讀書筆記總結(jié)

1、一，關(guān)于水泥的認(rèn)識(shí):水泥的物理技術(shù)性質(zhì)包括：細(xì)度，凝結(jié)時(shí)間，安定性和強(qiáng)度。（1）細(xì)度，水泥顆粒粒徑在45um以下才能充分水化，在75um以上，水化不完全。0-10um，水化最快；3-30um。是水泥的主要活性部分；大于60um，水化緩慢; 大于90um，只有表面水化。（2）水泥比表面積與水泥有效利用率：3000cm2/g，只有44%可水化發(fā)生作用；7000cm2/g,有效利用率達(dá)80%； 10000cm2/g， 90%-95%。雖然細(xì)度提高可以使水泥混凝土的強(qiáng)度提高，工作性能得到改善。但是由此在空氣中的 硬化收縮也較大，使混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性增加。思考：由于我們實(shí)驗(yàn)的目的在于提高混凝土的抗拉

2、性能，因此需要選擇合適的水泥細(xì)度, 控制減少裂縫的產(chǎn)生（3）關(guān)于水泥的凝結(jié)時(shí)間，為了調(diào)節(jié)，在熟料粉磨時(shí)可以加入適量石膏，C3A含量高時(shí)應(yīng)摻入較多的石膏，但石膏過多反而會(huì)產(chǎn)生不良影響。（4）安定性：水泥的體積安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性。為防止裂縫的產(chǎn)生， 應(yīng)控制這種體積變化在凝結(jié)硬化過程中，這樣才不會(huì)影響建筑物的質(zhì)量。二，水泥生產(chǎn)工藝1，水泥的原材料生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料是石灰質(zhì)原料（提供CaO）和粘土質(zhì)原料 （SiO2,Al2O3,Fe2O3），此外還有校正原料。（1）石灰質(zhì)原料主要采用石灰?guī)r，主要礦物是方解石。石灰?guī)r的抗壓強(qiáng)度一般為80-140MPa。作為水泥原料，石灰

3、石中CaO含量一般不低于45%-48%（2）為改善煅燒條件，往往要摻入少量的螢石，石膏等作為礦化劑。礦化劑的加入可降低液相出現(xiàn)的溫度或降低液相粘度，增加物料在燒成帶的停留時(shí)間，使石灰 的吸收工程更充分。2，生產(chǎn)流程；物料水分蒸發(fā)-生料預(yù)熱-生料分解-熟料煅燒-熟料冷卻（1）干燥與脫水:包括結(jié)品水（以O(shè)H-離子存在于晶體結(jié)構(gòu)中）與層間水碳酸鹽分解：CaCO3=CaO+CO2固相反應(yīng)：-800C CA;CF;C2S800-900:C12A7; 900-1100:C2AS形成又分解，開始形成C3A和C4AF，所有的CaCO3分解，游離氧化鈣達(dá)最高值。1100-1200:大量形成C3A和C4AF, C

4、2S生成量最大。固液反應(yīng)：2CaO+SiO2-2CaO.SiO22CaO.SiO2(高溫)3CaO.SiO2硅酸三鈣品格不斷形成，且成發(fā)育良好的晶體。三，水泥熟料(對(duì)熟料的礦物組成可以用巖相分析，X射線和紅外光譜等分析測定)1，硅酸鹽水泥熟料主要由CaO，SiO2，Al2O3和Fe2O3組成，含量在95%以上。他們以礦 物集合體的形式存在，結(jié)品細(xì)小，通常為30-60um，2，主要有 3 CaO.SiO2(C3S); 2CaO.SiO2(C2S); 3CaO. Al2O3(C3A).另外，鐵相固溶體為 C4AF. 關(guān)于這四種結(jié)晶體的顏色和形狀可以在電子顯微鏡下進(jìn)行辨別。因此試驗(yàn)中我們可以在電 子

5、顯微鏡下觀察碳納米最終與哪些晶體的作用比較顯著。3，C3S水化較快，強(qiáng)度發(fā)展比較快，早期強(qiáng)度高，且強(qiáng)度增進(jìn)率大，28天強(qiáng)度可達(dá)1年強(qiáng) 度的70%-80%。結(jié)構(gòu)中存在大尺寸的空穴，使OH-直接進(jìn)入晶格中，因此具有大的水化 速度。4，C2S水化較慢。(CA3水化反應(yīng)最快，C2S最小，C3S居中，以自由能變化的角度)5，C3A含量在15%以下，與水反應(yīng)最快，水化熱最高，它與石膏形成的水化產(chǎn)物對(duì)水泥早 期強(qiáng)度起一定作用。具有較大孔穴，OH-很容易進(jìn)入晶格內(nèi)部，因此水化速率較快。6，C4AF與水反應(yīng)較快，水化熱較高，強(qiáng)度低，但對(duì)水泥的抗折強(qiáng)度和耐磨性起重要作用。 因此我們可以考慮在實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)觀察碳納米

6、在C4AF晶格內(nèi)的分布，以及對(duì)整個(gè)混凝 土抗拉性能的改善。7，由無水礦物向水化物的轉(zhuǎn)變是鍵能(主要考慮Ca-O鍵)增大并趨向穩(wěn)定的過程 C3AC3SC2S四，水泥的水化(最終的水化產(chǎn)物：水化硅酸鈣，70%，C-S-H；氫氧化鈣，20%,CH；三硫型水化硫酸鈣(鈣 磯石C3A.3CaSO4.32H2O) 7%；其余的如單硫型水化硫酸鈣(鋁酸鈣)；三硫型水化鋁酸鈣 含量很少1，硅酸三鈣水化(快):3CaO.SiO2+n H20-xCa0.SiO2.y H20+(3-x)Ca(OH)2J 簡寫為：C3S+n HC-S-H+(3-x)CH x=CaO/SiO2 或 X=C/S由于在水化的穩(wěn)定期，微結(jié)構(gòu)

7、會(huì)逐漸密實(shí)，考慮到碳納米管的直徑很小(nm級(jí)別)進(jìn)入 結(jié)構(gòu)內(nèi)部不是問題，關(guān)鍵在于碳納米管的長度選取，由此考慮是在水化前納米管鍵入礦物 晶格內(nèi)還是水化后進(jìn)入。)2，硅酸二鈣的反應(yīng)與此相似(水化速率慢)：2CaO.SiO2+m H20=xCa0.SiO2.yH20+(2-x)Ca(OH)2J 簡寫為：C3S+m H=C-S-H+(2-x)CH x=CaO/SiO2 或 X=C/S3，一般硅酸鹽水泥的石膏摻量，其最終的鋁酸鹽水化產(chǎn)物常為鈣磯石與單硫型水化硫鋁酸 鈣問題：納米管是進(jìn)入水化產(chǎn)物內(nèi)部還是進(jìn)入熟料礦物內(nèi)部？抑或是吸附在水化產(chǎn)物表 面？水灰比對(duì)早期水化速率影響較小但對(duì)后期水化速率影響較大水化物

8、的凝膠相主要是指水化硅酸鈣凝膠C-S-H, (CxSHx-0.5) x=C/S它是硬化水泥漿 體的重要組成部分，它的結(jié)品程度很差。對(duì)硬化漿體的性質(zhì)有著舉足輕重的影響。水灰比 對(duì)C-S-H的影響最為顯著小于132nm的孔對(duì)混凝土的強(qiáng)度和滲透性沒有什么影響。毛細(xì)孔的下限是100nm可以用非蒸發(fā)水的含量表征水化程度。見p103水泥的抗拉強(qiáng)度一般是抗壓強(qiáng)度的1/10-1/7五，影響水泥強(qiáng)度的因素(關(guān)鍵點(diǎn)：結(jié)品結(jié)構(gòu)網(wǎng)接觸點(diǎn))水泥礦物組成及含量，硅酸鹽礦物的含量是決定水泥強(qiáng)度的主要因素，28天強(qiáng)度基本上 依賴C3S含量。C3S對(duì)極早期的強(qiáng)度有利，C4AF還有助于后期強(qiáng)度的發(fā)展。水灰比和水化程度水灰比越大，

9、產(chǎn)生的毛細(xì)孔隙越多，一般水泥漿體抗壓強(qiáng)度與水灰比之間有線性關(guān)系。孔結(jié)構(gòu)，一般孔越小強(qiáng)度越大水泥水化的收縮：化學(xué)收縮；失水收縮；碳化收縮，在一定濕度下，空氣中的CO2與水 泥石作用產(chǎn)生收縮。關(guān)于硬化水泥石的抗拉性能與混凝土的抗凍性能相關(guān)，硬化水泥漿體中的水結(jié)冰會(huì)使孔 壁承受一定的膨脹壓力，超過抗拉強(qiáng)度則產(chǎn)生裂縫。引氣可以高抗凍性。水灰比：拌制水泥漿、砂漿、混凝土?xí)r所用的水和水泥的重量之比。水灰比影響混 凝土的流變性能、水泥漿凝聚結(jié)構(gòu)以及其硬化后的密實(shí)度，因而在組成材料給定的 情況下，水灰比是決定混凝土強(qiáng)度、耐久性和其他一系列物理力學(xué)性能的主要參數(shù)。對(duì)某種水泥就有一個(gè)最適宜的比值，過大或過小都會(huì)使

10、強(qiáng)度等性能受到影響。對(duì)粉煤灰水泥，其礦物主要組成成分是鋁硅玻璃體，少量的石英和（3Al2O3.2SiO2） 等結(jié)品礦物及未燃盡的碳粒。玻璃體含量越高，活性越高。粉煤灰中未燃盡煤的含 量通常用燒失量表示，過大說明燃燒不充分，且碳粒粗大多孔，摻入水泥后往往增 加需水量，降低強(qiáng)度。其水化硬化過程中，大部分水化物以凝膠形態(tài)出現(xiàn)，逐步發(fā) 展成纖維狀晶體，相互交叉連接使強(qiáng)度增大混凝土部分1，混凝土，簡寫為“砼”，是指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。通常講的混凝土一詞是指用水泥 作膠凝材料，砂、石作集料，與水（加或不加外 加劑和摻合料）按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)而得的水泥混凝土，也稱

11、普 通混凝土。鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相 復(fù)合材料。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展及宏觀裂縫 的形成，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性。 鋼纖維混凝土的力學(xué)性能：普通鋼纖維混凝土的纖維體積率在1% - 2%之間，較之普通混凝土，抗拉強(qiáng)度提高40%80%，抗彎強(qiáng)度提高60%120%，抗剪強(qiáng)度提高50% 一 100%，抗壓強(qiáng)度提高 幅度較小，一般在025%之間，但抗壓韌性卻大幅度提高。當(dāng)鋼纖維混凝土破壞時(shí)， 大都是纖維被拔出而不是被拉斷，因此改善纖維與基體間的粘結(jié)強(qiáng)度是改善纖維增強(qiáng)效 果的主要

12、控制因素之一。改善的鋼纖維混凝土主要辦法 ：（1）.增加纖維的粘結(jié)長度（即增加長徑比）；（2）.改善基體對(duì)鋼纖維的粘結(jié)性能；（3）改善纖維的形狀、增加纖維與基體間的摩阻和咬合力有效限制早期（塑性期和硬化初期）混凝土由于離析、泌水、收縮等因素形成的原生裂隙的 發(fā)生和發(fā)展，減小原生裂隙的數(shù)量和尺度，可認(rèn)為聚丙烯纖維的上述阻裂效應(yīng)的意義，不僅 在于有效地阻止了早期混凝土塑性裂縫的發(fā)生和發(fā)展，其意義更在于通過提高材料介質(zhì)的連 續(xù)性，能使硬化后混凝土的性能得到顯著改善。纖維混凝土的一般作用機(jī)理即不參與水化等 化學(xué)反應(yīng)，提高材料介質(zhì)的連續(xù)性使他們更容易粘結(jié)從而提高抗拉性能，阻止裂縫的產(chǎn)生。混凝土中均勻而任

13、意亂向分布的短纖維對(duì)混凝土的增強(qiáng)機(jī)理，理論上存在兩種解釋。美國Rmualoli提出的“纖維間距機(jī)理”（又稱纖維阻裂機(jī)理），根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)來說明纖 維對(duì)于裂縫發(fā)生和發(fā)展的約束作用。認(rèn)為在混凝土內(nèi)部原來就存在缺陷，欲提高這種材料的 強(qiáng)度，必須盡可能地減少缺陷的程度提高韌性，降低內(nèi)部裂縫端部的應(yīng)力集中系數(shù)（應(yīng)力分 散）。理論分析與實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)纖維的平均中心間距小于7.6mm時(shí)，纖維混凝土的抗拉彎初 裂強(qiáng)度均得以提高。英國的Swangat等人提出的“復(fù)合材料機(jī)理”，理論出發(fā)點(diǎn)是復(fù)合材料構(gòu)成的混合原理，將 纖維混凝土看著是纖維強(qiáng)化體系，并應(yīng)用混合原理來推定纖維混凝土的抗拉和抗彎強(qiáng)度，提 出了纖維混凝

14、土強(qiáng)度與纖維的摻人量、方向、長徑比以及粘結(jié)力之間的關(guān)系。混凝土在硬化形成強(qiáng)度的過程中，由于水和水泥的水化作用形成新的水泥品體，引起混凝土 體積的收縮，同時(shí)在早期又可能由于混凝土內(nèi)自由水份透過減壓與蒸發(fā)而引起干縮。這些應(yīng) 力在某個(gè)時(shí)期超出了水泥基體的抗拉強(qiáng)度，于是在混凝土內(nèi)部引起微裂縫，這些微裂縫存在 于混凝土內(nèi)的骨料和水泥凝膠體的局部接觸面處以及凝膠體內(nèi)部，這個(gè)階段的微粒帶著少許 的能量，可以很容易被纖維吸收，由于纖維以單位體積內(nèi)較大的數(shù)量均勻亂向分布于混凝土 內(nèi)部，故微裂縫在發(fā)展的過程中必須遭遇纖維的阻擋，消耗了能量，從而阻斷裂縫的發(fā)展達(dá) 到抗裂作用?；炷猎谑湛s過程中也會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，纖維

15、的加人猶如在混凝土中摻人纖維 筋。這些纖維筋抑制了混凝土開裂的進(jìn)程，提高了混凝土的斷裂韌性，也提高了混凝土的抗 拉強(qiáng)度。集料的表面特征主要是指集料表面的粗糙程度及孔隙特征等。集料的表面特征主要影響集 料與水泥石之間的粘結(jié)性能，從而影響混凝土的強(qiáng)度尤其是抗彎性能。一般情況下，碎石表 面粗糙并且具有吸收水泥漿的孔隙特征，所以他與水泥石的粘結(jié)能力較強(qiáng)。水灰比過小混凝土拌合物不能密實(shí)，過大又會(huì)產(chǎn)生泌水和離析，而影響粘聚性和保水性。 最佳沙率。添加外加劑如摻加引氣劑或減水劑，可以增加混凝土的和易性，減少混凝土的餓 離析和泌水。8，混凝土裂縫有主裂縫、裂縫過渡區(qū)、次級(jí)裂縫和微裂縫等多種不同形態(tài)。微裂縫通常

16、是 先天性地存在于混凝土骨料與砂漿結(jié)合面上，對(duì)混凝土裂縫的擴(kuò)展沒有直接的屏蔽作用。 混凝土裂縫的斷裂特性在很大程度上由裂縫過渡區(qū)及次級(jí)裂縫的性質(zhì)所控制，前者是骨料 嚙合的貫穿試件厚度的宏觀裂縫后者是存在于砂漿中非貫穿的內(nèi)部細(xì)觀裂縫，混凝土裂 縫的亞臨界擴(kuò)展主要由這些次級(jí)裂縫的發(fā)展決定。9，混凝中過渡區(qū)：過渡區(qū)即為水泥漿與集料之間的界面，通常它是混凝土中最弱的區(qū)域， 而且存在很多微裂縫。水泥漿與集料之間的粘結(jié)力是分子范德華力。10，混凝土的很多性質(zhì)都與混凝土的密實(shí)度有關(guān)。我們了解到很多的混凝土結(jié)構(gòu)主要發(fā)揮它的抗壓作用，至于抗拉主要由鋼筋承擔(dān)，但對(duì)于抗裂性能要求較高的結(jié)構(gòu)，混凝土的抗 拉強(qiáng)度確實(shí)確

17、定結(jié)構(gòu)抗裂性的主要指標(biāo)。(主要采用劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)法簡介得出混凝土 的抗拉強(qiáng)度。11，混凝土破壞的常見形式就是集料與水泥石的粘結(jié)界面破壞，所以混凝土強(qiáng)度主要決定于水泥石強(qiáng)度及其與集料的粘結(jié)強(qiáng)度。12，關(guān)于混凝土集料的選擇，集料強(qiáng)度大于水泥石強(qiáng)度，則混凝土強(qiáng)度由界面強(qiáng)度及水泥石強(qiáng)度支配，若小于水泥石強(qiáng)度則集料強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度有關(guān)會(huì)使混凝土強(qiáng)度下降。但過 強(qiáng)過硬的集料可能在混凝土因溫度或濕度變化發(fā)生體積變化是水泥石受到較大的應(yīng)力而 開裂，對(duì)混凝土強(qiáng)度不利。13，混凝土在壓力作用下裂縫的擴(kuò)展可分為幾個(gè)階段：收縮裂縫。由于水泥石在剛性集料之間的十縮引起的。裂縫受力引發(fā)。在拉應(yīng)高度集中的個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)的微裂

18、縫。穩(wěn)定的裂縫擴(kuò)展。不穩(wěn)定的裂縫擴(kuò)展，及時(shí)不在增大壓力，裂縫仍會(huì)擴(kuò)展。在荷載作用下，混凝土中的裂縫擴(kuò)展會(huì)發(fā)生在：水泥石一集料界面；水泥石或砂漿基體內(nèi)； 集料顆粒內(nèi)。14,混凝土外加劑有減水劑，引氣劑，調(diào)凝劑防凍防水劑以及膨脹劑等。P203混凝土配合比設(shè)計(jì)p188.關(guān)于纖維混凝土的知識(shí)預(yù)備：1，臨界纖維體積率，當(dāng)體積的實(shí)際體積率大于臨界體積率時(shí)，符合材料的抗拉強(qiáng)度才得以 提高。因此必須確定臨界體積率，具體公式見參考資料2p10式2.4。另一個(gè)重要的是長徑 比。2，纖維取向應(yīng)與應(yīng)力方向一致其利用效率高。一維定向最好，但在水泥基體中一維與二維 居多，在混凝土多以三維亂向分布。3，關(guān)于纖維增強(qiáng)水泥與增

19、強(qiáng)混凝土的工藝見P16-17，纖維的作用在于抑制水泥基體內(nèi)新裂 縫的產(chǎn)生并延緩原有微裂縫的延伸與擴(kuò)展。垂直裂縫4，對(duì)于纖維增強(qiáng)混凝土，破壞時(shí)纖維被拔出，關(guān)鍵在于裂后強(qiáng)度。對(duì)鋼纖維增強(qiáng)混凝土， 鋼纖維的長度為20-60mm，直徑或等效直徑為0.3-0.9mm，長徑比在30-100范圍內(nèi)選用。體 積率不宜小于0.5%，也不宜大于3%，在1-3%為宜。鋼纖維所用碎石直徑不宜大于鋼纖維長 度的2/3，一般為5-20mm5，在鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)中，通常抗壓強(qiáng)度主要取決于基體混凝土的強(qiáng)度，因此可按普通混 凝土設(shè)計(jì)的水灰比計(jì)算步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。6，總體來看其實(shí)鋼纖維增強(qiáng)混凝土的重點(diǎn)在于它的作用機(jī)理和制作方法，

20、主要注意： 宜采用先干拌后濕拌的方法，即先將砂，水泥，石料和鋼纖維投入拌合筒內(nèi)，先進(jìn)行干拌， 使鋼纖維均勻分散于干拌和料中，然后加水和外加劑溶液進(jìn)行濕拌。參考資料：1,水泥與水泥混凝土，申愛琴主編，張登良主審，人民交通出版社，2，纖維增強(qiáng)水泥與纖維增強(qiáng)混凝土，沈榮熹王璋水崔玉忠編著3，納米非金屬功能材料 陳津 魏麗喬 許并社 編著4，水泥品種與性能隋同波文寨軍王晶編著5，碳納米材料劉吉平孫洪強(qiáng) 其實(shí)看了這么多的資料我覺得我們的研究思路第一步?jīng)]必要追求創(chuàng)新，可以用常規(guī)的像鋼纖 維混凝土的制備與研究思路進(jìn)行研究，因?yàn)閮烧哒嬲牟煌簿驮谟谕饧永w維的不同，至于 具體的作用機(jī)理和最終的效果則是我們需要觀察研究與分析的。思考：（1）實(shí)驗(yàn)中我們可以先只加入碳納米管替代聚丙烯纖維進(jìn)行研究，然后與已有的加聚 丙烯纖維 混凝土實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)可以與鋼纖維進(jìn)行對(duì)比（2）從作用機(jī)理上來講，碳納米管作為一種纖維，應(yīng)該與鋼纖維及聚苯烯在混凝土中的作用 機(jī)理一