C2 新型水泥基复合材料
水泥基复合材料的制备与性能研究
水泥基复合材料的制备与性能研究一、研究背景水泥基复合材料是由水泥、矿物掺合料、填料、增强材料及其他添加剂组成的一种新型复合材料。
它具有优异的力学性能、耐久性、防火性和抗裂性能，因此在建筑、交通、电力、水利等领域得到了广泛应用。
此外，水泥基复合材料还具有环保、节能等优点，符合当前推广可持续发展的要求。
二、制备方法水泥基复合材料的制备方法主要包括混凝土、水泥基砂浆和水泥基膨胀材料三种。
1.混凝土混凝土是一种由水泥、砂、石料和水混合而成的坚硬材料，它是一种典型的水泥基复合材料。
混凝土的制备方法包括干混法、湿拌法和半干混法。
其中，干混法是将水泥、砂、石料等干料混合后再加水拌和，湿拌法是将水泥、砂、石料等干料和水同时混合，半干混法则是将部分干料和水混合后再加入剩余的干料进行拌和。
混凝土的性能受到水泥、砂、石料和水的比例、质量及混合方式等因素的影响。
2.水泥基砂浆水泥基砂浆是由水泥、砂和水组成的一种材料，它的制备方法包括手工拌合和机械拌合两种。
手工拌合是将水泥、砂和水按一定比例混合后用搅拌棒或木棍搅拌均匀，机械拌合则是将水泥、砂和水放入混凝土搅拌机中搅拌，使其均匀混合。
水泥基砂浆的性能受到水泥、砂和水的比例、质量及混合方式等因素的影响。
3.水泥基膨胀材料水泥基膨胀材料是一种具有膨胀性能的水泥基复合材料，它的制备方法包括干法和湿法两种。
干法是将水泥、矿物掺合料和膨胀剂混合后干燥成粉末，再与水混合形成膨胀浆料，湿法则是将水泥、矿物掺合料和膨胀剂直接与水混合形成膨胀浆料。
水泥基膨胀材料的性能受到水泥、矿物掺合料、膨胀剂和水的比例、质量及混合方式等因素的影响。
三、性能研究水泥基复合材料的性能研究主要包括力学性能、耐久性、防火性和抗裂性能等方面。
1.力学性能水泥基复合材料的力学性能是其最重要的性能之一，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等指标。
研究表明，增加适量的矿物掺合料和填料可以提高水泥基复合材料的力学性能。
此外，添加适量的纤维增强材料还可以增强水泥基复合材料的抗拉性能。
超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用
超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用发布时间：2021-06-22T09:25:20.017Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：王燕[导读] 摘要：超高韧性水泥基复合材料是以水泥作为基本粘结料，加上小粒径细骨料作为基体，再加入体积掺量左右的聚乙烯醇纤维作增强材料配制而成的新型建筑材料。
身份证号码：37250119750103XXXX 聊城市三优装饰工程有限公司山东聊城 252000 摘要：超高韧性水泥基复合材料是以水泥作为基本粘结料，加上小粒径细骨料作为基体，再加入体积掺量左右的聚乙烯醇纤维作增强材料配制而成的新型建筑材料。
这种材料的特点不同于以前的纤维增强材料，依靠通过增加大体积含量的维来获得高性能，而是基于材料微观结构设计的一种具有超高韧性的新型复合料，这种材料在荷载作用下具有明显的应变硬化特征，在直接拉伸作用下可产生多条细微裂缝，稳定的拉应变能够达到左右。
鉴于此，本文主要分析探讨了超高韧性水泥基复合材料构件受剪性能试验方面的内容，以供参阅。
关键词：超高韧性水泥；基复合材料；构件；受剪性能 1 超高韧性水泥基复合材料配制及力学性能试验在混凝土中掺入纤维是提高材料钢性及耐久性等性能的有效途径，一般的纤维混凝土是通过添加长的连续纤维来提髙材料性能，形成高性能纤维混凝土，这种材料的缺陷在于虽然能够有效地提高靭性，但是当构件开裂后，添加的纤维材料一般会被拉断或失去粘结力从基体中脱落，承载能力随之下降，而且一般添加的纤维体积含量较大。
超高韧性水泥基复合材料是通过微观物理力学设计，使得基体朝度、界面粘结和纤维特性三者达到最优组合，当构件开裂后，纤维能够发挥桥联作用，继续承受荷载，并伴随裂缝开展逐渐从基体中拔出，在此过程中荷载反而有所提高，大量新的微裂缝不断产生，材料经历应变硬化阶段，通过自身的不断变形来实现延性破坏；产生的裂缝也没有太大的破坏性，而是没有危害的微裂缝，整个加载过程也是损伤累计的过程，最终使得材料具有较高的初性和断裂能。
水泥基复合材料讲稿
硬化水泥浆体碳化前后纳米压痕数值[11]
Fig. 3. Summary of (a) the 1-year-old slag cement paste and (b) OPC paste (W/C=0.45) nano-indentation test results. NC: non-carbonated, CAR: carbonated. [11] Oğuzhan Çopuroğlu, Erik Schlangen, Modeling of frost salt scaling, Cement and Concrete Research 38 (2019) 27–39
[12] MARIA S K G, METAXA Z S, SHAP S P. Multi-scale mechanical and fracture characteristics and early-age strain capacity of high performance carbon naotube /cement nanocomposites [J]. Cement and Concrete Composites, 2019, 32: 110–115.
硬化水泥浆体碳化前后的形貌[11]
Fig. 4. Photomicrographs of 1-year-old high-slag and OPC pastes in noncarbonated and carbonated conditions (W/C=0.45).
多壁碳纳米管增强的水泥净浆的 弹性模量和SEM照片[12]
新型水泥材料的种类与应用
在人体中也没有排 斥反应 。其 中羟基磷灰石材料 已作为一种优 良 的人工骨置换材料在 临床得到大量的应用。上海第二 医科大学附 属九院采用磷 酸钙 、碳酸钙和磷酸氢钙为起始料骨质材料压缩强 度可达 ２ ． ４ ９ ６ Ｍ Ｐ ａ ， 并进行 了短期生物性能试验及体 内骨种植试验 ， 证实磷灰石骨水泥具有 良好 的生物相容性和骨组织结合性 。
２环 保 新型Байду номын сангаас水泥
２ ． １ 生 态 水 泥
随着 人们环 保意 识 的加 强，开发 绿色 建材 、发 展生态 水泥 成为建 筑业 一个重要 内容 。生态水泥 就是利 用各种 工业废 料 以
及 城 市生活垃 圾作 为原燃 料制作 出水泥 。这种工 艺对于垃 圾 的 处理 以及 环境保 护都 起到 了积极 的作用 。随着人 口的增加 、经 济 的发展 ，城市 里各种 固体废 弃物和 城市污 泥越来 越多 ，对 于 这些 废弃 物 的处 理，科研 人员 也做过 多种 尝试，而应用 生态水 泥 的生产是最为有 效的方法 。
３ ． ２导 电水泥基复合材料 俄 罗斯在导 电水泥复合基材料 的研 制上做出 了突 出的贡献 ， 导 电水 泥 就 是 把 一 定 比 例 的 导 电 组 分 加 入 到 了水 泥 的 基 体 里 ， 使 得水 泥也有 了导 电性 能。最常 用的导 电组分有 聚合物类 、金 属 类和碳类 三种类 型，后两种是最普通 的类型 。 ３ ． ３吸波水泥基复合材料 现 在人们对 于 电磁辐射 的防护 意识越来 越强 ，但 是 电磁屏 蔽 防护具有 高反射 的弊端 ，所 以电磁 波吸 收材料成为 人们迫切 需要 的产 品。实验发 现，高铁粉 煤灰水 泥基材料 有着很 强的吸 波 性能 ，它 的吸波性 能与磁 性氧化铁 的含量有 着密切 的关系 ， 我们 可 以利用 磁选技 术 以及钢 渣代替 部分粉煤 灰的措施来 提 高 高铁粉煤灰颗粒的 电磁损耗。
水泥基复合材料
纤维增强水泥基复合材料综述学号：079024444 姓名：王柳班级：无机072水泥基复合材料概述：最早的、最常见的水泥基复合材料其实就是我们所熟悉的混凝土。
自八十年代美国将混凝土定义为水泥基复合材料以来，这个称法已逐渐地被各国学者认同。
该定义赋予了水泥更多科技内涵，也为水泥研究提供了新的方法，将复合材料的研究方法引入水泥领域，将大大推动水泥科学的发展。
复合材料是指由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料，一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。
混凝土其实就是采用复合材料中的颗粒增强手段来提高性能。
混凝土中的水泥将砂、石等增强体胶结在一起，这就大大提高了单个材料的性能，这也是复合材料的优势！但是单纯的将沙石等颗粒材料胶结在一起形成的混凝土抗压但是不抗拉，其抗拉强度较低，韧性较差。
所以后来人们才混凝土中加入钢筋，钢筋混凝土类似我们在复合材料中所学的纤维增强，只不过钢筋比较粗还不能称作纤维，钢筋在混凝土中钢筋主要承受拉应力，这样混凝土的抗拉强度就得到了很大的提高，于是就出现了钢筋混凝土，我们现在大量运用的我其实就是这种！纤维增强水泥基复合材料的组成：一、水泥水泥在纤维增强水泥基复合材料中是一种胶结材料，与水拌合形成水泥浆，以其很高的粘结力将砂、石和钢纤维胶结成一整体。
目前，在纤维增强水泥基复合材料中常用的水泥强度主要为等级为32.5和42.5的普通硅酸盐水泥。
二、砂砂又称细骨料，用于填充碎石或砾石等粗骨料的空隙，并共同组成纤维增强水泥基复合材料的骨架。
砂的粗细程度用砂的细度模数表示用细度模数大的砂，即粗砂进行拌制容易产生离析和泌水现象。
用细度模数小的砂，即细砂进行拌制，则水泥用量较大!需要较多的水泥浆包裹在砂的表面。
因此，砂的细度模数应适中。
三、石又称粗骨料，是组成纤维增强水泥基复合材料的骨架材料，通常为碎石。
纤维增强水泥基复合材料的粗骨料的粒径不宜大于20mm,若骨料粒径过大,将削弱纤维的增强作用，且纤维集中于大骨料周围，不便于纤维的分散。
水泥基复合材料
高性能水泥基复合材料的研究与发展状况Z09016139 翟景林提要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复合材料研究发展状况1.何谓APCC8O年代以来，在水泥基复台材料领域先后出现了MDF、DSP、HPC和CBC等一系列新型水泥基复合材料，我们将这些材料统称为高性能水泥基复合材料(AdvancedPerformanceCement—basedComposites，简称APCC)。
2几种APCC溉述自1981年Birchall等人制备出用MDF材料做成的弹簧以来，APCC材料受到了水泥基材料科学界的广泛关注，并得到了较大的发展。
2.1MDF材料本世纪80年代初，牛津大学的Birehall第一次发表了关干MDF材料的论文，并用它制备出了世界上第一根水泥弹簧，在水泥基材料学术界引起了极大地震动。
所谓MDF即无宏观缺陷材料。
在该材料领域，我国也开展了不少工作湖南省建材研究设计院王卉等人利用铝酸盐水泥，掺杂有机聚合物制备出了抗折强度达70~120MPa的弹性水泥材料。
并已用于制造抗静电地板。
MDF材料由于其抗弯强度、断裂韧性、不易燃、良好的电性能、低温性能和声学性能而有别于其他工程材料。
在声学领域，该材料有可能被用来制作扬声器的机壳、唱盘和高保真原件。
在低温方面可作为低温液体容器；在电性能方面，由于其良好的放电起始电压和耐电压强度、抗电弧和合适的表面阻抗，有可能用来制造电弧隔板和保险丝管；在防护用品方面，正在广泛开发的是用怍人员和交通工具的护甲、建筑隔板和高危地区的杀伤保护装置。
然而，MDF材料在其潜在应用范围不断扩大的同时，也存在着亟待解决的一些问题：(1)MDF材料中的聚合物在水中或潮湿环境中吸水溶解而发生软化。
导致材料的强度和弹性摸量降低。
例如，以高铝水泥和聚乙烯醇配制的MDF材料在相对湿度为0%的环境中会失水，而在相对湿度为58%的环境中则会吸收水分，吸水量随着聚乙烯醇的含量增加而提高。
新型水泥基功能复合材料的研究进展
降噪是控制噪声污染的有效手段 。如在交通拥挤的
路段设立道路隔声屏障可以减小交通噪声。 目前 。 在 我 国许多 大城 市在 建或拟 建 的轻 轨项 目中设 计 了隔
声屏 障 。因此 ， 制 出一种 具有 高效 吸声 、 研 高粉 的平均 粒径 为 １～ １ ｍ， 入 量 为 １％～ ０ ， 类 磁 性 材 料具 有 价 ．Ｉ 掺 ５ｘ ０ ６％ 这
随着人们生活水平的提高 ，汽车的使用量越来 越多．而汽车尾气对人类健康造成的危害也 日益严 重 ．尤其是汽车尾气排放出的氮氧化物对环境造成
了巨大 污染 。 由于汽车 尾气 排放 后首 先与 路 面材料 接触 ． 因此 ， 以路 面水泥 基材 料为 载体 负载 光催 化剂 来 降解氮 氧化 物得 到 了研 究… 。钱 春香 等【 究 了 以 研 路 面水 泥基 材 料 负 载 纳米 ＴＯ 对 氮 氧 化 物 的降 解 ｉ 作用 结 果 表 明 ． 泥基 材 料 负载 纳米 ＴＯ 光催 化 水 ｉ 氧化 二氧 化氮 整个 过程 的反应 速率 由表 面 反应过 程
格低 、 容易 加工成 型 、 保磁性 强 、 强度 高 的优 点 。 叶青 等［ 卅 对掺 石 墨 和铁 氧体 磁 粉 的水 泥 基 复合 材 料 进行 了研究 。结 果表 明 ， 在水泥 一 石墨 系统 中 。 水一 当石 墨
和低成本的新型吸声材料意义重大。黄学辉等－以 ｌ ４ １
一一 ７
维普资讯
载 昌 亚 ， ： 型 水 泥 基功 能 复合 材 料 的研 究进 展 等 新
化粒子可分为两类 ：铁氧体 （ 如钡铁氧体和锶铁氧 体） 和稀 土类磁性 材料 ［ ８ １ 。这类 磁性 材料 的性能 主要
取决 于可磁 化粒 子 的性质 ，磁 化粒子 定 向排列 的有 序 化 程度越 高 ，材料 的磁性 越好 ；同时还 与水 泥 品
新型水泥基复合材料在军事工程中的应用研究
新型水泥基复合材料在军事工程中的应用研究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。
活性粉末混凝土
活性粉末混凝土是一种具有超高抗压强度、高耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料。
它基于密实堆积理论，通过去除粗骨料、优化颗粒级配、热养护来提高材料组分的细度与活性，减小材料的内部缺陷，使混凝土获得高抗压强度和高耐久性.目前，国内外对活性粉末混凝土的组成、配合比、养护条件、强度和耐久性等方面进行了大量的试验研究，取得很多宝贵成果。
一、粉煤灰掺量对活性粉末混凝土强度影响实验原料及配比：水胶比：0.2。
硅灰水泥比：0.3o石英砂用量，砂胶比:1.3,颗粒级配：3886.29:595.054（质量比）。
粉煤灰水泥比分别取0.2、0.3、0.4。
抗压强度实验结果抗弯拉强度实验结果结论一(1)、蒸汽养护条件下的试件抗压强度达到82.8MPa以上，标准养护条件下的试件抗压强度达80.1MPa以上，由此可见，虽然在标准养护条件下活性粉末混凝土的抗压强度有所降低，但是仍高于高强混凝土。
标准养护条件下，粉煤灰掺量越高活性粉末混凝土的抗压强度越低；蒸汽养护条件下，当粉煤灰与水泥掺量比为0.3时，活性粉末混凝土的抗压强度最高，达到101.3MPa以上。
(2)活性粉末混凝土的抗弯拉强度随粉煤灰掺量的增强而增强，而且，蒸汽养护条件下活性粉末混凝土的抗弯拉强度要远高于标准养护条件下的抗弯拉强度。
说明蒸汽养护有利于提高混凝土的抗弯拉强度。
原因：加入粉煤灰可以改善胶凝材料体系的颗粒级配，当达到粉煤灰的最佳掺量范围时，可显著提高浆体填充密实度。
水泥的粒径在3。
Um左右，在水泥生产过程中其粒径分布不够合理，颗粒间空隙较大，无法达到最佳紧密堆积。
粉煤灰的粒度分布在水泥与硅灰之间，粒度分布较为合理，增加填充到水泥大颗粒堆积的三角孔和四角孔中的细颗粒，使孔内的自由水排出，从而使混凝土在低水胶比条件下具备较高的流动性，增加体系的致密度，减小空隙率，提高胶凝体系的致密度，最终使强度增加。
参考文献口］鞠彦忠，曲品，王德弘.粉煤灰掺量对活性粉末混凝土强度影响的研究.2014［2］覃维祖，曹峰.一种超高性能混凝土-活性粉末混凝土.［3］张静，一种新型超高性能混凝土.2002。
水泥基复合材料
水泥基复合材料
水泥基复合材料是一种由水泥、骨料、掺合料和添加剂等原材料组成的新型建
筑材料，具有优异的力学性能、耐久性和耐腐蚀性能。
它是在水泥基体中加入特定的骨料和掺合料，经过一定的工艺方法制成的一种新型复合材料。
水泥基复合材料具有优良的抗压、抗弯、抗冻融和耐化学腐蚀等性能，广泛应用于建筑工程、道路工程、水利工程等领域。
首先，水泥基复合材料具有优异的力学性能。
由于在水泥基体中加入了特定的
骨料和掺合料，使得水泥基复合材料的力学性能得到了显著提高。
其抗压强度、抗折强度和抗冻融性能均远远优于传统的混凝土材料，可以满足各种工程的使用要求。
其次，水泥基复合材料具有优异的耐久性能。
水泥基复合材料在制备过程中，
采用了特殊的配比和工艺方法，使得其具有良好的耐久性能。
在各种恶劣的环境下，如潮湿、高温、酸碱等条件下，水泥基复合材料都能够保持稳定的性能，不易受到外界环境的影响。
此外，水泥基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能。
传统的混凝土材料在受到化
学腐蚀时往往会出现表面起砂、龟裂等现象，影响使用寿命。
而水泥基复合材料由于添加了特定的掺合料和添加剂，使得其具有较强的抗化学腐蚀能力，能够在酸碱环境下长期稳定使用。
总的来说，水泥基复合材料作为一种新型的建筑材料，具有优异的力学性能、
耐久性和耐腐蚀性能，广泛应用于建筑工程、道路工程、水利工程等领域。
随着科技的不断进步和材料工艺的不断改进，相信水泥基复合材料将会在未来得到更广泛的应用和推广，为各种工程提供更加可靠、耐久的建筑材料。
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1）按钢纤维的生产工艺可分为： （a）钢丝切断型 （b）钢板剪切型 （c）钢锭铣削型 （d）熔抽型 这四种钢纤维的基本特征见表
碳纤维是由碳元素（C）组成的无 机非金属纤维，含碳量按质量计不低于 90%。其中含量高于99%的称为石墨化 纤维。碳纤维与其他纤维相比，主要特 点在于密度小，沿纤维轴向有很高的抗 拉强度与杨氏模量，因而比强度与比模 量均较高，同时还具有碳素材料的特性， 诸如耐高温、耐腐蚀、耐磨与导电等特 性。
（1）按原料不同分为粘胶纤维基、聚丙烯腈基、沥青基、 酚醛基碳纤维； （2）按制造方法不同分为有机前驱体碳（石墨）纤维和气 相生长碳（石墨）纤维两大类； （3）按热处理温度和气氛介质不同分为碳纤维（800～1600 ℃；N2，H2），石墨纤维（2000～3000 ℃；N2或Ar）和活 性碳纤维（700～1000 ℃；水蒸气或CO+ N2，水蒸气+O2或 CO2） （4）按力学性能不同，分为通用级（GP，拉伸强度低于1.4 GPa，模量小于140 GPa）和高性能（HP）两大类；其中高 性能有分为中强型（MT）、高强型（HT）、高模型（HM）、 超高强型（UHT）和超高模型（UHM）等品种。 （5）按功能不同，分为结构用碳纤维和功能用碳纤维（耐磨、 导电、润滑等）； （6）按制品可分为超细短纤维（晶须），长丝（含不同K数 的束丝和单纱），束丝短切纤维，织物（布、带、绳）、编 织品（三向及多向织物，圆筒管等）以及无纺布（无纬布、 毡、纸）等多种形态的碳（石墨）纤维增强体。
碳纤维的分类
碳纤维的制造方法
碳纤维的制造方法分为有机纤维法和气相生长法两大 类。 有机纤维法 有机纤维法主要采用有机纤维为原料，迄今为止，制 备碳纤维用的原料纤维主要有三种，即粘胶纤维、聚丙烯 腈纤维与沥青纤维。 气相生长法 气相生长碳纤维（Vapor Grown Carbon Fibers， VGCF）是以低碳烃类为碳源，过渡金属等超细粒子为催 化剂，在氢气还原性气氛中使其烃类热解（1100℃左右） 成碳而制得纤维状产物。气相生长碳纤维时，碳源主要采 用苯、甲烷等有机化合物，催化剂主要采用过渡金属铁、 钴、镍等及其它们的合金、化合物等，反应在还原性气氛 中进行，反应温度为1000～1100 ℃。
玻璃纤维的分类
玻璃纤维的品种很多，一般可按玻璃原料中的含 碱量、单丝直径、纤维外观和纤维特性等方面进行分类。 （1）按玻璃原料中的含碱量可分为：有碱玻璃纤维 （碱性氧化物含量＞12%，也称A-玻璃纤维）、中碱玻 璃纤维（碱性氧化物含量6%～12%）、低碱玻璃纤维 （碱性氧化物含量2%～6%）、无碱玻璃纤维（碱性氧 化物含量＜2%，也称E-玻璃纤维）。 （2）按单丝直径可分为：粗纤维（单丝直径30 μm）、 初级纤维（单丝直径20 μm）、中级纤维（单丝直径 10～20 μm）、高级纤维（单丝直径3～9 μm，也叫纺织 纤维）。 （3）按纤维外观可分为：连续长纤维（其中有无捻粗 纱和有捻粗纱）、短切纤维、空心纤维和卷曲纤维等。 （4）按纤维特性可分为：高强玻璃纤维、高模量玻璃 纤维、耐高温玻璃纤维、耐碱玻璃纤维、耐酸玻璃纤维、 普通玻璃纤维（指无碱和中碱玻璃纤维）。
玻璃纤维以石英砂、石灰石、白云石、石 蜡等组分并配以纯碱、硼酸等，有时为简化工 艺和获得预期的性能还适当掺入TiO2、ZrO2、 Al2O3等氧化物来制备各种玻璃后，经熔融窑 熔化拉丝而成。 玻璃纤维是复合材料中目前使用量最大的 一种纤维，是高新技术不可缺少的配套基础材 料。玻璃纤维具有原料易得、拉伸强度高、断 裂伸长低、弹性模量高、防火、防霉、耐热、 耐腐蚀和尺寸稳定性好的优点，是一种常用的 性能优良的增强材料。玻璃纤维最主要的缺点 是脆性大和不耐磨、因此，它的复合材料制品 也往往具有上述缺点。
分类： （1）基体类型 （2）增强体类形 片状增强
金属基、水泥基 不连续、连续纤维增强、
2.1 纤维改性水泥基复合材料
优点： 1.改善抗拉性能，提高抗折强度，韧性呈 数量级增加 2.减少收缩和收缩裂纹
3.减小截面尺寸，使构件轻型化
一、纤维的分类
1.弹性模量
低弹性模量 高弹性模量 尼龙、聚乙烯、 提高韧性、抗冲 击性能; 聚丙烯
短切纤维毡主要用于手糊、连续制板和对模模压和SMC工艺 中。表面纤维毡表面纤维毡因其由富树脂制成，通常用于玻璃钢 制品中。这类毡由于采用中碱玻璃（C）制成，故赋予玻璃钢耐 化学性特别是耐酸性，同时因为毡薄、玻纤直径较细之故，还可 吸收较多树脂形成富树脂层，遮住了玻璃纤维增强材料（如方格 布）的纹路，起到表面修饰作用。 短切原丝主要用于玻璃钢中，可分为增强热固性树脂用短切 原丝和增强热塑性树脂用短切原丝两大类。对增强热塑性塑料用 短切原丝的要求是用无碱玻璃纤维，强度高及电绝缘性好，短切 原丝集束性好、流动性好、白度较高。增强热固性塑料短切原丝 要求集束性好，易为树脂很快浸透，具有很好的机械强度及电气 性能。 磨碎纤维是由锤磨机或球磨机将短切纤维磨碎而成，长度从 0.08～0.20 mm不等。磨碎纤维主要在增强反应注射工艺 （RRIM）中用作增强材料，在制造浇铸制品、模具等制品时用 作树脂的填料用以改善表面裂纹现象，降低模塑收缩率，也可用 作增强材料。 玻璃布可分为无碱和中碱两类。主要用于生产各种电绝缘层 压板、印刷线路板、各种车辆车体、储罐、船艇、模具等，有时 还用于生产涂塑包布以及耐腐蚀的场合。玻璃带则常用在制造高 强度、电性能好的电器设备零部件中。
第2章
新型水泥基复合材料
水泥混凝土的缺点： 抗拉强度不足 收缩变形大 韧性差 抗裂性差
复合材料
定义： 两个或两个以上的独立物相，包含 基体和增强体以宏观或微观形式所组成 的固体材料，并与其组成物质有不同的 性能。 特点： （1）发挥各种组成材料的优点 （2）可根据性能需求进行材料的设计和制造 （3）可制成所需的任意形状
碳纤维的性能
碳纤维具有低密度、高强度、高模 量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、高 热导、低热膨胀、耐化学辐射等优良特 性。此外，其还具有纤维的柔曲性和可 编织性，比强度和比模量优于其他纤维 增强材料。
碳纤维的应用
碳纤维的主要用途是作为新型复合材料的增强材料。 由于其优良的综合性能，如低密度、耐热、耐化学腐蚀、 耐摩擦、耐热冲击性能和导电、导热、抗辐射、良好的阻 尼、减震、减噪、可编织等，碳纤维及其复合材料已经广 泛应用于航空航天、国防等军事尖端领域以及交通运输、 土木建筑、运动医疗器材、汽车工业等民用领域，正起着 越来越大的作用。碳纤维及其复合材料在工业中的应用和 特性如表9-7所示。 （1）用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大 面积防热层；卫星构架、天线、太阳能翼片底板、卫星火箭结合部件；航天飞机机头、机翼前缘和舱门等制件； 哈勃太空望远镜的测量构架，太阳能电池板和无限点点像。 用作主承力结构材料，如主翼、尾翼盒机体；次承力构件， 如方向舵、起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及 座板等。此外还有C-C刹车片。
实验研究和工程实践表明，钢纤维的长度 为20～60 mm，直径或等效直径宜为0.3～0.9 mm，长径比在30～100范围内选用，其增强 效果和施工性能可满足要求。如超出上述范围， 经试验在增强效果和施工性能方面能满足要求 时，也可根据需要采用。根据国内外工程应用 经验，对一般浇筑、抗震框架节点及铁路轨枕 等类结构的钢纤维增强混凝土，常用钢纤维几 何参数选用范围如表
耐碱网格布外墙保温作用
玻璃纤维网格布在保温系统中起着重要的结构作用， 主要防止裂缝的产生 ，在保温系统中起到“软钢筋”的 作用 。
3.碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)
特点：
抗碱性能好、质量轻、耐高温、耐磨损、 导电和导热性好、优良的生物稳定性。 应用： 高层建筑、大桥、码头、河坝、耐火、防 震、静电屏蔽、导电以及波吸收等。
钢纤维、玻璃纤 改善强度和韧性; 维和碳纤维
2.作用方式
a短纤维 b网状纤维 c异形化纤维 d表面涂层改性纤维
影响纤维增韧增强的因素：
1.纤维种类; 2.纤维的表面性能; 3.纤维与基体界面的粘结强度; 4.纤维的掺量; 缺点：价格高、分散性差、与基体粘结强度低等。
二、常见的纤维增强水泥基材料
当在脆性材料基体中掺入纤维后，材料受到应 力时，纤维的存在将会约束裂缝的引发和裂缝 长度及开度的扩展，从而起到增强作用。 Romualdi用图来说明纤维的这种作用。
图表示连续纤维沿拉应力作用方向分布在基体 中间，纤维间距为S，半长为a的裂缝存在于四 根纤维所围成的区域中心。材料在受到拉伸时， 拉伸应力在纤维上产生的粘结应力分布在裂缝 端部附近，从而对裂缝尖端产生反向应力场， 降低了裂缝尖端的应力集中程度，使裂缝的扩 展受到约束，裂缝端部的扩展力减少，材料的 强度特别是韧性得到增加。纤维的这种对裂纹 扩展的约束作用与纤维之间的间距和纤维的数 量有密切关系。纤维间距越小，单位体积中的 纤维数量越多，这种作用就越有效。
玻璃纤维的用途
玻璃纤维可以制成各种制品，如无捻粗纱、玻璃纤维毡、 短切原丝和磨碎纤维以及玻璃布等。连续玻璃纤维加纺织型 浸润剂经过退绕、加捻、并股、络纱可制成有捻纱；有捻纱 再经过并捻、织造加工进一步得到纤维绳、布和带。若加入 增强型浸润剂，并经过并股、络纱可制成无捻纱，由此可进 一步加工成粗纱布、短切纤维毡和表面毡。 无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成的。无捻粗 纱按玻璃成分可划分为：无碱玻璃无捻粗纱和中碱玻璃无捻 粗纱。无捻粗纱可以直接用于某些复合材料工艺成型方法中， 如喷射用无捻粗纱、SMC（片状模塑料）用无捻粗纱、缠绕 用无捻粗纱、拉挤用无捻粗纱、织造用无捻粗纱、预型体用 无捻粗纱等。也可制成无捻粗纱织物（方格布），在某些用 途中还将无捻粗纱短切。 玻璃纤维毡有连续纤维毡、短切纤维毡及表面毡。连续纤 维毡加工简单，毡的力学强度大，生产效率高，质量均匀， 适用于各种手糊制品及大型储罐，故其对复合材料的增强效 果较短切毡好，主要用在拉挤法、RTM法、压力袋法及玻璃 毡增强热塑料（GMT）等工艺中。