100mpa高强水泥基复合材料的试验研究

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1、西北工业大学硕士学位论文第一章绪论工第一章绪论第一节引言混凝土的使用可追溯到古罗马时代。古罗马人、巴比伦人在维苏威火山遗址等处发现将天然的火山灰与石灰混合成料浆，并加入石块、卵石等，就会形成坚如磐石的材料，这就是最原始的混凝土。人们用这种混凝土建造了著名的罗马大剧场、万神庙等许多建筑。18世纪以后，火山灰—石灰系混凝土因为凝结速度慢、早期强度低而不能适应迅速发展的生产需要。有人用含戮土成分较多的石灰石粉缎烧而制得了“水硬性石灰”，当时在欧洲被称为“罗马水泥”。由于天然肺土质石灰石的成分极不稳定，1813年法国人用石灰石和私土配料后加水湿磨成均匀的混合物，经缎烧而制

2、得了“人工水硬性石灰’，，被认为是近代水泥的雏形。1824年，英国人阿斯普丁取得了硅酸盐水泥的专利，由于该水泥的颜色酷似英国伦教附近的一种岩石—波特兰石，故命名为波特兰水泥。1886年美国首先用回转窑锻烧成功生产了硅酸盐水泥熟料，从而使波特兰水泥进入了大规模工业化生产阶段“，。100多年来，混凝土材料科学的发展为混凝土带来了巨大的改变，波特兰水泥的诞生使混凝土很快从原始状态进入现代混凝土的范畴并在技术上得到了飞速发展。为了克服水泥混凝土的抗拉强度和抗折强度低的缺点，1850年法国人取得了钢筋混凝土的专利权;1896年法国的Feret最早提出了以孔隙含量为主要因素的

3、强度公式:1919年，美国人DuffAbrams提出了著名的水灰比定则;1928年法国人制成了预应力锚具，创造了预应力钢筋混凝土技术，进一步提高了混凝土的抗拉强度、抗裂及耐久性，极大地拓宽了混凝土的应用范围，这是混凝土技术继钢筋混凝土技术之后的第二次飞跃。20世纪30年代末，美国人发明了松脂类引气剂和纸浆废液减水剂;1962年日本花王石碱公司化学博士服部建一研制成功蔡系高效减水剂;1968年德国人研制成功三聚氰胺高效减水剂。空气、水、土壤等环境介质中的碳、氮、硫、氯氧化物浓度的增加，混凝土面对恶劣的使用环境，同时愈来愈高的使用条件，使得普通混凝土很难满足强度、体积

4、第t页共63页塾巴些兰醚皇丝这一-_第一章绪论三稳定性、耐久性、工作性等各方面的要求t幻。现代外加剂的产生，早强、高强、泵送以及有特殊性能的混凝土相继出现，使水泥混凝土材料科学的发展步入了一个新阶段。第二节国内外水泥基材料研究现状传统的水泥基材料强度较低而且功能单-[3]，己不能适应日新月异的多功能工程需要和新技术革命的挑战。因此，各国学者在改善水泥基材料的性能、开发它的新功能等方面进行了大量的研究工作，在水泥基复合材料的研究方面取得了重大进展[5)(1)高强水泥基复合材料[6[20世纪70年代以来，高效减水剂和活性掺合料在水泥基材料中得到了开发和应用，使得水泥基

5、材料技术有了较大的进展，尤其在强度方面。80年代初，MDF水泥材料(Macro-DefectFreeCement)的问世，在水泥基材料学术界引起了很大的震动，被认为是对水泥基材料研究开发的一个重大突破。OF水泥材料的主要特点是高强及较大的韧性，尤其是抗折强度大幅度提高，从而克服了传统水泥材料脆性大、抗拉强度小的致命弱点。然而由于使用了水溶性的高聚物，使其具有明显的湿敏性，在高湿度环境下，其力学性能大幅度下降，而且成型工艺较为复杂，难以在工程中得到广泛推广。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

6、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Si02和纳米CaCO。表面形成键合;钙矾石可在纳米Al,03或Fe,0，和CaC03表面生成;Ca(OH):更多的在纳米Si0,表面形成键合，并生成CSH凝胶。更重要的是在水泥硬化浆体原有网络结构的基础上又建立了一个新的网络，它以纳米矿粉为网络的结点，键合更多纳米级的CSH凝胶，并键合成三维网络结构，可大大的提高水泥硬化浆体的物理力学性能和耐久性。同时，纳米矿粉还能有效的填充大小在10--100nm的微孔。由于这类纳米矿粉多数是晶态的，它们的掺入提第2

7、页共63页西北工业大学硕士学位论文第一章绪论3高了水泥石中的晶胶比，可降低水泥石的徐变。纳米矿粉的掺量一般为水泥质量的1%--3%时就有明显的效果【71(2)水泥基复合功能材料功能材料是指具有独特性能(如导电性、压电性、磁性和防辐射性等)的一类材料。传统上，水泥基复合材料主要是用于建筑承重材料，被用到的性能基本上是力学性能。随着社会的进步，现代建筑对水泥基复合材料提出了新的挑战，要求水泥基复合材料不仅要承重，还应具有声、光、电、磁、热等功能，以适应多功能和智能建筑的需要。因此，水泥基复合功能材料的研究和开发己逐渐成为热点。①水泥基导电复合材料:导电混凝土是在普通混

8、凝土中添加