复合材料概论14-无机胶凝复合材料.ppt

16 无机胶凝复合材料 主要内容 概述 16.1 玻璃纤维增强水泥(GRC) 16.1.1 GRC的生产工艺 16.1.2 GF增强硅酸盐水泥复合材料的基本性能 16.2 钢纤维增强混凝土 无机胶凝材料在应用中的问题 固有的脆性破坏 抗拉强度小，制品及构件容易产生应力开裂。在大型建筑施工和受力构件的应用尤为明显。 石膏制品的抗拉强度仅为抗压强度的1/4~1/5 水泥及混凝土的抗拉强度仅为抗压强度的1/10~1/20 16.1 玻璃纤维增强水泥(GRC) 基体 普通硅酸盐水泥 主要成分： 硅酸三钙(3CaO·SiO2，简写为C3S，含量37%~60%) 硅酸二钙(2CaO·SiO2，简写为C2S，含量15%~37%)) 铝酸钙[C3A)，含量7%~15%] 铁相固溶体（C4AF～C2F，主要是铁铝酸四钙，含量10~18%) 作业 复合材料概论模拟试题及答案 一、填空(每空1分，共20分) 二、判断对错(每题1分，共12分) 三、名词解释(每题3分，共18分) 四、问答题(50分，至少5个问答题) 应用：纤维石膏板隔墙系统(内隔墙)、吊顶、楼板构件以及油库、仓库、电站缆道的防火隔层。 * * 胶凝材料 有机胶凝材料 无机胶凝材料 在一定条件下，经过自身的一系列物理、化学作用后，能将散粒或块状材料粘结成为具有一定强度的整体的材料。 以天然或人工合成高分子化合物为基本组成 沥青、树脂、橡胶 当其与水或水溶液拌合后所形成的浆体，经过一系列的物理、化学作用后能够逐渐硬化并形成具有一定强度的人造石。 水泥、石灰、石膏、镁质胶凝材料等 无机胶凝材料 气硬性 水硬性 既能在空气中硬化，又能更好的在水中硬化，保持并继续发展其强度。 水泥 只能在空气中凝结硬化，并保持和发展强度的胶凝材料。 石灰、石膏、镁质胶凝材料等 无机胶凝材料特点 (1) 原料丰富，能就地取材，生产成本低； (2) 耐久性好，适应性强，可用于水中、海洋及炎热、寒冷的环境； (3) 耐火性好； (4) 维修工作量小，折旧费用低； 无机胶凝材料应用 工业与民用建筑、水工建筑和城市建设，轨枕、电杆、坑木、压力管、水泥船以及海洋开发的各种构造物、国防工程等。 玻璃纤维增强水泥 钢纤维增强混凝土 纤维增强石膏 硅酸盐水泥的水化、硬化 (1) (2) (3) (4) (5) 采用火山灰质材料(如粉煤灰)或细砂代替部分水泥用量： (1) 大大提高了基体的体积稳定性； (2) 减少了GF的碱性侵蚀，提高了GF的增强效果和复合材料的基本性能:由于砂或粉煤灰可以吸收硅酸盐水泥水化释放出来的Ca(OH)2，生成水化硅酸钙； (3) 降低成本。 GF种类 A-玻璃：高碱纤维，碱金属氧化物含量较高 E-玻璃：无碱玻璃纤维； 氧化锆玻璃：具有较好的抗碱性腐蚀能力 — 0.3 F2 0.5 0.3 Fe2O3 0.6 0.2 K2O 13.6 0.3 Na2O 8.8 18.7 CaO 3.8 3.3 MgO — 7.3 B2O3 1.0 14.8 Al2O3 71.8 55.2 SiO2 A-玻璃质量% E-玻璃质量% 成分 Ｅ－玻璃纤维是一种铝硼硅酸盐玻璃 A－含高碱性，耐化学品，价廉。 GF增强水泥复合材料与水泥相比具有的特点： (1) 能生产薄板，在未硬化时可弯曲及模制； (2)形状复杂的制品能用喷涂法生产或将预拌材料压制、注塑或挤出成型来制得； (3)初期具有较高的抗挠强度及抗冲强度，便于制品或构件的制造及在非承重状态下的运输及安装； (4)耐火性能好。 GF掺量：水泥基体质量的5%左右(3%~6%) 在水泥基体中，GF的主要功能是止裂作用，即抑制水泥基体在拉应力和冲击载荷下的开裂，复合材料的强度和模量(除抗拉强度外)主要由水泥基体提供；较高的纤维掺量将会给纤维水泥的预拌和捣实带来困难。 16.1.1 GRC的生产工艺 1. 重力成型法 将GF增强的预拌料在开口模或双边模中进行浇灌成型 特点：能得到断面很薄的制品 2. 压制成型法 预拌料在模板内加压成型，以提高产品的致密度和表面光洁度。主要用以生产形状简单且表面装饰性好的薄板制品。 3. 注模成型法 将含有增稠剂及5%GF的预拌料用泵注入密闭模内的成型方法。 4. 挤压成型 5. 喷涂法 把连续粗纱引送到由空气压缩机操作的喷枪，将粗纱切成10mm~50mm长，并同时与水泥浆高速喷至有滤板的成型表面。多余的水靠真空吸走。 6. 缠绕法 连续的GF无捻纱在水泥槽内用水泥浆浸渍，按预定的角度和螺距绕在卷筒上，在缠绕过程中将水泥浆及短纤维喷在卷筒上，然后用辊压机碾压