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1、 课件短纤维增强水泥基复合材料短纤维增强水泥基复合材料 一、概述一、概述 短短纤纤维维增增强强水水泥泥基基复复合合材材料料包包括括结结构构材材料料和和非非结结构构材材料料。结结构构材材料料大大都都用用于于建建筑筑物物墙墙体体和和构构件件的的承承重重结结构构中中，非非结结构构材材料料则则主主要要用用做做装装饰饰性性材材料料和和非非承承重重功功能能性性材材料料。随随着着人人们们生生活活水水平平的的提提高高和和住住宅宅环环境境的的日日益益改改善善，人人们们对对住住宅宅的的美美观观及及诸诸多多功功能能提提出出了了更更加加苛苛刻刻的的要要求求。因因此此，对对非非承承重重功功能能性性材材料料进进行行改改革
2、革将将是是现现代代建建筑筑中中墙墙体体材材料料改改革革的的大大势势所所趋趋。世世界界上上许许多多国国家家在在二二十十世世纪纪二二、三三十十年年代代已已着着手手墙墙体体材材料料改改革革，逐逐步步推推进进墙墙体体材材料料的的环环保保化化，严严格格限限制制粘粘土土砖砖（制制品品）的的生生产产与与使使用用，大大力力推推广各种非粘土类制品及大尺寸的块材与板材。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14.1 概述 课件 目目前前，西西方方发发达达国国家家的的墙墙体体材材料料正正向向纵纵深深方方向向发发展展，提提倡倡建建筑筑节节能能，不不断断提提高高新新型型墙墙材材的的生生产产比比
3、例例，综综合合利利用用工工业业废废渣渣，节节能能降降耗耗，使使产产品品系系列列化化与与配配套套化。同时不断开发多功能的化。同时不断开发多功能的“绿色绿色”材料。材料。我我国国墙墙体体材材料料的的革革新新工工作作虽虽已已进进行行多多年年，但但传传统统的的实实心心粘粘土土砖砖在在整整个个墙墙体体材材料料中中所所占占的的的的比比例例仍仍然然很很大大。由由于于实实心心粘粘土土砖砖保保温温隔隔热热性性能能差差，生生产产能能耗耗高高，不不符符合合现现行行建建筑筑设设计计规规范范的的建建筑筑节节能能的的要要求求，更更为为严严重重的的是是毁毁坏坏耕耕地地的的现现象象十十分分严严重重。所所以以，寻寻找找具具有有
4、生生产产能能耗耗低低、保保温温节节能能的的高高性性能能新新型型墙墙体体材材料料来来取取代代传传统统的的实实心心粘粘土土砖砖，已已成成为为我我国国墙墙体体材材料料改改革革的的大大势势所所趋。趋。第14章 无机基复合材料14.1 概述 课件 国国务务院院9999年年7272号号文文件件已已明明确确指指出出：“20012001年年在在沿沿海海城城市市和和土土地地稀稀缺缺的的城城市市禁禁止止使使用用实实心心粘粘土土砖砖；在在其其他他地地区区框框架架结结构构建建筑筑中中也也禁禁止止使使用用实实心心粘粘土土砖砖。到到20032003年年在在全全国国禁禁止止生生产产、使使用用实实心心粘粘土土砖砖。”以以实实
5、现现最最终终淘淘汰汰实实心心粘粘土土砖砖的的目目的的。针针对对上上一一指指示示精精神神，墙墙材材革革新新与与建建筑筑节节能能是是节节约约能能源源、改改善善建建筑筑功功能能、促促进进住住宅宅产产业业化化的的客客观观要要求求，是是当当今今全全球球建建筑筑业业的的共共同同选选择择，是是关关系系实实施施可可持持续续发发展展战战略略的的重重大大问问题题。随随着着限限期期禁禁止止使使用用粘粘土土砖砖的的“禁禁砖砖令令”的的下下达达，鼓鼓励励生生产产使使用用轻轻质质、高高强强、保保温温、隔隔热热、隔隔音音的的新新型型墙墙体体材材料料，以以代代替替“秦秦砖砖汉汉瓦瓦”，推推进进建建筑筑节节能能工工作作的的开开
6、展展，国国家家、省省、市市都都制制定定了了一一系系列列政政策策和和法法规规。现现在在，针针对对实实心心粘粘土土砖砖为为主主要要对对象象的的墙墙体体材料革新已成为历史的必然。材料革新已成为历史的必然。第14章 无机基复合材料14.1 概述 课件二、纤维增强水泥的历史二、纤维增强水泥的历史 纤纤维维增增强强脆脆性性材材料料的的历历史史，可可以以追追溯溯到到远远古古时时代代。当当时时人人们们把把稻稻草草等等植植物物纤纤维维掺掺到到泥泥土土中中，制制备备较较为为坚坚固固耐耐用用的的建建筑筑材材料料，这这一一原原始始的的制制造造工工艺艺，至至今今在在我我国国的的部部分分农农村村仍仍被被采采用用。现现代代
7、最最早早广广为为使使用用的的纤纤维维增增强强复复合合材材料料是是大大约约19001900年年出出现现的的石石棉棉水水泥泥板板。其其后后，其其他他各各种种纤纤维维增增强强材材料料相相继继被被研研究究开开发发出出来来，如如纤纤维维增增强强树树脂脂，纤纤维维增增强强陶陶瓷瓷和和纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料等等这这些些纤纤维维增增强强复复合合材材料料广广泛泛应应用用于于观观代代生生活活的的许许多多领领域域，已为人类社会的发展做出了巨大的贡献。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14.2 纤维增强水泥的历史 课件 纤纤维维增增强强水水泥泥基基复复合合材材料料的的基基体体，
8、通通常常是是普普通通波波特特兰兰水水泥泥，有有时时也也采采用用高高铝铝水水泥泥和和特特种种水水泥泥。而而用用于于增增强强的的纤纤维维，除除最最早早广广为为使使用用的的石石棉棉纤纤维维外外还还有有钢钢纤纤维维，玻玻璃璃纤纤维维，天天然然纤纤维维(如如玉玉米米秸秸、麦麦杆杆秸秸、黄黄麻麻等等)，合合成成纤纤维维(如如高高模模量量的的碳碳纤纤维维，芳芳纶纶纤纤维维和和较较低低模模量量的的聚聚丙丙烯烯纤纤维维等等)。这这些些增增强强纤纤维维的的性性能能，增增强强效效果果和和制制造造成成本本差差别别较较大大（见见表表1 1）。在在纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料中中，纤纤维维的的使使用用状状态态和和
9、分分布布是是多多种种多多样样的的：既既可可以以是是长长纤纤维维的的一一维维铺铺设设，也也可可以以是是长长纤纤维维或或者者织织物物的的二二维维分分布布，还还可可以以是是短短纤纤维维的的二二维维或或者者三三维维不不连连续续的的乱乱向向分分布布。因因此此，近近些些年年来来，纤纤维维增增强强水水泥泥基基复复合合材材料料的研究比较活跃，并取得了许多有意义的研究结果。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14.2 纤维增强水泥的历史 课件表表1 几种纤维和水泥基体性能比较几种纤维和水泥基体性能比较 纤维名称纤维名称纤维直径纤维直径/m容积密度容积密度（g/cm3）抗拉强度抗
10、拉强度/MPa弹性模量弹性模量(MPa)极限延伸率极限延伸率(%)不锈钢纤维不锈钢纤维103307.821001603.0温石棉纤维温石棉纤维2.650018001501702.03.0青石棉纤维青石棉纤维0.1203.470025001702002.03.0抗碱玻璃纤维抗碱玻璃纤维8202.71400250070802.03.5中碱玻璃纤维中碱玻璃纤维8202.61000200060703.04.0无碱玻璃纤维无碱玻璃纤维8202.543000350072773.64.8高弹碳纤维高弹碳纤维91.926002301.0聚丙烯单丝聚丙烯单丝0.94005818Kevlar-29121.4429
11、00694.0尼龙单丝尼龙单丝1002001.1900413.015.0水泥净浆水泥净浆2.02.23610250.010.05水泥砂浆水泥砂浆2.22.32425350.005-0.015水泥混凝土水泥混凝土2.32.451430400.010.02第14章 无机基复合材料14.2 纤维增强水泥的历史 课件三、纤维增强水泥的国内外动态三、纤维增强水泥的国内外动态 用用于于增增强强水水泥泥基基复复合合材材料料的的纤纤维维品品种种很很多多，主主要要有有钢钢纤纤维维、石石棉棉纤纤维维、天天然然纤纤维维和和合合成成纤纤维维、玻玻璃璃纤纤维维。科科学学家家和和工工程程师师对对这这些些纤纤维维增增强强水
12、水泥泥基基材材料料进进行行了了广广泛泛的的研研究究，取取得得了了许许多多有有意意义义的的研研究究结结果果并并且且其其中某些品种已经应用于工程建设中。中某些品种已经应用于工程建设中。1 1、钢纤维增强水泥基材料、钢纤维增强水泥基材料2 2、石棉纤维增强水泥基材料、石棉纤维增强水泥基材料3 3、天然纤维增强水泥基材料、天然纤维增强水泥基材料4 4、合成纤维增强水泥基材料、合成纤维增强水泥基材料5 5、玻璃纤维增强水泥基材料、玻璃纤维增强水泥基材料6 6、混杂纤维增强水泥板、混杂纤维增强水泥板第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件1 1、钢纤维增强水泥基材料、钢纤维增强水泥
13、基材料 钢钢纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料是是纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料理理论论研研究究最最早早的的一一种种。与与其其它它增增强强纤纤维维相相比比钢钢纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料研研究究得得最最广广泛泛最最深深入入。目目前前，钢钢纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料在在工工程程建建设设中中应应用用最最广广，钢钢纤纤维维的的消消耗耗量量仅次于石棉纤维。仅次于石棉纤维。钢钢纤纤维维加加入入到到水水泥泥基基材材料料中中后后，改改变变了了材材料料的的破破坏坏方方式式，提提高高了了材材料料的的强强度度(包包括括热热压压强强度度、抗抗拉拉强强度度和和抗抗弯弯强强度度，特特别别是是大
14、大幅幅度度提提高高了了材材料料的的韧韧性性。另另外外，复复合合材材料料的的耐耐磨磨性性、耐耐疲疲劳劳性性、抗抗冲冲击击性性和和冻冻融融性性等等也也有有不不同同程程度度的的改改善善。钢钢纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料的的用用途途广广泛泛，主主要要应应用用于于公公路路、飞飞机机跑跑道道、工工厂厂地地板板、堤堤坝坝桥墩、以及河流水库、隧道的内衬等。桥墩、以及河流水库、隧道的内衬等。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件2 2、石棉纤维增强水泥基材料、石棉纤维增强水泥基材料 石石棉棉纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料是是现现代代最最早早应应用用的的纤纤维维增增强强水水
15、泥泥基基材材料料，也也是是用用量量最最大大的的纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料，目目前前，每每年年用用于于增增强强水水泥泥材材料料的的石石棉棉纤纤维维大大约约为为200200万万吨吨。石石棉棉纤纤维维来来源源丰丰富富价价格格低低廉廉，具具有有很很高高的的强强度度和和模模量量，且且纤纤维维与与水水泥泥基基体体相相互互作作用用良良好好，因因此此是是一一种种理理想想的的水水泥泥制制品品增增强强纤纤维维。但但是是，近近年年来来的的研研究究发发现现石石棉棉纤纤维维对对人人身身危危害害很很大大，许许多多国国家家准准备备逐逐步步禁禁止止使使用用石石棉棉纤纤维维作作为为水水泥泥制制品品的的增增强强纤纤维维
16、，并并正正在在努努力寻找石棉纤维的替代纤维。力寻找石棉纤维的替代纤维。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件3 3、天然纤维增强水泥基材料、天然纤维增强水泥基材料 天天然然纤纤维维是是自自然然界界中中最最大大品品种种的的纤纤维维，取取之之不不尽尽，用用之之不不竭竭。天天然然纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料的的研研究究与与开开发发，具具有有重重要要的的意意义义和和广广阔阔的的前前景景。用用于于增增强强水水泥泥基基材材料料的的天天然然纤纤维维很很多多，目目前前主主要要有有棉棉杆杆秸秸、玉玉米米秸秸、黄黄麻麻、亚麻、剑麻、椰子壳、甘蔗渣、木纤维等。亚麻、剑麻、椰子壳、甘
17、蔗渣、木纤维等。近近几几年年来来出出于于环环境境污污染染和和制制造造成成本本的的考考虑虑，许许多多科科学学家家开开始始系系统统研研究究天天然然纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料，并并已已发表了大量的研究论文和综述评论。发表了大量的研究论文和综述评论。天天然然纤纤维维加加入入到到水水泥泥基基材材料料中中后后，复复合合材材料料的的强强度度和和韧韧性性都都有有明明显显的的提提高高，提提高高的的程程度度取取决决于于纤纤维维的的用用量量和和纤纤维维的的长长度度，纤纤维维用用量量和和纤纤维维长长度度均均有有一一最最佳佳值值。过过多多的的纤纤维维用用量量和和过过长长的的纤纤维维长长度度，都都会会降降低低天
18、天然纤维增强水泥基材料的增强效果。然纤维增强水泥基材料的增强效果。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件 与与玻玻璃璃纤纤维维相相似似，在在碱碱性性环环境境中中，天天然然纤纤维维会会发发生生分分子子降降解解而而失失去去力力学学性性能能。因因此此，其其增增强强水水泥泥基基材材料料同同样样存存在在一一个个长长久久使使用用性性问问题题。某某些些科科学学家家采采用用天天然然纤纤维维涂涂覆覆疏疏水水保保护护剂剂和和或或采采用用低低碱碱性性基基体体的的方方法法，来来解解决决天天然然纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料的的耐耐久久性性问问题题效效果果显显著著，但但最最终终结结果果仍
19、仍不不甚甚令令人人满满意意。因因此此，如如何何提提高高天天然然纤纤维维的的耐耐碱碱性性，提提高高天天然然纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料的的耐耐久性将是未来研究的重要领域。久性将是未来研究的重要领域。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件4 4、合成纤维增强水泥基材料、合成纤维增强水泥基材料 迄迄今今为为止止，在在国国际际上上已已被被用用以以替替代代石石棉棉制制造造纤纤维维水水泥泥板板的的合合成成纤纤维维主主要要有有维维纶纶(聚聚乙乙烯烯醇醇纤纤维维)、脂脂纶纶(聚聚丙丙烯烯脂脂纤纤维维)、丙丙纶纶(聚聚丙丙烯烯纤纤维维)与与乙乙纶纶(聚聚乙乙烯烯纤纤维维)。芳芳
20、纶纶(芳芳族族聚聚酰酰胺胺纤纤维维)虽虽具具有有较较高高的的弹弹性性模模量量(可可与与石石棉棉纤纤维维的的弹弹性性模模量量相相近近)，但但由由于于此此种种纤纤维维的的价格太高，尚难为纤维水泥工业所采用。价格太高，尚难为纤维水泥工业所采用。根根据据我我国国与与国国外外对对用用维维纶纶制制造造的的无无石石棉棉纤纤维维水水泥泥板板的的耐耐久久性性的的研研究究结结果果，认认为为此此种种制制品品即即使使暴暴露露于于大大气气中中仍仍具具有有较较高高的的强强度度，但但其其韧韧性性随随时时间间而而有有所所下下降降。这这主主要要是是由由于于纤纤维维与与水水泥泥基基体体界界面面的的粘粘结结不不断断提提高高所所致。
21、致。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件 目目前前除除我我国国外外，英英国国、德德国国、瑞瑞士士、比比利利时时、意意大大利利等等国国均均在在抄抄取取工工艺艺线线上上用用维维纶纶生生产产无无石石棉棉纤纤维维水水泥泥板板。国国外外有有的的用用改改性性维维纶纶或或改改性性脂脂纶纶替替代代适适量量的的高高模模量量维维纶纶。丹丹麦麦EternitEternit公公司司用用改改性性丙丙纶纶替替代代全全部部石石棉棉，并并用用纤纤维维素素纤纤维维作作辅辅助助纤纤维维在在抄抄取取工工艺艺线线上上制制造造无无石石棉纤维水泥板。棉纤维水泥板。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥
22、的国内外动态 课件 为为充充分分发发挥挥聚聚丙丙烯烯纤纤维维对对水水泥泥基基体体的的增增强强作作用用，英英国国萨萨里里大大学学研研究究成成功功用用经经高高倍倍拉拉伸伸制制得得的的纤纤化化聚聚丙丙烯烯薄薄膜膜以以较较高高的的体体积积率率掺掺加加于于水水泥泥基基体体中中，在在实实验验室室内内制制成成抗抗拉拉强强度度与与变变形形能能力力均均较较高高的的薄薄壁壁纤纤维维水水泥泥板板。意意大大利利FibronitFibronit公公司司根根据据英英国国此此项项技技术术的的专专利利进进行行了了商商业业性性开开发发，设设计计并并制制作作了了专专门门生生产产纤纤化化聚聚丙丙烯烯薄薄膜膜增增强强水水泥泥板板的的
23、装装备备，产产品品的的商商品品名名称称为为“Netcem”Netcem”。根根据据1010年年大大气气暴暴露露的的试试验验结结果果，NetcemNetcem波波板板的的耐耐久久性性是是令令人人满满意意的的，但但尚尚需需积积累累更更长长期期的的试试验验资资料料。英英、美美等等国国还还研研究究了了将将编编织织聚聚丙丙烯烯纤纤维维网网格格布布以以较较高高的的体体积率掺加于水泥基体中，也得到了较好的试验结果。积率掺加于水泥基体中，也得到了较好的试验结果。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件5 5、玻璃纤维增强水泥基材料、玻璃纤维增强水泥基材料 玻玻璃璃纤纤维维具具有有很很高
24、高的的强强度度和和模模量量，并并且且来来源源丰丰富富制制造造成成本本较较低低，是是复复合合材材料料增增强强纤纤维维的的主主要要品品种种之之一一。最最早早进进行行玻玻璃璃纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料研研究究的的，当当属属前前苏苏联联科科学学家家BiryukovichBiryukovich等等人人，我我国国科科学学家家在在19581958年年后后也也曾参与了早期研究工作。曾参与了早期研究工作。普普通通玻玻璃璃纤纤维维的的耐耐碱碱性性较较差差，在在水水泥泥基基体体这这样样的的碱碱性性环环境境中中极极易易失失去去其其强强度度和和刚刚性性，因因此此在在六六十十年年代代，虽虽然然玻玻璃璃纤纤维维增
25、增强强水水泥泥基基材材料料的的研研究究已已经经比比较较深深入入系系统统，但但其其制制品品一一直直未未被被推推广广应应用用；直直到到七七十十年年代代初初期期，英英国国建建筑筑研研究究院院向向普普通通玻玻璃璃纤纤维维中中加加入入二二氧氧化化锆锆，研研制制成成功功了了耐耐碱碱玻玻璃璃纤纤维维后后，玻玻璃璃纤纤维维增增强强水水泥泥制制品品才才由英国的由英国的Pilkington BrothersPilkington Brothers公司大量生产推广应用。公司大量生产推广应用。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件 由由于于提提高高抗抗碱碱玻玻璃璃纤纤维维的的抗抗碱碱能能力力有
26、有一一定定限限度度，为为确确保保GRCGRC的的长长期期耐耐久久性性，应应尽尽量量降降低低水水泥泥基基体体的的碱碱度度。迄今为止，国际上采取的技术路线基本上有下列两条：迄今为止，国际上采取的技术路线基本上有下列两条：(1)(1)对对普普通通水水泥泥改改性性:例例如如法法国国圣圣哥哥班班公公司司在在普普通通波波特特兰兰水水泥泥中中同同时时掺掺加加偏偏高高岭岭土土与与丙丙烯烯酸酸酯酯乳乳液液；德德国国海海德德堡堡水水泥泥公公司司使使用用高高炉炉水水泥泥(高高炉炉矿矿渣渣粉粉含含量量在在7070以以上上)并并同时掺加偏高岭土或其它材料。同时掺加偏高岭土或其它材料。第14章 无机基复合材料14.3 纤
27、维增强水泥的国内外动态 课件(2)(2)使使用用专专门门制制造造的的低低碱碱度度水水泥泥:例例如如中中国国建建筑筑材材料料科科学学研研究究院院开开发发的的硫硫铝铝酸酸盐盐型型低低碱碱度度水水泥泥(由由无无水水硫硫铝铝酸酸钙钙、石石灰灰石石、无无水水石石膏膏组组成成)，日日本本秩秩父父水水泥泥公公司司开开发发的的CGCCGC水水泥泥(由由无无水水硫硫铝铝酸酸钙钙、C C2 2S S含含量量高高的的波波特特兰兰水水泥泥、矿矿渣渣与与石石膏膏组组成成)。根根据据国国内内外外的的经经验验，为为降降低低GRCGRC制制品品的的干干缩缩率率，应应使使灰灰砂砂比比控控制制在在1 1：1111：1.51.5之
28、之间间。BiryukovichBiryukovich测测定定了了单单向向抗抗拉拉的的基基本本性性能能，他他得得到到的的E E型玻璃纤维高铝水泥的应力应变曲线如图型玻璃纤维高铝水泥的应力应变曲线如图1.1.第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件图图1.1.含有不同体积纤维高铝水泥应力应变曲线含有不同体积纤维高铝水泥应力应变曲线 第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件我国玻璃纤维增强水泥的发展前景我国玻璃纤维增强水泥的发展前景 (1)(1)、玻玻璃璃纤纤维维增增强强水水泥泥材材料料的的特特性性决决定定了了其其具具有有广广阔阔的发展前景的发展前景
29、玻玻璃璃纤纤维维增增强强水水泥泥作作为为一一种种新新型型的的无无机机复复合合材材料料具具有有许许多多独独特特的的优优点点，首首先先它它是是轻轻质质的的，一一般般以以水水泥泥砂砂浆浆为为基基体体的的GRCGRC材材料料有有低低的的干干容容重重，比比普普通通混混凝凝土土约约低低2020；在在抗抗弯弯破破坏坏强强度度相相当当的的条条件件下下，GRCGRC的的容容重重可可减减低低5050；GRCGRC高高的的抗抗弯弯强强度度、抗抗拉拉强强度度和和高高的的抗抗冲冲击击强强度度使使得得其其能能够够以以较较薄薄的的厚厚度度获获得得所所需需力力学学性性能能；作作为为以以水水泥泥为为胶胶凝凝材材料料的的复复合合
30、材材料料，它它不不仅仅不不怕怕潮潮湿湿而而且且防防火火；它它的的工工艺艺性性能能好好，可可任任意意模模造造出出各各种种复复杂杂的的造造型型，用用GRCGRC材材料料不不仅仅可可制制造造出出应应用用于于各各个个领领域域的的建建筑筑制制品品、景景观观制制品品，还还可可用用于于制制造造仿仿古古艺艺术术品品；它它的的可可加加工工性性能能好好，可可任任意意锯锯、钉钉、磨磨、钻钻，便便于于安安装装施施工工；其其价价格格较较低低，符合我国国情，可大量推广应用。符合我国国情，可大量推广应用。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件(2)(2)、住住宅宅产产业业化化和和大大规规模模的的住
31、住宅宅建建设设为为GRCGRC产产品品提提供供了发展机遇了发展机遇 根根据据国国家家住住宅宅社社会会经经济济发发展展规规划划，2001201020012010年年间间，住住宅宅年年均均建建造造量量将将达达到到2.53.O2.53.O亿亿m m2 2；20002000年年全全国国城城镇镇年年建建成成2 2亿亿m m2 2的的住住宅宅，还还有有2020亿亿m m2 2的的城城镇镇旧旧房房需需要要逐逐年年改改造造；农农村村住住房房建建设设每每年年竣竣工工量量为为8 8亿亿m m2 2。如如此此宏宏大大的的建建设设规规划划和和建建筑筑市市场场，以以及及建建筑筑体体系系的的多多样样化化和和建建筑筑风风格
32、格的的美美观观化化，为为GRCGRC外外墙墙板板系系列列产产品品、GRCGRC轻轻质质内内隔隔墙墙板板、GRCGRC保保温温板板和和GRCGRC通通风风管管道道的的发发展展和和应应用用提提供了良好的机会。供了良好的机会。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件(3)(3)、国国家家墙墙体体改改革革与与建建筑筑节节能能政政策策为为GRCGRC产产品品提提供供了了用武之地用武之地 发发展展新新型型材材料料、使使用用新新型型材材料料是是我我国国墙墙体体材材料料革革新新的的重重大大举举措措。玻玻璃璃纤纤维维增增强强水水泥泥作作为为一一种种新新型型的的建建筑筑材材料料，其其产产品
33、品不不仅仅可可在在使使用用功功能能上上替替代代实实心心粘粘土土砖砖，而而且且在在某某些些功功能能上上更更优优于于实实心心粘粘土土砖砖。在在一一些些产产品品中中还还可可掺掺入入粉粉煤煤灰灰作作填填充充材材料料，达达到到利利用用废废料料保保护护环环境境的的目目的的。一一方方面面我我国国是是一一个个能能源源紧紧缺缺的的国国家家，另另一一方方面面建建筑筑能能耗耗又又很很高高，与与发发达达国国家家相相比比有有很很大大的的差差距距，其主要表现在建筑保温上。其主要表现在建筑保温上。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件 我我国国确确定定的的20002000年年实实现现建建筑筑节节能
34、能5050的的目目标标，许许多多省省市市的的墙墙体体改改革革办办公公室室都都已已制制订订了了本本地地区区的的墙墙体体改改革革措措施施和和节节能能工工作作规规划划，这这就就意意味味着着建建筑筑节节能能市市场场将将需需要要大大量量优优质质的的、性性能能可可靠靠的的产产品品。以以玻玻璃璃纤纤维维增增强强水水泥泥为为面面层层材材料料的的保保温温板板材材经经过过几几年年的的使使用用，证证明明可可以满足这一要求。以满足这一要求。我我国国目目前前有有不不少少厂厂家家生生产产抗抗碱碱玻玻纤纤网网格格布布增增强强水水泥泥膨膨胀胀珍珍珠珠岩岩多多孔孔条条板板，多多数数厂厂采采用用平平模模成成型型法法，极极需需解解
35、决决机机械械化化连连续续生生产产的的技技术术与与装装备备，以以大大幅幅度度提提高高此此类类产产品品的的产产量量和和质质量量。不不过过，即即使使改改性性后后的的玻玻璃璃纤纤维维，其其增增强强普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥基基制制品品的的长长期期使使用用效效果果仍仍令令人人怀怀疑疑，因因此此玻玻璃璃纤纤维维增增强强水水泥泥基基材材料料的的耐耐久久性性问问题仍将是该类材料研究的主要内容。题仍将是该类材料研究的主要内容。第14章 无机基复合材料14.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件6 6、混杂纤维增强水泥板、混杂纤维增强水泥板 混混杂杂纤纤维维增增强强水水泥泥板板是是采采用用两两种种或或两两种种以以上
36、上不不同同材材质质、不不同同性性能能的的纤纤维维作作为为增增强强材材料料制制成成的的。由由于于这这些些纤纤维维相相互互取取长长补补短短，因因而而有有可可能能使使制制品品获获得得较较优优异异的的性性能能。例例如如意意大大利利FibronitFibronit公公司司在在9090年年代代采采取取了了用用纤纤化化聚聚丙丙烯烯薄薄膜膜、抗抗碱碱玻玻璃璃纤纤维维无无捻捻粗粗纱纱与与抗抗碱碱玻玻璃璃纤纤维维短短切切原原丝丝混混杂杂增增强强的的措措施施，开开发发了了商商品品名名称称为为RetiverRetiver的的新新型型纤纤维维水水泥泥复复合合材材料料，其其力力学学行行为为既既优优于于纤纤化化聚聚丙丙烯烯
37、薄薄膜膜增增强强水水泥泥，又又优优于于GRCGRC。如如德德国国FluguritFlugurit公公司司在在抄抄取取法法制制造造压压蒸蒸无无石石棉棉纤纤维维水水泥泥平平板板时时，同同时时掺掺加加木木浆浆纤纤维维与与聚聚丙丙烯烯纤纤维维，日日本本松松下下电电工工公公司司在在挤挤出出法法制制造造压压蒸蒸无无石石棉棉纤纤维维水水泥泥多多孔孔条条板板时时，也也同同时时掺掺加加纸纸纤纤维维与与聚聚丙丙烯烯纤纤维维。混杂纤维增强水泥板将是今后的一个研究热点。混杂纤维增强水泥板将是今后的一个研究热点。作业：作业：写出纤维增强水泥基复合材料的种类？写出纤维增强水泥基复合材料的种类？第14章 无机基复合材料14
38、.3 纤维增强水泥的国内外动态 课件四、短纤维增强水泥的制造工艺四、短纤维增强水泥的制造工艺 最最广广泛泛的的GRCGRC制制品品制制造造工工艺艺是是由由英英国国建建筑筑科科研研所所于于六六十十年年代代后后期期试试验验成成功功并并推推广广出出来来的的“预预混混法法”和和“喷喷射射法法”。在在预预混混法法工工艺艺中中，首首先先将将各各种种组组分分混混合合成成浆浆料料，然然后后采采用用一一些些常常规规的的技技术术(如如浇浇铸铸或或压压力力模模压压)使使之之成成型型制制品品；喷喷射射法法工工艺艺则则是是从从玻玻璃璃钢钢工工业业中中演演变变而而来来的的，在在这这种种工工艺艺中中，水水泥泥砂砂浆浆和和现
39、现场场切切割割的的玻玻璃璃纤纤维维束束被被同同时时喷喷射射到到适适当当的的模模具具或或成成型型面面上上，从从而而成成型型制制品品，其其它它一一些些在在玻玻璃璃钢钢工工业业中中常常用用的的制制造造工工艺艺(如如纤纤维维缠缠绕绕或或手手糊糊铺铺层层工工艺艺)同同样样也也适适用用于于GRCGRC制制品品的的制制造造，但但目目前前的的应应用用范范围围还还很很有有限限。而而对对于于大大批批量量的的GRCGRC薄薄板板生生产产来来讲讲，还还可可以以采采用用标标准准的的石石棉棉水水泥泥生生产产方方法；如法；如HatschekHatschek工艺或工艺或MagnaniMagnani工艺。工艺。第14章 无机基
40、复合材料14.4 短纤维增强水泥的制造工艺 课件 1 1、原材料、原材料 制制造造GRCGRC制制品品的的最最基基本本的的材材料料是是玻玻璃璃纤纤维维、水水泥泥、砂砂子子和和水水，有有时时还还加加入入粉粉煤煤灰灰、火火山山灰灰之之类类的的添添加加剂剂，而而且且添添加加剂剂的的应应用用有有日日益益扩扩大大的的趋趋势势。目目前前，还还普普遍遍加加入入分分散散剂剂和和工工艺艺助助剂剂(如如甲甲基基纤纤维维素素)或或加加气气剂剂(如如磺磺化化木木质质素素)。为为获获得得适适当当的的工工艺艺过过程程，有有时时需需采采用用阻阻聚聚剂剂或或促促进进剂剂。现现在在，国国外外推推荐荐加加入入少少量量合合适适的的
41、聚聚合合物物分分散散体体(如如丙丙烯烯酸酸类类树树脂脂)。如如果果出出于于美美观观的的原原因因而而要要求求GRCGRC制制品品具具有有特特殊殊的的色色彩彩，则则可可在在砂砂浆浆中中加加入入粉粉状状或或液液状状颜颜料料。所所用用的的玻玻璃璃纤纤维维通通常常是是耐耐碱碱玻玻纤纤无无捻捻粗粗纱纱或或者者短短切切原原丝丝。典典型型的的无无捻捻粗粗纱纱由由4040股股原原丝丝组组成成，每每股股原原丝丝中中含含有有200200根根左左右右的的直直径径为为1020m1020m的的单丝。单丝。第14章 无机基复合材料14.4 短纤维增强水泥的制造工艺 课件 无无捻捻粗粗纱纱在在切切割割过过程程中中通通常常会会
42、全全部部分分散散成成原原丝丝，而而原原丝丝再再分分散散成成单单丝丝的的程程度度则则可可通通过过改改变变单单丝丝表表面面的的涂涂覆覆层层(浸浸润润剂剂)成成份份而而使使其其在在很很大大的的范范围围内内变变化化。“软软涂涂覆覆剂剂”使使原原丝丝在在与与水水混混合合时时易易于于分分散散成成单单丝丝；而而“硬硬涂涂覆覆剂剂”则则正正好好相相反反，它它使使原原丝丝在在与与水水混混合合的的过过程程中中趋趋向向于于保保持持完完整整。在在GRCGRC制制品品的的制制造造过过程程中中，粗粗纱纱和和原原丝丝分分别别分分散散成成原原丝丝和和单单丝丝的的程程度度是是个个非非常常重重要要的的因因素素，它它对对GRCGR
43、C制制品品的的强强度度具具有有很很大大的的影影响响，而而且且对对生生产工艺亦有一定影响。产工艺亦有一定影响。作业：作业：短纤维增强水泥复合材料的制造工艺有哪些？短纤维增强水泥复合材料的制造工艺有哪些？第14章 无机基复合材料14.4 短纤维增强水泥的制造工艺 课件2 2、喷射法、喷射法 在在喷喷射射法法工工艺艺中中，短短切切纤纤维维和和水水泥泥砂砂浆浆通通常常由由各各自自的的喷喷嘴嘴喷喷射射到到模模具具上上，两两者者在在模模具具表表面面混混合合。水水泥泥砂砂浆浆需需先先经经粗粗筛筛滤滤去去其其中中的的结结块块料料，然然后后经经计计量量泵泵喂喂料料至至喷喷枪枪，并并用用压压缩缩空空气气雾雾化化。
44、为为获获得得易易干干加加工工的的混混合合料料，水水和和水水泥泥之之比比值值必必须须足足够够高高，但但也也必必须须注注意意要要避避免免对对制制品品强强区区产产生生过过多多的的影影响响。当当为为了了获获得得所所需需的的工工艺艺性性而而采采用用很很高高的的水水和和水水泥泥比比值值时时，在在喷喷射射结结束束后后需需将将过过量量的的水水分分除除去去。玻玻璃璃纤纤维维以以粗粗纱纱形形式式送送入入切切割割喂喂料料机机。切切割割机机与与喷喷枪枪相相连连，它它将将玻玻璃璃纤纤维维切切割割成成所所需需的的长长度度，并并送送入入水水泥泥砂砂浆浆流流中中，使使之之逐逐渐渐在在模模具具上上形形成成由由纤纤维维和和砂砂浆
45、浆组组成成的的毡毡。由由喷喷射射法法制制造造的的GRCGRC制制品中的玻璃纤维含量通常是品中的玻璃纤维含量通常是5 5 (重量比重量比)。第14章 无机基复合材料14.4 短纤维增强水泥的制造工艺 课件2 21 1 手工喷射法手工喷射法 在在手手工工喷喷射射法法工工艺艺中中，由由内内操操作作人人员员操操纵纵喷喷枪枪在在模模具具上上方方作作前前后后往往复复移移动动，并并使使原原材材制制的的喷喷射射流流尽尽可可能能地地垂垂直直于于模模具具表表面面，直直至至到到达达到到所所需需厚厚度度。当当喷喷射射料料层层达达到到所所需需厚厚度度后后，还还需需进进行行辊辊压压处处理理，以以排排除除裹裹入入的的空空气
46、气，并并使使玻玻璃璃纤纤维维能能被被水水泥泥浆浆完完全全浸浸透透。辊辊压压处处理理对对于于保保证证制制品品获获得得模模具具的的表表面面形形状状及及提提高高复复合合材材料料的的密密度度也也很很有有益益。最最后后可可对对经经辊辊压压处处理理后后的的制制品品表表面面进进行行修修整整并并进进行行手手工工压压型型，从从而而获获得得装装饰饰的的效效果果。用用这这种种工工艺艺制制好好的的GRCGRC制制品品，其其一一侧侧表表面面则则为为经经过过辊辊压压，另另一一侧侧表表而而则则为为经经过过辊辊修修、修整或装饰后的表面。修整或装饰后的表面。第14章 无机基复合材料14.4 短纤维增强水泥的制造工艺 课件2.2
47、 2.2 机械喷射法机械喷射法 上上述述的的手手工工喷喷射射法法可可进进行行机机械械化化操操作作，用用于于制制造造平平直直的的或或浅浅型型材材。在在机机械械化化喷喷射射工工艺艺中中，模模具具一一般般保保持持静静止止，喷喷枪枪则则按按预预定定的的方方式式移移动动。从从而而保保证证喷喷射射料料沉沉积积均均匀匀以以及及纤纤维维在在复复合合材材料料中中分分布布合合理理。机机械械化化喷喷射射法法的的生生产产效效率率比比手手工工法法高高得得多多，通通常常可可以以达达到到25-25-3030公斤产品公斤产品/分钟。分钟。第14章 无机基复合材料14.4 短纤维增强水泥的制造工艺 课件2.3 2.3 喷射脱水
48、法喷射脱水法 喷喷射射脱脱水水法法最最早早是是由由英英国国建建筑筑科科研研所所作作为为手手工工喷喷射射法法的的一一种种改改进进工工艺艺研研究究成成功功的的，随随后后又又进进行行了了机械化改进，并用于机械化改进，并用于GRCGRC薄板的全机械化生产。薄板的全机械化生产。为为了了使使水水分分易易于于滤滤去去，用用于于成成型型薄薄板板的的水水平平模模具具的的底底部部必必须须是是多多孔孔结结构构，并并覆覆盖盖一一层层湿湿态态强强度度很很高高的的滤滤纸纸或或多多孔孔塑塑性性材材料料作作为为过过滤滤层层。当当GRCGRC料料层层沉沉积积到到适适当当厚厚度度时时，从从模模具具下下方方抽抽吸吸空空气气，在在负
49、负压压作作用用下下使使沉沉积积料料层层中中的的水水脱脱去去。用用这这种种方方法法可可以以使使砂砂浆浆中中水水和和水水泥泥的的比比例例由由通通常常的的0.550.55降降到到，从从而而使使制制品品的的初初始始强强度度得得到到相相应应提提高高。所所制制薄薄板板的的上上表表面面可可进进行行修修整整或或修修饰饰，而下表面则与过滤材料的纹理一致。而下表面则与过滤材料的纹理一致。第14章 无机基复合材料14.4 短纤维增强水泥的制造工艺 课件3 3、预混法、预混法 将将短短切切纤纤维维原原丝丝与与水水泥泥、砂砂子子、水水和和添添加加剂剂混混合合后后进进行行浇浇铸铸成成型型制制品品的的工工艺艺称称为为预预混
50、混法法。该该工工艺艺顾顾名名思思义义分分为为两两步步：制制备备可可使使纤纤维维均均匀匀混混入入的的砂砂浆浆，以以及及使使纤纤维维在在砂砂浆浆中中均均匀匀混混合合。纤纤维维在在砂砂浆浆混混好好后后加加入入，从而可使纤维的损伤降低到最低程度。从而可使纤维的损伤降低到最低程度。早早期期的的研研究究表表明明，玻玻璃璃纤纤维维在在混混料料机机中中的的缠缠绕绕结结成成团团导导致致纤纤维维在在基基材材中中的的分分散散性性很很差差，以以及及混混合合料料的的加加工工和和配配置置困困难难。同同时时由由于于纤纤维维的的存存在在，基基体体中中的的水水分分易易于于沿沿着着纤纤维维游游离离到到材材料料表表面面，因因此此，