●第1章 先進水泥基復合材料發展概況 1
1.1 引言 1
1.2 傳統水泥基材料所面臨的挑戰 2
1.3 新型水泥基復合材料的特征與概念 3
1.4 先進水泥基復合材料研究動態 5
1.5 先進水泥基復合材料的研究內容與重點 7
參考文獻 9
第2章 有機物與水泥的界面化學反應 12
2.1 實驗原材料 12
2.1.1 水泥品種 12
2.1.2 水泥熟料礦物制備 13
2.1.3 有機物的選擇 13
2.2 化學反應性的紅外光譜研究 15
2.2.1 實驗方法及測試條件 15
2.2.2 測試結果分析 15
2.2.3 紅外加合譜分析 20
2.3 水溶性聚合物溶液的性質 22
2.3.1 聚合物的溶解特性 22
2.3.2 聚電解質性質 24
2.3.3 PVA和PAM的化學活性 24
2.4 X射線光電子能譜研究 26
2.4.1 XPS技術原理 26
2.4.2 實驗設備及制樣方法 27
2.4.3 測試結果及討論 28
2.4.4 俄歇參數分析法 32
2.5 水化反應體繫中的離子濃度變化及熱效應 34
2.5.1 液相中Ca2+和Al3+的濃度變化 34
2.5.2 水化體繫的反應熱效應 36
2.5.3 水化固相的XRD分析 38
參考文獻 40
第3章 水泥基復合材料的界面組成、結構及其改性 41
3.1 水泥基材料的界面 41
3.1.1 界面的概念與黏結類型 41
3.1.2 水泥基材料的界面研究 44
3.2 聚合物-鋁酸鹽水泥界面黏結層的結構模型 45
3.2.1 高效液相色譜法實驗原理 45
3.2.2 實驗方法與結果分析 45
3.3 界面化學鍵合層的深度分析 50
3.3.1 XPS轉角深度分析原理 50
3.3.2 實驗方法及條件 52
3.3.3 PAM與CA單礦水化界面鍵合層的組成、結構 52
3.4 纖維增強水泥基復合材料界面特性 59
3.4.1 纖維水泥基材料界面的細觀特性 59
3.4.2 纖維-基體界面力學模型 60
3.4.3 纖維-基體界面黏結性能的試驗方法 62
3.4.4 影響纖維與水泥基體界面黏結性能的因素 63
3.4.5 改善合成纖維-基體黏結性能的措施 64
3.5 界面改性與偶聯劑作用 65
3.5.1 界面改性與偶聯劑作用機理 65
3.5.2 硅烷偶聯劑增強界面黏結作用 68
3.5.3 偶聯劑改性的水泥基復合材料界面行為 72
參考文獻 78
第4章 水泥基復合材料的多層次結構 81
4.1 硬化水泥漿體微結構 81
4.1.1 水泥水化硬化機理 81
4.1.2 硬化水泥漿體微觀結構的形成 83
4.1.3 硬化水泥漿體微結構模型 85
4.2 界面過渡區結構 92
4.2.1 界面過渡區微觀結構形成 92
4.2.2 界面過渡區結構模型 93
4.2.3 影響界面過渡區微觀結構的因素 97
4.2.4 界面過渡區微觀結構劣化機理 99
4.3 水泥石與集料的界面及其結構 101
4.3.1 集料-水泥石的界面結構 101
4.3.2 集料的理想結構模型——功能集料 102
4.3.3 集料孔結構與表面活性設計 103
4.3.4 集料外表面活性層 104
4.4 聚合物水泥互穿網絡結構 104
4.4.1 聚合物和水泥漿體的自身網絡 105
4.4.2 兩種網絡相互貫穿的條件 105
4.4.3 聚合物用量計算 108
4.4.4 IPCN結構的穩定 110
4.5 低C/S水泥基復合材料的微觀結構 111
4.5.1 正電子湮沒技術簡介 111
4.5.2 測試儀器及條件 112
4.5.3 實驗結果及討論 112
參考文獻 117
第5章 水泥基復合材料體積穩定性與控制技術 120
5.1 水泥基材料的體積穩定性 120
5.1.1 收縮與變形 120
5.1.2 化學穩定性 123
5.2 水泥基材料的膨脹與補償收縮 125
5.2.1 膨脹種類與補償收縮 125
5.2.2 膨脹性能與組成設計 129
5.2.3 膠凝組分與膨脹組分的匹配優化 135
5.3 水泥基材料的膨脹控制技術 140
5.3.1 釋水因子反應控制技術 140
5.3.2 膨脹準確控制技術 146
5.4 低水/膠比聚合物水泥基材料的水穩定性 149
5.4.1 低水/膠比聚合物水泥基復合材料的特性 149
5.4.2 聚合物濕水溶脹性 150
5.4.3 聚合物水泥基復合材料的水損性 152
5.4.4 水損機理和改性途徑 153
5.5 膠結相滲透特性與濕度控制 154
5.5.1 實驗方法 154
5.5.2 膠結相組成與分布 155
5.5.3 聚合物改性對耐濕性和抗折強度的影響 156
5.6 未反應水泥對微觀結構與水敏性能的影響 160
5.6.1 實驗方法 160
5.6.2 含未反應水泥復合材料的相組成、孔結構與濕性能 161
5.7 偶聯劑對水泥基復合材料水敏性的改性 165
5.7.1 實驗材料與實驗方法 165
5.7.2 偶聯劑用量的選擇 167
5.7.3 偶聯劑對復合材料抗折和吸濕性能的改善 167
5.7.4 偶聯劑改性復合材料表面分析 168
參考文獻 170
第6章 水泥基復合材料的復合增強機理 172
6.1 影響水泥漿體強度的因素 172
6.2 復合材料黏結面的破壞分析 176
6.2.1 SEM-XPS表面聯檢分析方法 176
6.2.2 實驗方法及結果討論 177
6.3 聚合物在水泥基復合材料中的作用 180
6.3.1 用於水泥基材料的聚合物 180
6.3.2 水溶性聚合物的塑化作用 183
6.3.3 聚合物的減孔作用 184
6.3.4 聚合物對水泥石的增韌機理 186
6.4 纖維在水泥基復合材料中的作用 190
6.4.1 纖維的作用機理與選用原則 190
6.4.2 纖維的品種與性能 191
6.4.3 纖維的黏結性能與表面處理 195
6.4.4 影響纖維增強效果的因素 196
6.4.5 纖維的抗裂、增強與增韌作用 198
6.5 顆粒增強作用 201
6.5.1 水泥基材料致密增強原理 202
6.5.2 水泥基材料顆粒最緊密堆積規律 203
6.5.3 超細粉的顆粒增強作用 204
6.5.4 水泥基復合材料的密實途徑 206
6.6 外加劑和礦物輔料的作用 207
6.6.1 合成化學外加劑及其作用 207
6.6.2 礦物輔料的作用機理 212
6.6.3 超細礦物輔料的種類與作用 213
6.7 界面復合增強作用 219
6.7.1 復合原理與作用機理 219
6.7.2 復合界面的增強效果試驗 220
6.7.3 界面增強機理 223
參考文獻 224
第7章 先進水泥基復合材料的研制與應用 227
7.1 高速鐵路用水泥瀝青復合砂漿的研究與開發 227
7.1.1 背景 227
7.1.2 CA砂漿的原材料 228
7.1.3 CA砂漿的膠結硬化過程 230
7.1.4 CA砂漿的基本性能 231
7.2 鋼管混凝土復合材料及其在結構工程的應用 235
7.2.1 背景 235
7.2.2 鋼管混凝土體積變形特征 236
7.2.3 工作性能與力學性能的設計 238
7.2.4 鋼管混凝土復合材料的工程應用 240
7.3 水泥基吸波復合材料的設計與制備 242
7.3.1 背景 242
7.3.2 新型水泥基吸波復合材料的設計 242
7.3.3 水泥基吸波材料的制備 245
7.3.4 結果與分析 246
7.4 鋼箱梁橋面鋪裝層梯度設計及應用 248
7.4.1 背景 248
7.4.2 基於材料梯度設計的新型鋼箱梁橋面鋪裝技術 249
7.4.3 工程應用效果 253
7.5 纖維增強MDF水泥材料的研究 253
7.5.1 背景 253
7.5.2 纖維增強MDF水泥材料的設計 254
7.5.3 原材料及試驗方法 255
7.5.4 試驗結果和分析 255
7.6 礦物輔料在水泥基材料中的密實填充作用 262
7.6.1 背景 262
7.6.2 原材料及試驗方法 263
7.6.3 結果與分析 265
7.7 高強輕質混凝土及其強韌化抗震設計 268
7.7.1 背景 268
7.7.2 輕質鋼筋混凝土柱抗震設計原理 268
7.7.3 具有阻尼功能的高強高韌性輕質混凝土材料的研究 269
7.8 功能集料設計及其混凝土界面結構優化 273
7.8.1 背景 273
7.8.2 功能集料設計 274
7.8.3 功能集料的性能 275
7.8.4 功能集料制備關鍵技術 275
7.8.5 功能集料對界面過渡區的優化 277
7.9 混凝土梯度組成與結構設計方法 282
7.9.1 背景 282
7.9.2 設計應用 283
7.10 密實骨架堆積法設計高摻粉煤灰高性能混凝土 285
7.10.1 背景 285
7.10.2 原材料及試驗原理 286
7.10.3 密實骨架混凝土配合比優化設計 286
7.10.4 試驗結果及機理分析 289
7.10.5 工程應用 289
7.11 熱養制度對鋼渣粉RPC微結構和強度的影響 291
7.11.1 背景 291
7.11.2 原材料及方法 292
7.11.3 熱養護制度對摻鋼渣粉RPC強度的影響 293
7.11.4 恆溫溫度與時間對摻鋼渣復合體繫微觀結構的影響 295
7.12 蒸養制度對盾構隧道混凝土管片體積穩定性的影響 299
7.12.1 背景 299
7.12.2 原材料與試驗方法 299
7.12.3 結果與分析 300
7.12.4 工程應用 307
7.13 高吸水性樹脂顆粒對混凝土自收縮與強度的影響 308
7.13.1 背景 308
7.13.2 試驗原材料與方法 309
7.13.3 結果與討論 310
7.14 高韌性水泥基修復修補材料在高速公路的應用 315
7.14.1 背景 315
7.14.2 水泥混凝土路(橋)面修復修補材料存在的主要問題 316
7.14.3 水泥基修復修補材料的復合技術方法 317
7.14.4 修復修補水泥基復合材料的工程應用 318
7.15 水下不分散砂漿的制備及其在隧道工程的應用 322
7.15.1 背景 322
7.15.2 原材料及試驗方法 323
7.15.3 試驗結果分析 323
7.16 聚合物改性盾構隧道同步注漿用水泥砂漿 326
7.16.1 背景 326
7.16.2 原材料與試驗方法 327
7.16.3 結果與討論 328
7.17 工業廢渣雙液注漿材料的設計與應用 332
7.17.1 背景 332
7.17.2 材料設計 332
7.17.3 試驗 334
7.17.4 工程應用 337
7.18 抗衝磨水工混凝土的設計與應用 338
7.18.1 背景 338
7.18.2 混凝土的磨蝕破壞特征 339
7.18.3 抗衝磨混凝土設計 340
7.18.4 抗衝磨混凝土結構調控 341
7.18.5 主要影響因素及性能 342
7.19 混凝土復合抗裂技術的研究 344
7.19.1 背景 344
7.19.2 有機-無機復合抗裂材料對混凝土抗收縮性能的影響 345
7.19.3 自養護材料對混凝土抗收縮性能的影響 347
7.20 鋼渣基高活性微膨脹礦物輔料的制備與性能 349
7.20.1 背景 349
7.20.2 鋼渣基高活性微膨脹摻合料制備方法 350
7.20.3 鋼渣基高活性微膨脹摻合料性能研究 350
7.21 地聚合物基輕質耐高溫混凝土 354
7.21.1 背景 354
7.21.2 試驗原材料與試驗方法 354
7.21.3 結果與分析 356
7.21.4 聚合物基輕質耐高溫混凝土配合比的設計 360
7.22 免振搗高性能混凝土的研究與應用 361
7.22.1 背景 361
7.22.2 免振搗高性能混凝土配合比設計方法 361
7.22.3 免振搗混凝土的原材料選擇 362
7.22.4 免振搗混凝土的流變學特征及其工作性能評價 363
7.22.5 硬化免振搗混凝土性能 365
7.22.6 高性能免振搗混凝土工程應用 366
7.23 輕質橋面混凝土的研究與應用 366
7.23.1 背景 366
7.23.2 原材料及試驗方法 367
7.23.3 結果與討論 367
7.23.4 工程應用 371
7.24 鋼渣-偏高嶺土地聚合物的膠凝性研究 372
7.24.1 背景 372
7.24.2 原材料與試驗方法 372
7.24.3 試驗結果與分析 374
參考文獻 377
