C2新型水泥基复合材料课件.ppt

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;分类： （1）基体类型 金属基、水泥基 （2）增强体类形 不连续、连续纤维增强、片状增强;;2.1 纤维改性水泥基复合材料;一、纤维的分类;影响纤维增韧增强的因素：;;二、常见的纤维增强水泥基材料;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 ;（2）按抗拉强度可分为以下三级（依据《纤维混凝土结构技术规程》CECS38－2004的规定）： a．380级（抗拉强度≥380MPa，＜600MPa）； b．600级（抗拉强度≥600MPa，＜1000MPa）； c．1000级（抗拉强度≥1000MPa）。 ;钢纤维在水泥基复合材料的应用 ; 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 ; 通常情况下，钢纤维增强混凝土的钢纤维体积率不宜小于0.5%，也不宜大于3%，以1%～2%为宜。;;;纤维间距理论;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。 ;钢纤维增强作用机???示意图 ;钢纤维混凝土搅拌试验 ;;喷射试验;;钢纤维在桥墩工程应用中 ;钢纤维在隧道中的应用 ;水利枢纽工程三峡大坝;水利工程的面板;钢纤维砼桥面大修施工 ;2.玻璃纤维增强水泥基复合材料(GFRC); 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。;;玻璃纤维的分类 ;玻璃纤维的用途 ; 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。;耐碱网格布外墙保温作用;3.碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC); 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