无机基复合材料.ppt

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短纤维增强水泥基复合材料
一、概述
短纤维增强水泥基复合材料包括结构材料和非结构材料。结构材料大都用于建筑物墙体和构件的承重结构中,非结构材料则主要用做装饰性材料和非承重功能性材料。随着人们生活水平的提高和住宅环境的日益改善,人们对住宅的美观及诸多功能提出了更加苛刻的要求。因此,对非承重功能性材料进行改革将是现代建筑中墙体材料改革的大势所趋。世界上许多国家在二十世纪二、三十年代已着手墙体材料改革,逐步推进墙体材料的环保化,严格限制粘土砖(制品)的生产与使用,大力推广各种非粘土类制品及大尺寸的块材与板材。
第14章无机基复合材料
概述
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目前,西方发达国家的墙体材料正向纵深方向发展,提倡建筑节能,不断提高新型墙材的生产比例,综合利用工业废渣,节能降耗,使产品系列化与配套化。同时不断开发多功能的“绿色”材料。
我国墙体材料的革新工作虽已进行多年,但传统的实心粘土砖在整个墙体材料中所占的的比例仍然很大。由于实心粘土砖保温隔热性能差,生产能耗高,不符合现行建筑设计规范的建筑节能的要求,更为严重的是毁坏耕地的现象十分严重。所以,寻找具有生产能耗低、保温节能的高性能新型墙体材料来取代传统的实心粘土砖,已成为我国墙体材料改革的大势所趋。
第14章无机基复合材料
概述
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国务院99年72号文件已明确指出:“2001年在沿海城市和土地稀缺的城市禁止使用实心粘土砖;在其他地区框架结构建筑中也禁止使用实心粘土砖。到2003年在全国禁止生产、使用实心粘土砖。”以实现最终淘汰实心粘土砖的目的。针对上一指示精神,墙材革新与建筑节能是节约能源、改善建筑功能、促进住宅产业化的客观要求,是当今全球建筑业的共同选择,是关系实施可持续发展战略的重大问题。随着限期禁止使用粘土砖的“禁砖令”的下达,鼓励生产使用轻质、高强、保温、隔热、隔音的新型墙体材料,以代替“秦砖汉瓦”,推进建筑节能工作的开展,国家、省、市都制定了一系列政策和法规。现在,针对实心粘土砖为主要对象的墙体材料革新已成为历史的必然。
第14章无机基复合材料
概述
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二、纤维增强水泥的历史
纤维增强脆性材料的历史,可以追溯到远古时代。当时人们把稻草等植物纤维掺到泥土中,制备较为坚固耐用的建筑材料,这一原始的制造工艺,至今在我国的部分农村仍被采用。现代最早广为使用的纤维增强复合材料是大约1900年出现的石棉水泥板。其后,其他各种纤维增强材料相继被研究开发出来,如纤维增强树脂,纤维增强陶瓷和纤维增强水泥基材料等这些纤维增强复合材料广泛应用于观代生活的许多领域,已为人类社会的发展做出了巨大的贡献。
第14章无机基复合材料
纤维增强水泥的历史
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纤维增强水泥基复合材料的基体,通常是普通波特兰水泥,有时也采用高铝水泥和特种水泥。而用于增强的纤维,除最早广为使用的石棉纤维外还有钢纤维,玻璃纤维,天然纤维(如玉米秸、麦杆秸、黄麻等),合成纤维(如高模量的碳纤维,芳纶纤维和较低模量的聚丙烯纤维等)。这些增强纤维的性能,增强效果和制造成本差别较大(见表1)。在纤维增强水泥基材料中,纤维的使用状态和分布是多种多样的:既可以是长纤维的一维铺设,也可以是长纤维或者织物的二维分布,还可以是短纤维的二维或者三维不连续的乱向分布。因此,近些年来,纤维增强水泥基复合材料的研究比较活跃,并取得了许多有意义的研究结果。
第14章无机基复合材料
纤维增强水泥的历史
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表1 几种纤维和水泥基体性能比较
纤维名称
纤维直径/μm
容积密度(g/cm3)
抗拉强度/MPa
弹性模量(MPa)
极限延伸率(%)
不锈钢纤维
10-330

2100
160

温石棉纤维
―――

500-1800
150-170
-
青石棉纤维
-20

700-2500
170-200
-
抗碱玻璃纤维
8-20

1400-2500
70-80
-
中碱玻璃纤维
8-20

1000-2000
60-70
-
无碱玻璃纤维
8-20

3000-3500
72-77
-
高弹碳纤维
9

2600
230

聚丙烯单丝
―――

400
5-8
18
Kevlar-29
12

2900
69

尼龙单丝
100-200

900
4
-
水泥净浆
―――
-
3-6
10-25
-
水泥砂浆
―――
2