摘 要

水泥基复合材料即以硅酸盐水泥为基体，加入填料、化学助剂和矿物纤维为增强体，和水经复合构成的材料。

本文通过对大流动性水泥基复合材料的流动性能、力学强度、凝结时间以及体积稳定性能进行试验，研究大流动性水泥基复合材料体积稳定性能变化的规律。其主要内容可分为以下方面：对大流动性水泥基复合材料进行了配合比拟定。在采用不同配合比的情况下，观察流动性能、力学强度、凝结时间以及体积稳定性能变化规律。通过采用不同量的水胶比、减水剂、膨胀剂以及砂胶比来进行实验。水泥基复合材料的流动性能会因水胶比的增大而提高，凝结时间也就越长，但强度会因此降低。砂胶比对体积稳定性影响较大。减水剂掺量对各项性能均有较大影响作用。水泥砂浆基复合材料总体性能要优于水泥净浆基复合材料。

本文研究结果表明:流动度随着水胶比、减水剂掺量的增加而降低，随着膨胀剂掺量的增加而提高。强度随着减水剂掺量、水胶比的增加而减小，随着砂胶比的增大而变大。干缩性能方面，水泥砂浆优于水泥净浆。大流动性水泥砂浆基复合材料总体性能要优于大流动性水泥净浆基复合料。

关键词：大流动性；水泥基复合材料；体积稳定性

Volume Stability of large fluidity cement Matrix Composites

ABSTRACT

Cement matrix composites are composed of Portland cement as matrix, fillers、 chemical auxiliaries and mineral fibers as reinforcements and water.

The study studies fluidity, mechanical strength, setting time and volume stability of large fluidity cement matrix composites to find the law of change. Its main content can be divided into the following aspects:The different mix ratio of high fluidity cement based grouting material was prepared. The variation of fluidity, mechanical strength, setting time and volume stability were observed under the condition of different mix ratio.Experiments were carried out by using different water / binder ratio, water reducing agent, expander and sand / binder ratio.With the increase of water-binder ratio，the fluidity energy of cement matrix composites will increase,and the setting time will be longer, but the strength will decrease. The ratio of sand to glue has a great influence on volume stability. The amount of water reducing agent has great influence on the functions. The overall performance of cement mortar matrix composites is better than that of cement pure matrix composites.

The results show that the fluidity decreases with the increase of water-binder ratio and the amount of water reducer, and increases with the increase of the content of dilatant. The strength decreases with the increase of water / binder ratio and increases with the increase of sand / binder ratio. The dry shrinkage property of cement mortar is better than that of cement mortar. The overall performance of high fluidity cement mortar matrix composites is better than that of large fluidity cement mortar based composites.

Key words:large fluidity;cement based composite material;volume stability

目 录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.1.1 课题研究的背景 1

1.1.2 本课题研究的目的和意义 2

1.2 国内外研究现状 3

1.2.1 国内大流动性水泥基复合材料研究概况 3

1.2.2 国外大流动性水泥基复合材料研究概况 3

1.2.3 目前研究存在的问题 5

1.3 课题主要研究内容和拟解决的关键问题 5

1.3.1 研究内容 5

1.3.2 拟解决的关键问题 6

1.3.3 技术路线 6

2.1 原材料 8

2.1.1 水泥 8

2.1.2 特细砂 8

2.1.3 膨胀剂 8

2.1.4 减水剂 9

2.2 试验方法 9

2.2.1 大流动性水泥基复合材料的搅拌方法 10

2.2.2 大流动性水泥基复合材料流动度试验 10

2.2.3 水泥基复合材料强度测定 11

2.2.4 水泥基复合材料凝结时间 14

2.2.5 水泥基复合材料收缩性能 17

2.3 本章总结 21

3.1 大流动性水泥基复合材料组成设计 23

3.1.1 材料组成设计 23

3.1.2 水泥净浆基复合材料的流动性能变化特性 23

3.1.3 水泥净浆基复合材料的凝结时间变化特性 25

3.1.4 水泥净浆基复合材料的强度性能变化特性 26

3.1.5 水泥净浆基复合材料的干缩性能变化特性 30

3.2 大流动性水泥砂浆基复合材料组成设计 31

3.2.1 材料组成设计 32

3.2.2 水泥砂浆基复合材料的流动性能变化特性 32

3.2.3 水泥砂浆基复合材料的凝结时间变化特性 33

3.2.4 水泥砂浆基复合材料的强度性能变化特性 34

3.2.5 水泥砂浆基复合材料的干缩性能变化特性 40

3.3大流动性水泥净浆与水泥砂浆基复合材料干缩性能对比 43

第四章 结论与展望 44

4.1 结论 44

4.2 展望 45

致 谢 46

参考文献 47

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.1.1 课题研究的背景

水泥基复合材料是指以硅酸盐水泥为基体，加入填料、化学助剂和矿物纤维为增强体，和水复合构成的材料。本实验以添加剂为主要增强性能措施，因此着重研究添加剂影响。

如果水泥基复合材料体积安定性不良，则混凝土构筑物会产生一些问题，例如产生裂缝、降低耐久性，对建筑的使用造成影响，缩短使用年限。比起普通混凝土，大流动性混凝土的拌合物的特点突出，其坍落度较大，一般大于等于160mm。湖南大学^[1]等大学合编了《土木工程材料》，指出大流动性混凝土强度高、性能好、耐久性好，这些优点使建造者越来越倾向于选择大流动性混凝土，因此得到了快速发展。大流动性混凝土，常见的种类为超塑性混凝土(SPC)，还有自密实混凝土(SCC），此外，还有流态混凝土(FC)。

过去，为了提高流动性，工程中往往会增加水泥浆的用量，可以增加用水量，除此之外，增加水泥用量也是一种选择。但使用这两种方法也意味着成本会提高，对混凝土的性能也有不利影响。赵全年^[2]在论文中指出，随着混凝土技术的日益提高，人们开始采取矿物掺合料取代部分水泥的方法，以求混凝土早期水化热的降低，通过这个方法，改善了硬化混凝土体积稳定性，提高混凝土力学性能，使用年限也得到提高。毫无疑问，矿物掺合料目前已成为无法割舍的组成材料，对工程的实施越来越重要。现在的工程建造时，人们会倾向于选择矿粉、硅灰和粉煤灰。此外这些矿物掺合料都属于工业副产品，掺加这些材料，有利于可持续发展。掺入一定比例的矿物掺合料，不仅能确保活性效应充分发挥，还节约了成本，还改善了性能，具有显著的技术效益和经济效益。杨静与王宏宇^[3]提出大流动性混凝土的配置方法多种多样，原材料选择的空间也很大，目前往往采用低水胶比、低用水量，加大胶凝材料的用量，对水泥砂浆还可以采用较大的砂率。同时，也可掺加外加剂，例如控制其配比，也可选用不同品种，来使混凝土拌合物的性能满足工程要求。