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16无机胶凝复合材料

概述1玻璃纤维增强水泥(GRC)1.1GRC的生产工艺1.2GF增强硅酸盐水泥复合材料的基本性能2钢纤维增强混凝土主要内容

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1气硬性2水硬性3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。4水泥5只能在空气中凝结硬化，并保持和发展强度的胶凝材料。6石灰、石膏、镁质胶凝材料等7

原料丰富，能就地取材，生产成本低；耐久性好，适应性强，可用于水中、海洋及炎热、寒冷的环境；耐火性好；维修工作量小，折旧费用低；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。无机胶凝材料特点无机胶凝材料应用

无机胶凝材料在应用中的问题logo玻璃纤维增强水泥钢纤维增强混凝土纤维增强石膏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%)

P4P3P2P1P5硅酸盐水泥的水化、硬化

采用火山灰质材料(如粉煤灰)或细砂代替部分水泥用量：大大提高了基体的体积稳定性；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；降低成本。

A-玻璃：高碱纤维，碱金属氧化物含量较高01E-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02GF种类

成分E-玻璃质量%A-玻璃质量%SiO255.271.8Al2O314.81.0B2O37.3—MgO3.33.8CaO18.78.8Na2O0.313.6K2O0.20.6Fe2O30.30.5F20.3—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：能生产薄板，在未硬化时可弯曲及模制；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；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；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。

1.1GRC的生产工艺11.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22.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。33.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。

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，并靠抽吸除去多余的水泥浆及水。

层压法将经过浸渍的连续无捻纱、玻璃纤维毡或连续纤维织物，放入窗框模子或其他类似的模具中，然后靠碾动或加压来促使水泥浆的渗透作用。

1.2GF增强硅酸盐水泥复合材料的基本性能强度纤维的增强作用：抗拉强度、抗弯强度、抗冲击强度、断裂韧性均有不同程度的改进。各种不同纤维长度的玻璃纤维水泥在28d时的抗拉强度与纤维体积率关系曲线。(a)贮存于空气中；(b)贮存于水中

各种不同纤维长度的玻璃纤维水泥在28d时的断裂模量与纤维体积率关系曲线。(a)贮存于空气中；(b)贮存于水中

GRC存在一个纤维含量极限值，在比例极限范围内的应力随Vf增大而增大，当达到这一极限含量，GRC的强度或模量将不随纤维含量的增加而增加，甚至出现明显下降。原因：在掺入大量增强纤维时，需要提高拌合水的加入量，材料孔隙率增大，导致了材料的