望在納米礦粉－超細(xì)礦粉－高效減水劑－水溶性聚合物－水泥系統(tǒng)中，制得性能優(yōu)異的、高性能的水泥硬化漿體－納米復(fù)合水泥結(jié)構(gòu)材料，并廣泛應(yīng)用于高性能或超高性能的水泥基涂料、砂漿和混凝土材料中。在不遠(yuǎn)的將來，繼超細(xì)礦粉之后，納米礦粉將有可能成為超高性能混凝土材料的又一重要組分。這也是傳統(tǒng)水泥材料的改進(jìn)和又一次革命[6]。

若將超高性能混凝土材料大量應(yīng)用于軍事用途，比如用于建造地下皇宮，以躲避敵軍的“斬首”行動(dòng)！或者用于建造洲際導(dǎo)彈發(fā)射井，以確保我軍的二次核打擊能力！即使遭遇到敵軍的鉆地式核導(dǎo)彈的襲擊，有超高性能混凝土材料頂著，也未必就能夠擊穿！這應(yīng)該是我們的軍事科學(xué)家們所不得不思考的問題！

四、水泥基復(fù)合吸波材料 隱身技術(shù)是一種通過控制和降低武器系統(tǒng)和其它軍事目標(biāo)的特征信號(hào)，使其難以發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、跟蹤和攻擊的綜合性技術(shù)。因而它廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)軍事目標(biāo)，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、潛艇等，同時(shí)也可用于非運(yùn)動(dòng)軍事目標(biāo)，如雷達(dá)站、軍用機(jī)場(chǎng)、軍事掩體等。

通過對(duì)水泥基復(fù)合材料進(jìn)行改性，使它能夠吸收電磁波，從而達(dá)到對(duì)雷達(dá)的隱身性能，即得到所謂的水泥基復(fù)合吸波材料。水泥基吸波材料是在水泥或混凝土中摻入吸波劑而具有吸收電磁波功能的一類新型材料。在民用方面，它即可以用來屏蔽電磁波對(duì)人體的輻射，達(dá)到凈化電磁波污染環(huán)境的目的；還可以用來防止計(jì)算機(jī)中心的數(shù)據(jù)泄密，起到保密作用；在軍事上，水泥基復(fù)合吸波材料可以起到干擾雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)，減弱回波信號(hào)，使雷達(dá)無(wú)法探測(cè)到地面固定目標(biāo)或探測(cè)精度明顯降低，避免敵方的軍事打擊。目前國(guó)外一般采用偽裝網(wǎng)來覆蓋地面軍事目標(biāo)，改變目標(biāo)及其陰影的形狀，以對(duì)付地面和空中的各種偵查手段。

作者參考了楊海燕等人關(guān)于這方面的研究。該研究為：用直徑在0.7～1.0mm、長(zhǎng)度分別為2mm、5mm和8mm的鋼纖維摻入到水泥砂漿中制成180mmx180mmx3lmm的試樣，鋼纖維的摻量分別為0.5%、1.4%、3.4%、4.3%和6.0%，在2～18GHz頻率范圍內(nèi)，水泥砂漿試樣具有一定的吸波效果，吸收率為4dB的帶寬可達(dá)15.28GHz，最大吸收率為9.8dB，且在X波段其吸收性能比較穩(wěn)定[7]。假如把納米技術(shù)和吸波技術(shù)應(yīng)用在一起，研究出納米超高性能水泥基復(fù)合吸波材料，應(yīng)用于軍事方面，這樣就可以做到，你既發(fā)現(xiàn)不了我，即使你技術(shù)足夠先進(jìn)，發(fā)現(xiàn)了我，那么你也沒有辦法摧毀我。如果我國(guó)能夠研究出這種材料，一定可以在未來未知的局部沖突中占據(jù)上風(fēng)，盡量減少我方人員和設(shè)備的損失，極大地提高我國(guó)的軍事實(shí)力，讓美國(guó)等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家不敢小看我們中國(guó)，連和我們說句話都要心平氣和的了，不像以前那樣咄咄逼人！有人說，21世紀(jì)是科技和人才的競(jìng)爭(zhēng)，但我可以大膽地說，水泥基復(fù)合材料的競(jìng)爭(zhēng)占到很大的作用。誰(shuí)占領(lǐng)了水泥基復(fù)合材料這塊寶地，誰(shuí)就可以在21世紀(jì)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中搶得先機(jī)！

五、聚合物水泥基復(fù)合材料 有機(jī)物，特別是高分子聚合物，其優(yōu)異的柔韌性，抗沖擊性，以及良好的抗?jié)B性和單位體積重量小等等固有的優(yōu)勢(shì)，是眾所周知的。這正好彌補(bǔ)了普通水泥基材料的缺陷。大量的工程實(shí)踐證明，高分子聚合物在水泥基材料中有效地改進(jìn)了其性能。若把水泥基材料視為由水泥漿休粘結(jié)劑和集料兩種結(jié)構(gòu)組分構(gòu)成的復(fù)合材料時(shí)，則聚合物可從兒個(gè)方面來改善水泥基材料的性能。(I)提高粘結(jié)劑本身強(qiáng)度；

(2)增強(qiáng)粘結(jié)劑和集料界面間的粘結(jié)力；(3)提高集料的強(qiáng)度；(4)填充空隙；(5)上述綜合效果。

就此改性效果而言，目前應(yīng)用在工程中的聚合物水泥基材料可分為三個(gè)類別：(1)用聚合物作粘結(jié)劑以粘結(jié)集料稱為樹脂混凝土(PC)，如人造大理石等。(2)在已硬化的普通水泥混凝土中浸漬聚合物，或有機(jī)單體在硬化體內(nèi)聚合填充孔隙，稱為聚合物浸漬混凝土(PIC)，如防滲墻面板，隧道襯壁等。

(3)用水泥和聚合物兩種粘結(jié)劑粘結(jié)集料，稱為聚合物水泥混凝土(PCC)。如聚合物修補(bǔ)砂漿，高等級(jí)公路、橋面等[8]。

一般的水泥基復(fù)合材料主要是由未水化的水泥熟料顆粒、水泥的水化結(jié)晶礦物和凝膠體、水和少量的空氣組成。因此它是一個(gè)固一液一氣多相多孔體。其材料的強(qiáng)度也就受著這些因素的制約和影響。聚合物的加入改變了這些因素的變化關(guān)系，從而影響強(qiáng)度的提高。

羅杰(Rodger)等人曾對(duì)加入不同摻量有機(jī)高聚物的MDF水泥進(jìn)行各種測(cè)定，發(fā)現(xiàn)在低摻入量時(shí)，聚乙烯醇(PVA)對(duì)高鋁水泥的MDF材料的凝結(jié)起阻滯作用(例如加1.6% PVA可使水化放熱峰推遲到40小時(shí)左右)，但是當(dāng)聚合物摻量增加時(shí)，一方面量熱計(jì)第一峰出現(xiàn)時(shí)用XRD鑒別并無(wú)CAH10和C2AH3等水化產(chǎn)物出現(xiàn)；另一方面，如果用惰性的砂子替代高鋁水泥則不出現(xiàn)第一放熱峰。這就說明在高聚物和高鋁水泥之間可能發(fā)生了某種化學(xué)反應(yīng)。用紅外光譜進(jìn)行測(cè)定后發(fā)現(xiàn)，高鋁水泥中鋁羚基化離子AL(OH)4可能如同硼離子[B(OH)4]相同，能與聚乙烯醇(PVA)反應(yīng)形成復(fù)雜的玻璃質(zhì)交錯(cuò)聯(lián)接的聚合物相[9]。

因此，MDF水泥材料中實(shí)質(zhì)上發(fā)生上述聚合物凝膠化和金屬離子水解兩種反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)。由這一競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)可見選用合適的有機(jī)物對(duì)制備MDF水泥是十分重要的。綜上所述，聚合物水泥基復(fù)合材料之所以具有超高強(qiáng)度，特別是超高剪切強(qiáng)度，消除體內(nèi)大缺陷僅是因素之一，而更重要的是低孔率下有機(jī)物與無(wú)機(jī)材料起絡(luò)合反應(yīng)，進(jìn)而凝膠化，提高了材料的綜合力學(xué)性能。

六、結(jié)論

（1）普通水泥有許多自身難于克服的缺陷，采用復(fù)合材料技術(shù)，是未來水泥發(fā)展的必然趨勢(shì)。

（2）在許多特殊領(lǐng)域，比如軍事、大跨度橋梁、超高層建筑等，如果僅靠普通水泥，是不能勝任的，這時(shí)，就不得不要應(yīng)用到水泥基復(fù)合材料技術(shù)。（3）由于向水泥中加入不同的混合物或者混合物的顆粒半徑不同，則可以得到不同性能的水泥基復(fù)合材料。因此，水泥基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣泛的。（4）在建筑行業(yè)需要大量使用水泥，因此，水泥基復(fù)合材料的前途還是非常美好的。

（5）作為一名工程技術(shù)人員，我們應(yīng)該學(xué)好科學(xué)技術(shù)，將來去研究祖國(guó)和人民最需要的技術(shù)，而不是去研究最賺錢的技術(shù)。

參考文獻(xiàn) [1]：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)建筑材料科學(xué)技術(shù)委員會(huì)編，《1999 年陜西省高強(qiáng)性能混凝土學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集》，1999年

[2]：俞喬珍，熊杰。纖維水泥基復(fù)合材料研究的若干問題探討。浙江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002.19（4）：254～259 [3]：沈榮熹。纖維混凝土。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995：881～927 [4]：劉文彥。水泥基復(fù)合材料在沖擊載荷下的力學(xué)響應(yīng)和纖維的橋聯(lián)行為研究：[博士論文]。合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，1999 [5]：中國(guó)建筑科學(xué)研究院混凝土研究所主編，《混凝土實(shí)用手冊(cè)》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987年

[6]：陳小峰。100Mpa高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的試驗(yàn)研究。西安：西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004 [7]：楊海燕，李勁，葉齊政等。鋼纖維混凝土的吸波性能研究[J]。功能材料，2002，33(3)：341～343。

[8]：張慶興。聚合物特種水泥基復(fù)合材料的研究[D]。天津：天津輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文，2000。

[9]：S.A.Rodger 'Reactions in the setting of high StrengrhCementPastes' Mat.Res.Soc.symp.Proc.Vol42.P45~51

第五篇：CDIO水泥基心得體會(huì)

個(gè)人總結(jié)

長(zhǎng)達(dá)半個(gè)學(xué)期的CDIO項(xiàng)目即將宣告結(jié)束，在這個(gè)項(xiàng)目中，感覺自己得到了很多鍛煉，也學(xué)到了很多知識(shí)，可以說是受益匪淺。

CDIO誠(chéng)然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過這次CDIO，我掌握了混凝土配合比設(shè)計(jì)和測(cè)試，熟悉了常用儀器、儀表，了解了如何改善混凝土的性能等等。我認(rèn)為，在這學(xué)期的CDIO實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)中，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對(duì)于我們的將來也有很大的幫助。以后不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對(duì)需要面對(duì)的事情。

回顧起此次CDIO，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次CDIO使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。

針對(duì)這次水泥基試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，結(jié)合我們查閱的相關(guān)文獻(xiàn)，我給出以下的原因和解決辦法：

1.塌落度損失、坍落度不穩(wěn)定問題的原因及解決方法 產(chǎn)生原因：（1）混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性不好引起混凝土塌落度損失快

（2）混凝土攪拌稱量系統(tǒng)計(jì)量誤差大，不穩(wěn)定（3）粗、細(xì)骨料含水率變化

解決辦法：（1）調(diào)整混凝土外加劑配方，使其與水泥相適應(yīng)。施工前，務(wù)必做混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性試驗(yàn)

（2）計(jì)量設(shè)備的精度應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定，并具有法定計(jì)量部門簽發(fā)的有效合格證，加強(qiáng)自檢，確保計(jì)量準(zhǔn)確

（3）加強(qiáng)骨料含水率的檢測(cè)，變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整配合比

2.混凝土易出現(xiàn)泌水、離析問題的原因及解決方法

產(chǎn)生原因：（1）單位用水量偏大的混凝土易泌水、離析

（2）砂率小的混凝土易出現(xiàn)泌水、離析現(xiàn)象

（3）水泥用量小易泌水

解決辦法：（1）根本途徑是減少單位用水量

（2）增大砂率，選擇合理的砂率

（3）增大水泥用量或摻適量的Ⅰ、Ⅱ級(jí)粉煤灰

（4）采用連續(xù)級(jí)配的碎石，且針片狀含量小 3.混凝土強(qiáng)度不夠，均質(zhì)性差原因及解決方法

產(chǎn)生原因：（1）水泥過期或受潮，活性降低；砂、石集料級(jí)配不好，空隙大，含泥量大，雜物多，外加劑使用不當(dāng)，摻量不準(zhǔn)確

（2）混凝土配合比不當(dāng)，計(jì)量不準(zhǔn)

（3）混凝土試塊制作未振搗密實(shí)，養(yǎng)護(hù)管理不善，或養(yǎng)護(hù)條件不符合要求，在同條件養(yǎng)護(hù)時(shí)，早期脫水或受外力砸壞

解決辦法：

（1）水泥應(yīng)有出廠合格證，新鮮無(wú)結(jié)塊，過期水泥經(jīng)試驗(yàn)合格才用。砂、石子粒徑、級(jí)配、含泥量等應(yīng)符合要求，嚴(yán)格控制混凝土配合比，保證計(jì)量準(zhǔn)確，混凝土應(yīng)按順序拌制，保證攪拌時(shí)間和拌勻。防止混凝土早期受凍，冬朋施工用普通水泥配制混凝土，強(qiáng)度達(dá)到30％以上，礦渣水泥配制的混凝土，強(qiáng)度達(dá)到40％以上，始可遭受凍結(jié)，按施工規(guī)范要求認(rèn)真制作混凝上試塊，并加強(qiáng)對(duì)試塊的管理和養(yǎng)護(hù)。

加強(qiáng)計(jì)量設(shè)備的保養(yǎng)，確保投料準(zhǔn)確，控制出機(jī)混凝土混合物坍落。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)取樣應(yīng)在攪拌運(yùn)輸車卸料過程中的1/4~3/4之間抽取，數(shù)量應(yīng)滿足混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目所需用量的1.5倍，且不得少于0.02m3。人工插搗成型試塊，應(yīng)分兩層裝入試模，每層裝料厚度大致相等，每層插搗次數(shù)應(yīng)根據(jù)試件的截面而定，一般每2500px2截面積不少于12次。

（4）加強(qiáng)試塊養(yǎng)護(hù)，標(biāo)養(yǎng)試件成型后覆蓋表面，以防水分蒸發(fā)、脫水，隔天拆模后，應(yīng)放入溫度為20±1℃、濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。當(dāng)無(wú)標(biāo)養(yǎng)室時(shí)，混凝土試件可在溫度為20±3℃的不流動(dòng)水中養(yǎng)護(hù)，水的pH值不應(yīng)小于7。

在最后的比賽階段，由于比賽地點(diǎn)的原因，中午溫度高，實(shí)驗(yàn)過程中因?yàn)闈?rùn)濕的儀器因?yàn)闇囟鹊囊蛩鼐粫窀桑笃谠贁嚢璧倪^程中水分不斷減少。雖然在后來通過加減水劑的用量，是的初測(cè)擴(kuò)展度為510mm，但變相的提高了經(jīng)濟(jì)成本，所以我們選擇重新做。第二次過程中考慮到溫度影響因素，所以提高了減水劑的用量，但是令人失望的是擴(kuò)展度達(dá)到了590mm，而且保水性不好。

現(xiàn)在回想這段時(shí)間的經(jīng)歷，也許是出于一種莫名的堅(jiān)持，我們一直做到了最后，盡全力。雖然過程中有過種種問題，但我們?cè)趫?jiān)持。其實(shí)生活也一樣，有時(shí)會(huì)落寞，不知所措，但只要我們知道自己在堅(jiān)持什么，它是一種比努力更強(qiáng)大的力量，一直支撐著我們不斷的前行。支持我最終走下去的理由已有單純的熱情，變成我們這個(gè)小團(tuán)隊(duì)的團(tuán)隊(duì)意識(shí)：我們彼此鼓勵(lì)，相互支持，我們的小團(tuán)隊(duì)不允許我們每個(gè)人輕言放棄，我們的心里放不下我們?cè)浑x不棄的主題。我們的努力，不為別的，只想給自己一個(gè)滿意的答卷，只想在大三的時(shí)候給自己留一份值得回味的記憶。我在實(shí)踐過程中深刻感受到團(tuán)結(jié)才是力量。人心齊，泰山移。一份標(biāo)準(zhǔn)的配合比設(shè)計(jì)尚且需要我們閱讀大量的資料，在此基礎(chǔ)上才能設(shè)計(jì)出符合老師要求的配合比。與此同時(shí)我們也更加明確了自己所肩負(fù)的任務(wù)，我會(huì)更加的努力，也相信我們會(huì)在這條道路上取得成功！