第8章 水泥基復(fù)合材料

1、18.1 水泥水泥8.2 水泥基復(fù)合材料的種類和性能水泥基復(fù)合材料的種類和性能8.3 水泥基復(fù)合材料的成型工藝水泥基復(fù)合材料的成型工藝8.4 纖維纖維/基體的界面基體的界面8.5 調(diào)溫節(jié)能混凝土調(diào)溫節(jié)能混凝土8.6其他水泥基復(fù)合材料其他水泥基復(fù)合材料2（Cement matrix composites） 由水硬性膠凝材料水泥與水發(fā)生水化、由水硬性膠凝材料水泥與水發(fā)生水化、硬化后形成的硬化水泥漿體為基材與各硬化后形成的硬化水泥漿體為基材與各種無機材料、金屬、有機材料或其中兩種種無機材料、金屬、有機材料或其中兩種或所有三種材料組成或所有三種材料組成 。3一、水泥的定義和分類一、水泥的定義和分類 1

2、、定義、定義 凡細磨成粉末狀，加入適量水后成為凡細磨成粉末狀，加入適量水后成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂、石等散粒或纖維材料中硬化，并能將砂、石等散?；蚶w維材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料，通牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料，通稱為水泥。稱為水泥。 42、水泥強化的方法、水泥強化的方法 1） 改善水泥漿自身強度：盡量縮小空隙，包括降低改善水泥漿自身強度：盡量縮小空隙，包括降低W/C比、提高流動性、聚合物浸漬和結(jié)合等。比、提高流動性、聚合物浸漬和結(jié)合等。 2） 骨料與水泥漿界面的強化；骨料與水泥漿界面的強化； 3）最佳骨料的選擇，

3、包括選擇高強度骨料、小粒徑骨）最佳骨料的選擇，包括選擇高強度骨料、小粒徑骨料和短纖維補強等。料和短纖維補強等。5一、混凝土一、混凝土 由膠凝材料、水和粗由膠凝材料、水和粗細骨料按適當比例拌細骨料按適當比例拌和均勻，經(jīng)澆搗成型和均勻，經(jīng)澆搗成型后硬化而成后硬化而成6二、纖維增強水泥基復(fù)合材料二、纖維增強水泥基復(fù)合材料 1、復(fù)合材料的組成、復(fù)合材料的組成 增增 強強 劑劑 短短 纖纖 維；維； 基體基體硅酸鹽水泥、調(diào)凝水泥及高鋁硅酸鹽水泥、調(diào)凝水泥及高鋁礦渣水泥等；礦渣水泥等； 填填 料料 沙、粉煤灰等。沙、粉煤灰等。7二、纖維增強水泥基復(fù)合材料二、纖維增強水泥基復(fù)合材料 1、復(fù)合材料的組成、復(fù)合

4、材料的組成 2、影響纖維增強水泥基復(fù)合材料性能、影響纖維增強水泥基復(fù)合材料性能的因素的因素 （1）基體的性能）基體的性能 水泥基體不僅是傳遞應(yīng)力載荷，水泥基體不僅是傳遞應(yīng)力載荷，而且是受力的主體。而且是受力的主體。8二、纖維增強水泥基復(fù)合材料二、纖維增強水泥基復(fù)合材料 1、復(fù)合材料的組成、復(fù)合材料的組成 2、影響材料性能的因素、影響材料性能的因素 （1）基體的性能）基體的性能 （2）纖維與基體水泥基體間的相互作用）纖維與基體水泥基體間的相互作用 纖維間距大于或等于兩倍界面層厚度時，各纖維的界面纖維間距大于或等于兩倍界面層厚度時，各纖維的界面層將保持自身形狀，互無干擾和影響；當纖維間距小于層將保

5、持自身形狀，互無干擾和影響；當纖維間距小于兩倍界面層厚度時，界面層相互交錯、搭接，產(chǎn)生疊加兩倍界面層厚度時，界面層相互交錯、搭接，產(chǎn)生疊加效應(yīng)，對界面產(chǎn)生強化效應(yīng)效應(yīng)，對界面產(chǎn)生強化效應(yīng).9二、纖維增強水泥基復(fù)合材料二、纖維增強水泥基復(fù)合材料 2、影響材料性能的因素、影響材料性能的因素 （2）纖維與基體水泥基體間的相互作用）纖維與基體水泥基體間的相互作用 纖維間距對界面層的影響與纖維纖維間距對界面層的影響與纖維/骨料間距改骨料間距改變對界面層的影響具有一致的規(guī)律性和同類性變對界面層的影響具有一致的規(guī)律性和同類性，諸界，諸界面層在水泥基體將有雙重界面隨機強化效應(yīng)，只要纖面層在水泥基體將有雙重界面

6、隨機強化效應(yīng)，只要纖維、砂粒空間隨機間距小于兩倍界面層厚度，混合料維、砂粒空間隨機間距小于兩倍界面層厚度，混合料工作性又能滿足要求，界面層，尤其是界面最薄弱層工作性又能滿足要求，界面層，尤其是界面最薄弱層的強化效應(yīng)就會發(fā)生。的強化效應(yīng)就會發(fā)生。 10 纖維間距改變對界面層性狀的影響與對界纖維間距改變對界面層性狀的影響與對界面力學(xué)性能的影響具有相同的規(guī)律性。當纖維面力學(xué)性能的影響具有相同的規(guī)律性。當纖維間距小于兩倍界面層厚度時，界面諸力學(xué)性能間距小于兩倍界面層厚度時，界面諸力學(xué)性能均有不同程度的提高均有不同程度的提高。而當纖維間距大于兩倍而當纖維間距大于兩倍界面厚度時，對諸界面力學(xué)行為均無明顯影

7、響。界面厚度時，對諸界面力學(xué)行為均無明顯影響。11二、纖維增強水泥基復(fù)合材料二、纖維增強水泥基復(fù)合材料 2、影響材料性能的因素、影響材料性能的因素 （3）纖維與基體在熱膨脹系數(shù)上的匹配）纖維與基體在熱膨脹系數(shù)上的匹配 纖維的熱膨脹系數(shù)大于基體的熱膨脹系數(shù)纖維的熱膨脹系數(shù)大于基體的熱膨脹系數(shù)？在基體中引入壓應(yīng)力。在基體中引入壓應(yīng)力。 （4）纖維與基體在彈性模量上的匹配）纖維與基體在彈性模量上的匹配 纖維具有較高的彈性模量纖維具有較高的彈性模量？ 當復(fù)合材料的應(yīng)變達到基體中比較小的那個應(yīng)變時，當復(fù)合材料的應(yīng)變達到基體中比較小的那個應(yīng)變時，只有只有EfEm時，纖維才可能分擔(dān)整個復(fù)合材料中更多的負時，

8、纖維才可能分擔(dān)整個復(fù)合材料中更多的負荷水平。所以，如果荷水平。所以，如果EfEm時，所得復(fù)合材料強度不大可時，所得復(fù)合材料強度不大可能大于基體本身的原有強度。要求選用纖維具有較高的彈能大于基體本身的原有強度。要求選用纖維具有較高的彈性模量是必須的。性模量是必須的。12 （5）性能）性能 纖維的加入，可顯著改善混凝土的極限變纖維的加入，可顯著改善混凝土的極限變形能力和韌性，從而大大改善水泥漿體的抗形能力和韌性，從而大大改善水泥漿體的抗裂性和抗沖擊能力。使用分散短纖維的增強裂性和抗沖擊能力。使用分散短纖維的增強效果比連續(xù)長纖維的效果差。效果比連續(xù)長纖維的效果差。13對水泥混凝土改良的途徑，對水泥混

9、凝土改良的途徑， 改變水泥性質(zhì)，混凝土配比，改變水泥性質(zhì)，混凝土配比， 添加纖維材料、添加纖維材料、外加劑等措施來改良其性能，或使其滿足工程特外加劑等措施來改良其性能，或使其滿足工程特殊需要。殊需要。 但是對混凝土最基本的力學(xué)性能（剛度大、但是對混凝土最基本的力學(xué)性能（剛度大、柔性小，抗壓強度遠大于抗拉強度）的改善，降柔性小，抗壓強度遠大于抗拉強度）的改善，降低其剛性，提高其韌性，降低抗壓抗拉強度比值，低其剛性，提高其韌性，降低抗壓抗拉強度比值，在大多數(shù)情況下是摻加聚合物。在大多數(shù)情況下是摻加聚合物。14聚合物用于水泥混凝土主要有三種方式：聚合物用于水泥混凝土主要有三種方式： 聚合物浸漬混凝土

10、，聚合物混凝土，聚合物聚合物浸漬混凝土，聚合物混凝土，聚合物水泥混凝土水泥混凝土15三、聚合物改性混凝土三、聚合物改性混凝土 1、聚合物浸漬混凝土、聚合物浸漬混凝土 16 聚合物浸漬混凝土實驗結(jié)果表明：聚合物浸漬混凝土實驗結(jié)果表明： 抗壓強度可提高抗壓強度可提高3 倍，抗拉強度提高近倍，抗拉強度提高近3倍，彈倍，彈性模量可提高性模量可提高1倍，抗破裂模量可增加近倍，抗破裂模量可增加近3倍，抗折倍，抗折彈性模量可增加彈性模量可增加50%，彈性變形減少，彈性變形減少10倍，硬度增倍，硬度增加超過加超過70%，滲水性幾乎變?yōu)?，滲水性幾乎變?yōu)?，吸水性大大降低。，吸水性大大降低。17三、聚合物改性混凝

11、土三、聚合物改性混凝土 1、聚合物浸漬混凝土、聚合物浸漬混凝土 18 聚合物浸漬混凝土由于其良好的力學(xué)性能，耐久聚合物浸漬混凝土由于其良好的力學(xué)性能，耐久性及抗浸蝕能力，主要用于受力的混凝土及鋼筋混性及抗浸蝕能力，主要用于受力的混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，和對耐久性及抗浸蝕性要求較高的凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，和對耐久性及抗浸蝕性要求較高的地方。如混凝土船體、近海鉆井混凝土平臺等。地方。如混凝土船體、近海鉆井混凝土平臺等。 但由于聚合物浸漬混凝土工藝復(fù)雜，成本較高，但由于聚合物浸漬混凝土工藝復(fù)雜，成本較高，混凝土構(gòu)件需要預(yù)制并且構(gòu)件尺寸受到限制，因而混凝土構(gòu)件需要預(yù)制并且構(gòu)件尺寸受到限制，因而主要用于特殊

12、場合。主要用于特殊場合。19三、聚合物改性混凝土三、聚合物改性混凝土 2、聚合物混凝土、聚合物混凝土 以聚合物為結(jié)合料與砂石等骨料形成混凝土。大多數(shù)情以聚合物為結(jié)合料與砂石等骨料形成混凝土。大多數(shù)情況下是把聚合物的單體與骨料拌和，通過單體聚合把骨料結(jié)合況下是把聚合物的單體與骨料拌和，通過單體聚合把骨料結(jié)合在一起，形成整體。同普通混凝土一樣可用預(yù)制或現(xiàn)澆的方法在一起，形成整體。同普通混凝土一樣可用預(yù)制或現(xiàn)澆的方法施工。其具有良好的力學(xué)性能、耐久性及某些普通混凝土無法施工。其具有良好的力學(xué)性能、耐久性及某些普通混凝土無法比擬的性能（如速凝等），所以大部分情況下用于搶修等特殊比擬的性能（如速凝等），

13、所以大部分情況下用于搶修等特殊用途，也可以用于噴射混凝土。用途，也可以用于噴射混凝土。據(jù)報道，據(jù)報道，10-15mm聚甲基丙烯聚甲基丙烯酸甲酯（酸甲酯（PMMA）噴射混凝土的強度可達）噴射混凝土的強度可達700MPa20 所用聚合物主要有環(huán)氧樹脂、尿醛樹脂、糠醛所用聚合物主要有環(huán)氧樹脂、尿醛樹脂、糠醛樹脂、聚合物鏈上接有苯乙烯的聚酯等。樹脂、聚合物鏈上接有苯乙烯的聚酯等。 由于混凝土的結(jié)合完全靠聚合物，由于混凝土的結(jié)合完全靠聚合物，所以聚合物用所以聚合物用量很大，一般多達量很大，一般多達8%左右左右，因此聚合物混凝土的價，因此聚合物混凝土的價格昂貴，目前還不能用于普通建筑工程，多用于特格昂貴，

14、目前還不能用于普通建筑工程，多用于特殊工程。殊工程。21三、聚合物改性混凝土三、聚合物改性混凝土 3、聚合物水泥混凝土、聚合物水泥混凝土 是一種以聚合物替代部分水泥材料，與是一種以聚合物替代部分水泥材料，與水泥材料共同作為膠凝材料的水泥基復(fù)合水泥材料共同作為膠凝材料的水泥基復(fù)合材料材料 。也稱為。也稱為 聚合物改性水泥混凝土聚合物改性水泥混凝土。222324三、聚合物改性混凝土三、聚合物改性混凝土 3、聚合物水泥混凝土、聚合物水泥混凝土 與普通水泥混凝土相比，與普通水泥混凝土相比，聚合物膠乳水泥砂漿的聚合物膠乳水泥砂漿的彎曲強度提高顯著而彎曲強度提高顯著而壓縮強度沒有明顯的改壓縮強度沒有明顯的

15、改善。抗壓善?？箟? /抗拉值降低?？估到档汀傂越档?，變形能力增剛性降低，變形能力增大，這對許多工程有利。大，這對許多工程有利。25 三、聚合物改性混凝土三、聚合物改性混凝土 3、聚合物水泥混凝土、聚合物水泥混凝土 與普通水泥混凝土相比，與普通水泥混凝土相比，聚合物膠乳水泥混凝土對聚合物膠乳水泥混凝土對各種基底的粘結(jié)強度大大各種基底的粘結(jié)強度大大改善。所以特別適合于破改善。所以特別適合于破損混凝土的修補工程。損混凝土的修補工程。26三、聚合物改性混凝土三、聚合物改性混凝土 3、聚合物水泥混凝土、聚合物水泥混凝土 與普通水泥混凝土相比，與普通水泥混凝土相比，聚合物膠乳水泥混凝土的聚合物膠乳水

16、泥混凝土的抗凍性能有較明顯的改善?？箖鲂阅苡休^明顯的改善。抗浸蝕能力和耐久性有一抗浸蝕能力和耐久性有一定程度的提高定程度的提高。27 聚合物改性水泥混凝土的改性效果，尤其對力學(xué)聚合物改性水泥混凝土的改性效果，尤其對力學(xué)性能的改善不如聚合物浸漬混凝土的改性效果明顯。性能的改善不如聚合物浸漬混凝土的改性效果明顯。并且采用的聚合物不同，改性效果也不相同。但由并且采用的聚合物不同，改性效果也不相同。但由于其工藝簡單，使用方便，采用預(yù)摻聚合物來改性于其工藝簡單，使用方便，采用預(yù)摻聚合物來改性水泥混凝土得到越來越廣泛的使用，并且可能將來水泥混凝土得到越來越廣泛的使用，并且可能將來在水泥混凝土這一建筑領(lǐng)域起

17、非常重要的作用。在水泥混凝土這一建筑領(lǐng)域起非常重要的作用。28聚合物以不同形態(tài)用于水泥砂漿或水泥混凝土改性，聚合物以不同形態(tài)用于水泥砂漿或水泥混凝土改性，改性效果雖然與聚合物形態(tài)有一定的關(guān)系，但主要改性效果雖然與聚合物形態(tài)有一定的關(guān)系，但主要取決于聚合物（聚合物顆粒團聚或聚合物單體的聚取決于聚合物（聚合物顆粒團聚或聚合物單體的聚合）與水泥漿體形成的整體結(jié)構(gòu)狀態(tài)。合）與水泥漿體形成的整體結(jié)構(gòu)狀態(tài)。 2930使用最廣泛的是聚合物乳液。使用最廣泛的是聚合物乳液。 用聚合物乳液改性是在水泥砂漿或者水泥混凝土拌合成型用聚合物乳液改性是在水泥砂漿或者水泥混凝土拌合成型時拌入（大多數(shù)情況下是膠乳與水先拌合然

18、后再與集料拌合）時拌入（大多數(shù)情況下是膠乳與水先拌合然后再與集料拌合）聚合物乳液在水泥混凝土凝結(jié)硬化過程中脫水在混凝土中形聚合物乳液在水泥混凝土凝結(jié)硬化過程中脫水在混凝土中形成結(jié)構(gòu)，并可能影響水泥的水化過程及水泥混凝土的結(jié)構(gòu)，成結(jié)構(gòu)，并可能影響水泥的水化過程及水泥混凝土的結(jié)構(gòu)，從而對水泥砂漿或水泥混凝土的性能起到改善作用，聚合物從而對水泥砂漿或水泥混凝土的性能起到改善作用，聚合物可能是單聚體、雙聚體或多聚體。聚合物乳液中包含聚合物、可能是單聚體、雙聚體或多聚體。聚合物乳液中包含聚合物、乳化劑、穩(wěn)定劑等，固體含量一般在乳化劑、穩(wěn)定劑等，固體含量一般在40-50%。3132 粉末膠乳改性方法粉末膠

19、乳改性方法是在混凝土拌合過程是在混凝土拌合過程中加入干乳膠粉末，在混合料與水拌合后，干膠乳中加入干乳膠粉末，在混合料與水拌合后，干膠乳粉末遇水變成乳液，在水泥混凝土凝結(jié)硬化過程中粉末遇水變成乳液，在水泥混凝土凝結(jié)硬化過程中乳液再一次脫水，聚合物顆粒在混凝土中形成聚合乳液再一次脫水，聚合物顆粒在混凝土中形成聚合物結(jié)構(gòu)，從而與聚合物乳液的作用過程相似，對水物結(jié)構(gòu)，從而與聚合物乳液的作用過程相似，對水泥混凝土起改性作用。泥混凝土起改性作用。33 水溶性聚合物水溶性聚合物 如如 纖維素衍生物及聚乙烯纖維素衍生物及聚乙烯等，在水泥混凝土拌合過程中少量加入，由于其屬等，在水泥混凝土拌合過程中少量加入，由于

20、其屬表面活性物質(zhì)，可用來改善水泥混凝土的工作性。表面活性物質(zhì)，可用來改善水泥混凝土的工作性。實際上起減水劑的作用，從而對混凝土的性能也有實際上起減水劑的作用，從而對混凝土的性能也有一定的改性作用一定的改性作用。34 液體樹脂液體樹脂：是是在水泥混凝土拌合過程中加在水泥混凝土拌合過程中加入熱固性的預(yù)聚體或半聚物液體，在水泥硬化過程入熱固性的預(yù)聚體或半聚物液體，在水泥硬化過程中進一步聚合，使全部聚合完成，聚合物結(jié)構(gòu)在水中進一步聚合，使全部聚合完成，聚合物結(jié)構(gòu)在水泥混凝土中形成，從而改善混凝土性能。泥混凝土中形成，從而改善混凝土性能。 聚合物單體改性聚合物單體改性是在水泥砂漿或水泥混凝是在水泥砂漿或

21、水泥混凝土拌合過程中加入聚合物單體，聚合全過程在水泥土拌合過程中加入聚合物單體，聚合全過程在水泥凝結(jié)硬化過程中形成。凝結(jié)硬化過程中形成。35一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制 36一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制1、選擇水泥品種，確定混凝土試配強度；、選擇水泥品種，確定混凝土試配強度；525#水泥，試配強度水泥，試配強度37一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制1、選擇水泥品種，確定混凝土試配強度；、選擇水泥品種，確定混凝土試配強度；2、確定水灰比；、確定水灰比；Rc-水泥實際強度，

22、水泥實際強度，R28強度強度=R混凝土施工配制抗壓強度混凝土施工配制抗壓強度 38一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制1、選擇水泥品種，確定混凝土試配強度；、選擇水泥品種，確定混凝土試配強度；2、確定水灰比、確定水灰比；3、選取用水量，計算水泥用量；、選取用水量，計算水泥用量；4、選取砂率（、選取砂率（Sp%）；）； SpS/(S+G) 100%39一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制一、混凝土的配合比設(shè)計及成型工藝控制1、選擇水泥品種，確定混凝土試配強度；、選擇水泥品種，確定混凝土試配強度；2、確定水灰比；、確定水灰比；3、選取用水量，計算水泥用量；、選取

23、用水量，計算水泥用量；4、選取砂率；、選取砂率；5、計算砂石用量。、計算砂石用量。 體積法（絕對體積法）體積法（絕對體積法） 質(zhì)量法（假定容積密度法）質(zhì)量法（假定容積密度法）40二、鋼筋混凝土的成型工藝二、鋼筋混凝土的成型工藝41二、鋼筋混凝土的成型工藝二、鋼筋混凝土的成型工藝42三、纖維增強水泥的成型工藝三、纖維增強水泥的成型工藝 1、直接噴射法、直接噴射法43三、纖維增強水泥的成型工藝三、纖維增強水泥的成型工藝 1、直接噴射法、直接噴射法44三、纖維增強水泥的成型工藝三、纖維增強水泥的成型工藝 1、直接噴射法、直接噴射法 2、噴射脫水法、噴射脫水法45三、纖維增強水泥的成型工藝三、纖維增強

24、水泥的成型工藝 1、直接噴射法、直接噴射法 2、噴射脫水法、噴射脫水法46三、纖維增強水泥的成型工藝三、纖維增強水泥的成型工藝 1、直接噴射法、直接噴射法 2、噴射脫水法、噴射脫水法 3、預(yù)混料澆鑄法、預(yù)混料澆鑄法4748三、纖維增強水泥的成型工藝三、纖維增強水泥的成型工藝 1、直接噴射法、直接噴射法 2、噴射脫水法、噴射脫水法 3、預(yù)混料澆鑄法、預(yù)混料澆鑄法 4、壓力法、壓力法 預(yù)混料注入到模具中后，加壓除去剩余水分，預(yù)混料注入到模具中后，加壓除去剩余水分，及時脫模，可以提高生產(chǎn)效率，并能獲得良好的及時脫模，可以提高生產(chǎn)效率，并能獲得良好的表面尺寸精度表面尺寸精度 5、離心成型法、離心成型法

25、49三、纖維增強水泥的成型工藝三、纖維增強水泥的成型工藝 1、直接噴射法、直接噴射法 2、噴射脫水法、噴射脫水法 3、預(yù)混料澆鑄法、預(yù)混料澆鑄法 4、壓力法、壓力法5、離心成型法、離心成型法 與混凝土的離心成型相同，在旋轉(zhuǎn)的管狀模具中與混凝土的離心成型相同，在旋轉(zhuǎn)的管狀模具中噴入玻璃纖維和水泥漿，該法能夠控制纖維的方向噴入玻璃纖維和水泥漿，該法能夠控制纖維的方向性，使他有效的作用到管子的結(jié)構(gòu)強度上，而且在性，使他有效的作用到管子的結(jié)構(gòu)強度上，而且在厚度方向上可以改變纖維量。厚度方向上可以改變纖維量。50四、聚合物改性水泥混凝土的成型工藝四、聚合物改性水泥混凝土的成型工藝 1、水泥混凝土中聚合物

26、結(jié)構(gòu)形成過程、水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過程51 以乳液形式摻加到水泥混凝土中的聚合物，在水以乳液形式摻加到水泥混凝土中的聚合物，在水泥混凝土攪拌均勻后，聚合物乳液顆粒會相當均勻泥混凝土攪拌均勻后，聚合物乳液顆粒會相當均勻的分布在水泥混凝土體系中，形成水泥基復(fù)合材料。的分布在水泥混凝土體系中，形成水泥基復(fù)合材料。隨著水泥的水化，體系中的水不斷地被水化水泥所隨著水泥的水化，體系中的水不斷地被水化水泥所結(jié)合，乳液中的聚合物顆粒會相互融合連接在一起。結(jié)合，乳液中的聚合物顆粒會相互融合連接在一起。52四、聚合物改性水泥混凝土的成型工藝四、聚合物改性水泥混凝土的成型工藝 1、水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過

27、程、水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過程Ohama模型模型第一階段：第一階段：聚合物水泥漿體、水泥凝膠聚合物水泥漿體、水泥凝膠形成，液相中的形成，液相中的Ca(OH)Ca(OH)2 2達到達到飽和狀態(tài)。同時聚合物顆粒飽和狀態(tài)。同時聚合物顆粒沉積在凝膠顆粒表面沉積在凝膠顆粒表面。53四、聚合物改性水泥混凝土的成型工藝四、聚合物改性水泥混凝土的成型工藝 1、水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過程、水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過程Ohama模型模型第二階段：第二階段：聚合物顆粒絮凝在一起。聚合物顆粒絮凝在一起。水化凝膠的表面形成聚合水化凝膠的表面形成聚合物密封層物密封層54四、聚合物改性水泥混凝土的成型工藝四、聚合

28、物改性水泥混凝土的成型工藝 1、水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過程、水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過程Ohama模型模型第三階段：第三階段：聚合物顆粒之間的水分逐漸被聚合物顆粒之間的水分逐漸被全部吸收到水化過程的化學(xué)結(jié)全部吸收到水化過程的化學(xué)結(jié)合水中，最終聚合物顆粒完全合水中，最終聚合物顆粒完全融化在一起形成連續(xù)的聚合物融化在一起形成連續(xù)的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)55四、聚合物改性水泥混凝土的成型工藝四、聚合物改性水泥混凝土的成型工藝 1、水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過程、水泥混凝土中聚合物結(jié)構(gòu)形成過程Konietzko模型模型 Konietzko模型中，開始聚合物分散在水泥混凝土體系中。隨模型中，開始聚

29、合物分散在水泥混凝土體系中。隨著水泥顆粒的水化，體系中一部分水被水泥水化所結(jié)合，因此著水泥顆粒的水化，體系中一部分水被水泥水化所結(jié)合，因此懸浮液中的水分被轉(zhuǎn)移，聚合物顆粒開始堆積，隨著水化的進懸浮液中的水分被轉(zhuǎn)移，聚合物顆粒開始堆積，隨著水化的進一步進行，堆積的顆粒也越來越多，逐漸融化在一起形成聚合一步進行，堆積的顆粒也越來越多，逐漸融化在一起形成聚合物膜。最終聚合物在水泥混凝土中形成空間連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，物膜。最終聚合物在水泥混凝土中形成空間連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且硬化水泥漿體也在聚合物中形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并且硬化水泥漿體也在聚合物中形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交織纏繞在一起，并把骨料顆粒包

30、裹在其中。交織纏繞在一起，并把骨料顆粒包裹在其中。5657Ohama結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)模型和Konietzko模型區(qū)別，前者認為聚合物是模型區(qū)別，前者認為聚合物是空間結(jié)構(gòu)，而水泥硬化漿包裹在聚合物網(wǎng)中間，互不連接，空間結(jié)構(gòu)，而水泥硬化漿包裹在聚合物網(wǎng)中間，互不連接，而后者認為兩者都是形成空間連續(xù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。而后者認為兩者都是形成空間連續(xù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。5859一、界面結(jié)構(gòu)與性能一、界面結(jié)構(gòu)與性能 鋼筋混凝土中纖維鋼筋混凝土中纖維 / 基體的界面具有比基體的界面具有比基體大的水灰比，易形成較厚的水膜層，即基體大的水灰比，易形成較厚的水膜層，即界面薄弱層。界面薄弱層。 6061二、二、改善界面性能的途徑改善界面性

31、能的途徑 關(guān)鍵在于提高最薄弱點（弱谷）的顯微硬關(guān)鍵在于提高最薄弱點（弱谷）的顯微硬度及減小過渡環(huán)的范圍。度及減小過渡環(huán)的范圍。 1、 降低水灰比和使用減水劑降低水灰比和使用減水劑 這是減小水膜層的厚度，改善過渡環(huán)的這是減小水膜層的厚度，改善過渡環(huán)的主要措施。主要措施。 6263二、改善界面性能的途徑二、改善界面性能的途徑 1、降低水灰比和使用減水劑；、降低水灰比和使用減水劑； 2、摻入硅灰；、摻入硅灰； 界面區(qū)的顯微硬度隨硅灰摻入量的增加而界面區(qū)的顯微硬度隨硅灰摻入量的增加而增大，界面層弱谷變淺，弱谷位置向纖維表面增大，界面層弱谷變淺，弱谷位置向纖維表面移動，界面層厚度變小。移動，界面層厚度變

32、小。6465二、改善界面性能的途徑二、改善界面性能的途徑 1、降低水灰比和使用減水劑；、降低水灰比和使用減水劑； 2、摻入硅灰；、摻入硅灰； 3、用聚合物作增強劑；、用聚合物作增強劑； 聚合物的摻入對于減小界面層的厚度和聚合物的摻入對于減小界面層的厚度和弱谷與纖維表面的距離，縮小界面層與基材弱谷與纖維表面的距離，縮小界面層與基材的差異和增強界面粘結(jié)力有著明顯的作用。的差異和增強界面粘結(jié)力有著明顯的作用。 6667二、改善界面性能的途徑二、改善界面性能的途徑 1、降低水灰比和使用減水劑；、降低水灰比和使用減水劑； 2、摻入硅灰；、摻入硅灰； 3、用聚合物作增強劑、用聚合物作增強劑 4、改進纖維外

33、形、改進纖維外形684、改進纖維外形、改進纖維外形 1） 當纖維橫截面面積相同時，纖維斷面周長越當纖維橫截面面積相同時，纖維斷面周長越大，對纖維抗拔越有利。大，對纖維抗拔越有利。 2）表面凸凹不平的冷拔）表面凸凹不平的冷拔-壓形變截面鋼纖維和熔壓形變截面鋼纖維和熔抽法鋼纖維界面粘結(jié)強度明顯高于表面光滑抽法鋼纖維界面粘結(jié)強度明顯高于表面光滑的直線型切割鋼纖維。的直線型切割鋼纖維。 3）異型鋼纖維的抗拔力由粘結(jié)力和變形抗力兩）異型鋼纖維的抗拔力由粘結(jié)力和變形抗力兩部分組成，因而提高了抗拔力。部分組成，因而提高了抗拔力。69707172 混凝土已成為目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣、用量最大混凝土已成為目前世

34、界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣、用量最大的建筑材料。在普通混凝土中加入功能組分，可使混的建筑材料。在普通混凝土中加入功能組分，可使混凝土成為一種集功能性與結(jié)構(gòu)性為一體、高性價比的凝土成為一種集功能性與結(jié)構(gòu)性為一體、高性價比的新型功能材料，并可充分發(fā)揮功能組分的智能性。功新型功能材料，并可充分發(fā)揮功能組分的智能性。功能混凝土的誕生開辟了混凝土材料應(yīng)用的新時代。能混凝土的誕生開辟了混凝土材料應(yīng)用的新時代。 建筑物在其使用過程中，耗能占總耗能的建筑物在其使用過程中，耗能占總耗能的3040。隨著生活水平的提高，人們對環(huán)境的舒適度要求愈來隨著生活水平的提高，人們對環(huán)境的舒適度要求愈來愈高。相應(yīng)的建筑能耗（包括空調(diào)能耗

35、）也隨之增高。愈高。相應(yīng)的建筑能耗（包括空調(diào)能耗）也隨之增高。造成能源消耗過快，環(huán)境污染加劇。造成能源消耗過快，環(huán)境污染加劇。8.5.1 概述概述731） 開發(fā)節(jié)能建材的意義開發(fā)節(jié)能建材的意義中國建筑能耗與總能耗關(guān)系變化圖中國建筑能耗與總能耗關(guān)系變化圖 74 1978年的年的10%上升到上升到2001的的27.45%。2000年，年，我國建筑用商品能源消耗共計我國建筑用商品能源消耗共計3.56億億t標準煤，標準煤，占當年全社會終端能源消費量的比重為占當年全社會終端能源消費量的比重為27.8%，接近發(fā)達國家建筑用能占全社會能源消費量的接近發(fā)達國家建筑用能占全社會能源消費量的1/3左右水平。左右水

36、平。75 至至2000年底，全國既有房屋建筑面積，城市己至年底，全國既有房屋建筑面積，城市己至76.6億億m2（其中住宅（其中住宅44.1億億m2），農(nóng)村為），農(nóng)村為299.4億億m2(其中住宅建筑約占其中住宅建筑約占80%)。其中能夠達到采暖建。其中能夠達到采暖建筑節(jié)能標準的只有筑節(jié)能標準的只有1.8億億m2，僅占全部城鄉(xiāng)建筑面，僅占全部城鄉(xiāng)建筑面積的積的0.6%，占城市既有采暖居住建筑面積的，占城市既有采暖居住建筑面積的9%。 76 建筑在使用過程中的能耗建筑在使用過程中的能耗: :采暖、空調(diào)、通風(fēng)、采暖、空調(diào)、通風(fēng)、熱水供應(yīng)、照明、炊事、家用電器、電梯熱水供應(yīng)、照明、炊事、家用電器、電梯

37、 。 其中采暖空調(diào)通風(fēng)能耗約占其中采暖空調(diào)通風(fēng)能耗約占2/32/3左右。滿足這左右。滿足這些設(shè)計要求將使新建筑在保持同樣室內(nèi)條件的前提些設(shè)計要求將使新建筑在保持同樣室內(nèi)條件的前提下比老建筑節(jié)省下比老建筑節(jié)省50%50%的能源。我國每年新建的建筑的能源。我國每年新建的建筑數(shù)超過數(shù)超過1010億億m m2 2，節(jié)省，節(jié)省50%50%的采暖空調(diào)耗能。的采暖空調(diào)耗能。 77相變材料的溫控系統(tǒng)有如下優(yōu)點：相變材料的溫控系統(tǒng)有如下優(yōu)點：(1)裝置簡單，不需要成套的管路裝置和設(shè)備；裝置簡單，不需要成套的管路裝置和設(shè)備；(2)管理和維修簡便，方便使用；管理和維修簡便，方便使用；(3)可充分利用太陽能和廢熱可充

38、分利用太陽能和廢熱(冷冷)，有顯著的節(jié)，有顯著的節(jié)能效率；能效率；(4)在大規(guī)模推廣前提下，價格會相當便宜在大規(guī)模推廣前提下，價格會相當便宜。 782） 相變儲能材料與導(dǎo)電功能基元材料相變儲能材料與導(dǎo)電功能基元材料 （1 ） 相變儲能材料相變儲能材料用于建筑材料中常見相變材料的相變溫度和相變焓用于建筑材料中常見相變材料的相變溫度和相變焓材料名稱分子式或簡稱相變溫度/相變焓/Jg-1十水硫酸鈉NaSO410H2O32.4250.8六水氯化鈣CaCl26H2029.0180正十六烷C16H3416.7236.6正十八烷C18H3827.2242.4正二十烷C20H4236.6246.6癸酸C10H

39、20O230.1158月桂酸C12H24O41.3179十四烷酸C14H28O252.1190軟脂酸C16H32O254.1183硬脂酸C18H36O264.5196新戊二醇NPG4313050%季戊四醇+50%三羥甲基丙醇50%PE+50%TMP47.2125.479相變物質(zhì)及其性質(zhì)相變物質(zhì)及其性質(zhì)相變物質(zhì)相變溫度()相變潛熱(kJkg)C13-C2422-24(F)189C-1828(F)244Caprylic acid(辛酸)16.5(M)153Capric acid(葵酸)31.5(M)153KF4H2O17.5(M)231CaCI26H2O28(M)171NaSO410H2O32.4

40、(M)25480通常人們感興趣的是相變溫度在通常人們感興趣的是相變溫度在-20120范圍范圍內(nèi)的相變材料，不僅可以對空間加熱，冷卻還可內(nèi)的相變材料，不僅可以對空間加熱，冷卻還可以保溫，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航空、民用等方以保溫，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航空、民用等方面都有重大應(yīng)用。面都有重大應(yīng)用。 81 從經(jīng)濟和環(huán)保上看，目前已經(jīng)開發(fā)出許多適從經(jīng)濟和環(huán)保上看，目前已經(jīng)開發(fā)出許多適應(yīng)于建筑應(yīng)用的廉價、環(huán)保的應(yīng)于建筑應(yīng)用的廉價、環(huán)保的PCM和封裝材料，和封裝材料，如十二醇、十八烷、棕櫚酸丙酯、一些石油副產(chǎn)如十二醇、十八烷、棕櫚酸丙酯、一些石油副產(chǎn)品以及可再生的脂肪酸及其衍生物等。相變材料品以及可再生的脂

41、肪酸及其衍生物等。相變材料與建筑材料的結(jié)合工藝也得到很大改善，大大降與建筑材料的結(jié)合工藝也得到很大改善，大大降低了相變蓄熱系統(tǒng)的成本，使其回收年限短，具低了相變蓄熱系統(tǒng)的成本，使其回收年限短，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。82 （3） 導(dǎo)電功能基元材料導(dǎo)電功能基元材料常用的導(dǎo)電組可分為三類：常用的導(dǎo)電組可分為三類：聚合物類聚合物類、碳類碳類和和金金屬類屬類，其中最常用的導(dǎo)電組分包括：，其中最常用的導(dǎo)電組分包括：石墨石墨、碳纖碳纖維維及及碳黑碳黑，金屬類則有，金屬類則有金屬粉末金屬粉末、金屬纖維金屬纖維、金金屬片屬片、金屬網(wǎng)金屬網(wǎng)等。還有人聯(lián)合應(yīng)用等。還有人聯(lián)合應(yīng)用碳

42、類碳類和和金屬類金屬類的導(dǎo)電組分的導(dǎo)電組分。83常用導(dǎo)電填料及其特點常用導(dǎo)電填料及其特點體系體系類別類別品種品種主要特點主要特點碳碳系系碳黑碳黑乙炔碳黑乙炔碳黑導(dǎo)電性好、純度高、加工困難導(dǎo)電性好、純度高、加工困難油爐法碳黑油爐法碳黑導(dǎo)電性及其他性能較好導(dǎo)電性及其他性能較好熱裂法碳黑熱裂法碳黑導(dǎo)電性差、成本低，常用作增強填料導(dǎo)電性差、成本低，常用作增強填料槽法碳黑槽法碳黑導(dǎo)電性差、粒徑小，可用于著色導(dǎo)電性差、粒徑小，可用于著色其他其他共同問題是色彩單調(diào)共同問題是色彩單調(diào)碳纖維碳纖維聚丙腈（聚丙腈（PAN）基）基導(dǎo)電性良好、成本高、加工困難導(dǎo)電性良好、成本高、加工困難瀝青基瀝青基比比PAN基碳纖維

43、導(dǎo)電性差、成本低基碳纖維導(dǎo)電性差、成本低石墨石墨天然石墨天然石墨導(dǎo)電性隨產(chǎn)地而異、難粉碎導(dǎo)電性隨產(chǎn)地而異、難粉碎人造石墨人造石墨導(dǎo)電性隨生產(chǎn)方法而異導(dǎo)電性隨生產(chǎn)方法而異金金屬屬系系金屬粉金屬粉銅、銀、鎳、鐵、鋁等銅、銀、鎳、鐵、鋁等易氧化變質(zhì)、銀的價格昂貴易氧化變質(zhì)、銀的價格昂貴金屬氧金屬氧化物化物ZnO、PbO、TiO2、SnO2、V2O3、VO2 Sb2O、In2O3等等導(dǎo)電性較差導(dǎo)電性較差金屬薄片金屬薄片鋁箔鋁箔色彩鮮艷、導(dǎo)電性好色彩鮮艷、導(dǎo)電性好金屬纖維金屬纖維鋁、鎳、銅、不銹鋼纖維等鋁、鎳、銅、不銹鋼纖維等價格昂貴、加工困難、導(dǎo)電性好價格昂貴、加工困難、導(dǎo)電性好其它其它鍍金屬玻璃纖維

44、、玻璃微珠、云鍍金屬玻璃纖維、玻璃微珠、云母、碳纖維等母、碳纖維等加工時存在變質(zhì)問題加工時存在變質(zhì)問題84 a)系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖 b) 主機照片主機照片分散式相變供熱蓄能系統(tǒng)示意圖與照片分散式相變供熱蓄能系統(tǒng)示意圖與照片7.5.2 儲能建筑材料和電熱混凝土儲能建筑材料和電熱混凝土1） 儲能建筑材料儲能建筑材料851加熱空間加熱空間 2蓋面蓋面 3熱阻材料熱阻材料 4相變材料相變材料 5電熱絲電熱絲 6隔熱材料隔熱材料 地板采暖系統(tǒng)示意圖地板采暖系統(tǒng)示意圖 86 有研究者估計若能在建筑物中廣泛采用含有研究者估計若能在建筑物中廣泛采用含PCM的建筑材料，能減少用于加熱和制冷的的建筑材料，能減少

45、用于加熱和制冷的50的電力的電力消耗。美國研究者開發(fā)了一系列消耗。美國研究者開發(fā)了一系列PCM復(fù)合建筑材料，復(fù)合建筑材料，用于房屋空調(diào)節(jié)能。包括無定形用于房屋空調(diào)節(jié)能。包括無定形PCM/硅混合干粉、硅混合干粉、HDPE顆粒和顆粒和PCM浸制的多孔材料浸制的多孔材料(如塑料板、混凝如塑料板、混凝土等土等)，有效解決了液態(tài)，有效解決了液態(tài)PCM的泄漏、體積變化和阻的泄漏、體積變化和阻燃問題，并起到強化傳熱的作用，開發(fā)成果獲得多燃問題，并起到強化傳熱的作用，開發(fā)成果獲得多項專利。項專利。 87 沈陽建筑大學(xué)的馮國會教授研究了冬季工況下沈陽建筑大學(xué)的馮國會教授研究了冬季工況下相變墻（相變墻板的相變溫度

46、為相變墻（相變墻板的相變溫度為1824）對室內(nèi)）對室內(nèi)環(huán)境影響，結(jié)果表明：普通墻房間室內(nèi)溫度在環(huán)境影響，結(jié)果表明：普通墻房間室內(nèi)溫度在1924波動，相變墻房間在波動，相變墻房間在17.520.5波動，普通波動，普通墻房間的室內(nèi)累計平均溫度為墻房間的室內(nèi)累計平均溫度為21.03，相變墻房間，相變墻房間為為19.18。88 冒東奎教授進行的含儲能工質(zhì)的石膏壁板對冒東奎教授進行的含儲能工質(zhì)的石膏壁板對建筑物熱性能影響的實驗研究結(jié)果表明，采用含建筑物熱性能影響的實驗研究結(jié)果表明，采用含儲能工質(zhì)石膏壁板的建筑物，在冬季條件下，室儲能工質(zhì)石膏壁板的建筑物，在冬季條件下，室內(nèi)溫度由內(nèi)溫度由24下降到下降到1

47、6的時間延長了的時間延長了135%，而，而在夏季，保持在在夏季，保持在22以下的溫度延長了以下的溫度延長了84%。892） 電熱混凝土電熱混凝土 電熱混凝土是由膠凝材料、導(dǎo)電材料、介電電熱混凝土是由膠凝材料、導(dǎo)電材料、介電骨料和水等組分，按照一定配合比混合凝結(jié)而成骨料和水等組分，按照一定配合比混合凝結(jié)而成的多相復(fù)合材料。其中導(dǎo)電功能基元材料部分或的多相復(fù)合材料。其中導(dǎo)電功能基元材料部分或全部取代素混凝土中細骨料、粗骨料或兩者都取全部取代素混凝土中細骨料、粗骨料或兩者都取代代 。90電熱混凝土功能電熱混凝土功能:感知應(yīng)變、破壞、溫度自我傳感能感知應(yīng)變、破壞、溫度自我傳感能力，可用于建筑結(jié)構(gòu)的振動

48、控制、交通管理、載重測力，可用于建筑結(jié)構(gòu)的振動控制、交通管理、載重測量、建筑安全等；同時，導(dǎo)電相的加入使混凝土的電量、建筑安全等；同時，導(dǎo)電相的加入使混凝土的電阻大大降低，成為導(dǎo)體，良好的導(dǎo)電性使混凝土變成阻大大降低，成為導(dǎo)體，良好的導(dǎo)電性使混凝土變成了優(yōu)良發(fā)熱體，可廣泛應(yīng)用于建筑地面采暖、路面除了優(yōu)良發(fā)熱體，可廣泛應(yīng)用于建筑地面采暖、路面除冰融雪等冰融雪等。91 電熱混凝土大板模板及電極布置電熱混凝土大板模板及電極布置 電熱混凝土電熱層的設(shè)置電熱混凝土電熱層的設(shè)置92 中國的王剛在石墨電熱混凝土的研究中，得出水中國的王剛在石墨電熱混凝土的研究中，得出水泥含量在泥含量在30308080、石墨、

49、石墨5 54040、骨料、骨料5 55050（以（以上均為質(zhì)量含量），骨料最好是礦渣、火山灰、碎石、上均為質(zhì)量含量），骨料最好是礦渣、火山灰、碎石、碎陶瓷、以及砂子等。這種電熱混凝土主要被用來作碎陶瓷、以及砂子等。這種電熱混凝土主要被用來作為建筑物取暖、電磁屏蔽。為建筑物取暖、電磁屏蔽。 2001年我國廣州電力設(shè)計院孫旭研究了電熱混凝年我國廣州電力設(shè)計院孫旭研究了電熱混凝土在土在變電站接地網(wǎng)中的應(yīng)用變電站接地網(wǎng)中的應(yīng)用，取得了較好的效果。，取得了較好的效果。2002年武漢理工大學(xué)的唐祖全、李卓球等研究了電熱年武漢理工大學(xué)的唐祖全、李卓球等研究了電熱混凝土電熱層布置對路面除冰效果的影響?；炷岭?/p>

50、熱層布置對路面除冰效果的影響。93 碳纖維電熱混凝土碳纖維電熱混凝土SEMSEM照片照片 瀝青電熱混凝土的顯微結(jié)構(gòu)瀝青電熱混凝土的顯微結(jié)構(gòu)941） 相變儲能混凝土相變儲能混凝土相變儲能混凝土制備流程圖相變儲能混凝土制備流程圖 相變儲能混凝土樣品相變儲能混凝土樣品 7.5.3 調(diào)溫節(jié)能調(diào)溫節(jié)能混凝土的制備及性能測試混凝土的制備及性能測試95051015200.81.01.21.41.61.82.0Heat capacity/ kJ.kg-1.k-1 Composite for energy storage content /vol%051015200.81.01.21.41.61.82.0Hea

51、t capacity/ kJ.kg-1.k-1Composite for energy storage content /vol%（1） 相變儲能混凝土性能測試相變儲能混凝土性能測試相變儲能混凝比熱容相變儲能混凝比熱容96010203040500.81.01.21.41.61.82.0Heat capacity/ kJ.kg-1.k-1Composite for energy storage content /vol%相變儲能混凝土比熱容相變儲能混凝土比熱容970510152025301520253035 溫度/時間/min0510152025301520253035溫度/時間/min相變儲能

52、混凝土塊保溫性能相變儲能混凝土塊保溫性能 相變儲能混凝土塊隔熱性能相變儲能混凝土塊隔熱性能980501001502000123質(zhì)量損失率/%循環(huán)次數(shù)/次相變儲能混凝土的耐久性能相變儲能混凝土的耐久性能 990510152001020304050抗壓強度/MPa儲能復(fù)合材料含量/vol% 未凍融 凍融0510152001020304050抗壓強度/MPa儲能復(fù)合材料含量/vol% 未凍融 凍融儲能混凝土儲能混凝土28天抗壓強度天抗壓強度 100根據(jù)彭勃等人研究結(jié)果，水泥基導(dǎo)電復(fù)合材料中石墨根據(jù)彭勃等人研究結(jié)果，水泥基導(dǎo)電復(fù)合材料中石墨粉的上閥值粉的上閥值( (體積分數(shù)，下同體積分數(shù)，下同) )約

53、為約為5%5%，下閥值約為，下閥值約為16%16%，當石墨粉的體積分數(shù)由，當石墨粉的體積分數(shù)由0 0增加到增加到5%5%時，復(fù)合材料時，復(fù)合材料的電阻率由的電阻率由6.316.3110104 4m m減小到減小到4.314.3110104 4m m；當石；當石墨粉的體積分數(shù)由墨粉的體積分數(shù)由5%5%增加到增加到16%16%時，復(fù)合材料的電阻時，復(fù)合材料的電阻率由率由4.314.3110104 4m m減小到減小到0.580.58m m。結(jié)合水泥基復(fù)合。結(jié)合水泥基復(fù)合導(dǎo)電材料作為發(fā)熱體的電阻要求和石墨含量對抗壓強導(dǎo)電材料作為發(fā)熱體的電阻要求和石墨含量對抗壓強度的影響，實驗中石墨粉最大填加量為：度

54、的影響，實驗中石墨粉最大填加量為：16.9Vol%16.9Vol%。 2） 電熱混凝土電熱混凝土101導(dǎo)電性仍是本實驗的首要指標，綜合國內(nèi)電阻率的導(dǎo)電性仍是本實驗的首要指標，綜合國內(nèi)電阻率的測試方法，實驗中除用萬用表測試電阻率外，伏安測試方法，實驗中除用萬用表測試電阻率外，伏安法測試電阻率選用先進的四電極法，電阻由法測試電阻率選用先進的四電極法，電阻由R RU/IU/I計算，電阻率由計算，電阻率由RS/LRS/L計算，測試原理圖如下：計算，測試原理圖如下：（1） 電熱混凝土性能測試電熱混凝土性能測試1021030102030405060024681012電阻率/m養(yǎng)護齡期/d 16.9vol%

55、（10） 6.91vol%（10） 0（106）不同石墨含量混凝土在不同養(yǎng)護齡期內(nèi)電阻率不同石墨含量混凝土在不同養(yǎng)護齡期內(nèi)電阻率 104混凝土塊立體示意圖混凝土塊立體示意圖 02040608010012020406080100120溫度/Time/h a面 c面 b面24V電壓下石墨混凝土塊升溫變化曲線電壓下石墨混凝土塊升溫變化曲線 1050510152001020304050抗壓強度/MPa石墨含量/vol%不同石墨含量混凝土試塊抗壓強度不同石墨含量混凝土試塊抗壓強度 106高抗?jié)B、抗浸蝕混凝土高抗?jié)B、抗浸蝕混凝土水泥基混凝土路面水泥基混凝土路面無宏觀缺陷混凝土無宏觀缺陷混凝土107 水泥基

56、塊體吸聲材料通過砌筑直接形成聲屏水泥基塊體吸聲材料通過砌筑直接形成聲屏障，通過對其塊型、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)進行優(yōu)化障，通過對其塊型、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)進行優(yōu)化設(shè)計，使其吸聲面具有良好的吸聲性能。水泥設(shè)計，使其吸聲面具有良好的吸聲性能。水泥基塊體吸聲材料背面可加工成各種裝飾面（如基塊體吸聲材料背面可加工成各種裝飾面（如劈離、鑿毛等），提高聲屏障的裝飾性能。劈離、鑿毛等），提高聲屏障的裝飾性能。108 代表性產(chǎn)品有吸隔聲砌塊、單元式吸聲砌塊、輕質(zhì)代表性產(chǎn)品有吸隔聲砌塊、單元式吸聲砌塊、輕質(zhì)陶?；炷疗鰤K、高效吸聲裝飾塊等。由中國建材總陶?；炷疗鰤K、高效吸聲裝飾塊等。由中國建材總院和武漢天博環(huán)保科技發(fā)展有

57、限公司聯(lián)合研制的具有院和武漢天博環(huán)保科技發(fā)展有限公司聯(lián)合研制的具有種植缽的環(huán)保型吸聲墻體砌塊，于種植缽的環(huán)保型吸聲墻體砌塊，于2003年應(yīng)用于襄樊年應(yīng)用于襄樊高速公路武當山段聲屏障工程，降噪量大于高速公路武當山段聲屏障工程，降噪量大于10dB,同同時具有裝飾和種植功能時具有裝飾和種植功能.109 水泥基板狀吸聲材料在現(xiàn)場直接拼裝形水泥基板狀吸聲材料在現(xiàn)場直接拼裝形成聲屏障，其迎聲面形狀、構(gòu)造和表面狀成聲屏障，其迎聲面形狀、構(gòu)造和表面狀態(tài)均可按設(shè)計要求進行優(yōu)化，從而具有良態(tài)均可按設(shè)計要求進行優(yōu)化，從而具有良好的吸聲性能。水泥基板狀吸聲材料質(zhì)量好的吸聲性能。水泥基板狀吸聲材料質(zhì)量較輕，施工方便，特

58、別適用于各類橋梁聲較輕，施工方便，特別適用于各類橋梁聲屏障工程。屏障工程。110 代表性產(chǎn)品有水泥珍珠巖吸聲板、發(fā)泡代表性產(chǎn)品有水泥珍珠巖吸聲板、發(fā)泡陶?；炷廖暟濉⒛静呐菽辔暟逄樟；炷廖暟?、木材泡沫水泥吸聲板等。由中國建材總院和北京泰科立高新技等。由中國建材總院和北京泰科立高新技術(shù)有限公司聯(lián)合研制的無機高效復(fù)合吸聲術(shù)有限公司聯(lián)合研制的無機高效復(fù)合吸聲板將應(yīng)用于深圳輕軌吸聲式疏散平臺工程，板將應(yīng)用于深圳輕軌吸聲式疏散平臺工程，目前正在施工。目前正在施工。111 由中國建材總院主持完成的國家由中國建材總院主持完成的國家“863計劃計劃”項目項目交通路網(wǎng)用水泥基復(fù)合吸聲材料的研交通路網(wǎng)

59、用水泥基復(fù)合吸聲材料的研究究，于，于2005年通過原建設(shè)部科技司組織的部年通過原建設(shè)部科技司組織的部級鑒定。研究成果水泥基木梗復(fù)合吸聲材料以級鑒定。研究成果水泥基木梗復(fù)合吸聲材料以木質(zhì)纖維材料構(gòu)架為吸聲主體，通過優(yōu)化內(nèi)部木質(zhì)纖維材料構(gòu)架為吸聲主體，通過優(yōu)化內(nèi)部吸聲結(jié)構(gòu)，設(shè)置表面強吸聲結(jié)構(gòu)和吸聲材料吸聲結(jié)構(gòu)，設(shè)置表面強吸聲結(jié)構(gòu)和吸聲材料-背板空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)輔助吸聲，提高吸聲降背板空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)輔助吸聲，提高吸聲降噪效果。噪效果。112 通過混雜增強、板（網(wǎng)）狀材料增強、通過混雜增強、板（網(wǎng)）狀材料增強、界面強化和組成優(yōu)化提高復(fù)合吸聲材料物界面強化和組成優(yōu)化提高復(fù)合吸聲材料物理力學(xué)性能和耐久性

60、。至今已在數(shù)十個吸理力學(xué)性能和耐久性。至今已在數(shù)十個吸聲降噪工程中使用聲降噪工程中使用5萬多平方米，顯著改萬多平方米，顯著改善了大型交通路網(wǎng)的周邊聲環(huán)境。該成果善了大型交通路網(wǎng)的周邊聲環(huán)境。該成果獲獲2006年度北京市科技進步三等獎，年度北京市科技進步三等獎，2007年獲國家發(fā)明專利。年獲國家發(fā)明專利。113隨著我國建筑節(jié)能工作的全面推進，隨著我國建筑節(jié)能工作的全面推進，對保溫體系用保溫隔熱材料提出了新的需對保溫體系用保溫隔熱材料提出了新的需求，如熱工性能好、性價比高、耐久性好、求，如熱工性能好、性價比高、耐久性好、施工方便，水泥基復(fù)合保溫隔熱材料能滿施工方便，水泥基復(fù)合保溫隔熱材料能滿足這些