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内容简介

　　先进水泥基复合材料是通过组成、结构优化设计，采用先进技术制备的具有优异性能的新型高技术水泥基材料，其性能特点是韧性好、强度高、可设计性好，是当前本领域研究的重点和技术应用的难点。
　　《先进水泥基复合材料》是作者团队近二十年来开展先进水泥基复合材料研究与实践的成果总结，内容包括理论研究、实验分析、生产与制备、工程应用。作者围绕材料的增强机理、设计与制备，工程应用技术的难点和关键进行了深入系统的研究，介绍了所取得的系统性理论和技术应用成果。
　　《先进水泥基复合材料》内容丰富、体系完整，具有很强的实用性，可供相关专业的科研、设计、生产技术人员和大学师生参考。

目录

第1章 先进水泥基复合材料发展概况
1．1 引言
1．2 传统水泥基材料所面临的挑战
1．3 新型水泥基复合材料的特征与概念
1．4 先进水泥基复合材料研究动态
1．5 先进水泥基复合材料的研究内容与重点
参考文献

第2章 有机物与水泥的界面化学反应
2．1 实验原材料
2．1．1 水泥品种
2．1．2 水泥熟料矿物制备
2．1．3 有机物的选择
2．2 化学反应性的红外光谱研究
2．2．1 实验方法及测试条件
2．2．2 测试结果分析
2．2．3 红外加合谱分析
2．3 水溶性聚合物溶液的性质
2．3．1 聚合物的溶解特性
2．3．2 聚电解质性质
2．3．3 PVA和PAM的化学活性
2．4 X射线光电子能谱研究
2．4．1 XPS技术原理
2．4．2 实验设备及制样方法
2．4．3 测试结果及讨论
2．4．4 俄歇参数分析法
2．5 水化反应体系中的离子浓度变化及热效应
2．5．1 液相中Ca2+和Al3+的浓度变化
2．5．2 水化体系的反应热效应
2．5．3 水化固相的XRD分析
参考文献

第3章 水泥基复合材料的界面组成、结构及其改性
3．1 水泥基材料的界面
3．1．1 界面的概念与黏结类型
3．1．2 水泥基材料的界面研究
3．2 聚合物一铝酸盐水泥界面黏结层的结构模型
3．2．1 高效液相色谱法实验原理
3．2．2 实验方法与结果分析
3．3 界面化学键合层的深度分析
3．3．1 XPS转角深度分析原理
3．3．2 实验方法及条件
3．3．3 PAM与CA单矿水化界面键合层的组成、结构
3．4 纤维增强水泥基复合材料界面特性
3．4．1 纤维水泥基材料界面的细观特性
3．4．2 纤维一基体界面力学模型
3．4．3 纤维一基体界面黏结性能的试验方法
3．4．4 影响纤维与水泥基体界面黏结性能的因素
3．4．5 改善合成纤维一基体黏结性能的措施
3．5 界面改性与偶联剂作用
3．5．1 界面改性与偶联剂作用机理
3．5．2 硅烷偶联剂增强界面黏结作用
3．5．3 偶联剂改性的水泥基复合材料界面行为
参考文献

第4章 水泥基复合材料的多层次结构
4．1 硬化水泥浆体微结构
4．1．1 水泥水化硬化机理
4．1．2 硬化水泥浆体微观结构的形成
4．1．3 硬化水泥浆体微结构模型
4．2 界面过渡区结构
4．2．1 界面过渡区微观结构形成
4．2．2 界面过渡区结构模型
……

第5章 水泥基复合材料体积稳定性与控制技术
第6章 水泥基复合材料的复合增强机理
第7章 先进水泥基复合材料的研制与应用

精彩书摘

　　《先进水泥基复合材料》：
　　1.1引言
　　人类使用和制造材料已有几千年的历史，然而发展成为一门科学只是近几十年的事。长期以来，人们对材料的认识仅仅停留在强度、硬度、比重、外观等宏观性质的水平上。随着近代物理、近代化学，特别是固体物理、量子化学等理论的发展，加上各种精密测试仪器和现代微观分析技术的出现，人们对材料的研究深入到规律性的认识，形成了应用基础科学，运用化学组成和结构原理来阐明材料性能的规律性，进而研究和发展具有设计性能新材料的材料科学研究方法。
　　当今世界，科学技术迅猛发展，人类社会的进步对材料科学工作者提出了更高的要求，过去那种单靠经验和摸索的方法研究和生产传统材料的方式，早已跟不上时代的步伐。正是由于材料科学的诞生，人们能够让材料研究向着按预定性能设计新材料的方向发展。近半个世纪以来，人们学会用金属、无机非金属和有机高分子材料通过一定的工艺方法来制造性能优异的复合材料，这类材料在性能上可以保留原有组分的优点，克服本身固有的一些缺陷，并显示出新的综合性能。因此可以说，这是人类文明发展史上，以材料划分时代，继石器、青铜、钢铁等时代之后，又一次伟大的飞跃，它的产物不仅仅是一类材料，而是材料的研究制造方法——材料复合的新时代。
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前言/序言

　　水泥基复合材料是以水泥为胶结剂，结合各种集料、外加组分而形成的水硬性胶凝材料，它包括各类水泥制品和混凝土。先进水泥基复合材料（advanced cement based composite，ACBC）是通过组成、结构优化设计，采用先进技术制备而成的具有优异性能的新型高技术水泥基材料。普通水泥基材料由于强度低，脆性大、耐久性差的突出问题，其使用效能受到限制，也难以适应和满足当今社会发展、科技进步对材料的新要求。与普通水泥基材料相比，先进水泥基复合材料具有强度高、韧性好、耐久性好以及性能可设计的优点。研究和开发新型高性能水泥基材料一直都是本领域科学研究和创新的主要内容，先进水泥基复合材料正是当前本领域研究的重点和技术应用的难点。
　　先进水泥基复合材料按制备特点和应用方式可分为两大类：一类可称之为制品材料，如无宏观缺陷水泥（MDF）、活性粉末混凝土（RPC）、均布超细粒致密体（DSP）、化学结合陶瓷（CBC）等，它们大都是在实验室或车间里制备，主要用做水泥和混凝土的预制成品，目前该类材料大多尚处于研究和试验阶段，这类材料的制备工艺较复杂，成本高，实际的应用还比较困难；另一类可称之为工程材料，如纤维水泥混凝土（FC）、聚合物水泥与混凝土（PC）、密实配筋混凝土复合材料（CRC）以及各种功能型水泥混凝土材料等，这类材料可根据设计要求和工程条件，在现场进行材料的制备和工程施工。这类材料虽然有一些应用报道，但因其技术难度大，材料性能不稳定，目前在大规模应用上还有一定困难。
　　近些年来一些发达国家已竞相开展先进水泥基复合材料的研究，提出了许多新概念和新方法。但目前大多数工作仍停留在理论研究和试验阶段，所开发的材料也没能在工程上得到有效应用。其原因主要是制备工艺比较复杂或在性能上存在以下不足：①聚合物增强水泥基材料有耐水性差和容易老化等问题，且其成本昂贵；②纤维增强水泥基材料有纤维和水泥两相不相容、结构不均匀和制备困难问题；③宏观无缺陷（MDF）水泥基材料存在强度倒缩和制备工艺复杂问题；④DSP水泥基等材料采用超细粉和压力成型，虽可提高强度，但脆性问题更加突出。先进水泥基复合材料的主要技术难点和需要解决的技术关键是：①材料设计、制备和应用缺乏相关系统的理论指导；②材料的强度和韧性尚需显著提高；③材料后期性能稳定和耐久性问题应得到根本解决；④制备及施工工艺应具有可行性和明显的性价比优势。
　　本书是作者团队近二十年来开展先进水泥基复合材料系统研究与实践的成果总结。作者围绕材料的设计与制备原理、材料的增强机理、工程应用技术的难点和关键进行了深入系统的研究，取得了一系列理论和技术的创新性成果：①在研究方法上取得创新，运用先进测试技术与分析方法，研究证实了先进水泥基复合材料的增强机理、优异的复合结构与性能；②研究提出先进水泥基复合材料界面增强机理，确立了聚合物的选择原则，为材料组成设计提供理论依据；③研究确定了聚合物在复合材料中的多重作用机理，实现聚合物用量（含富余用量）的精确控制；④掌握增强纤维的参数优化等材料性能和结构优化设计技术，开发出增强纤维的表面处理以及与基体的结合技术方法；⑤发现并证实多相互穿网络结构，提出空间结构优化的设计原则与方法；⑥提出通过有效提高材料韧性和稳定性，根本解决材料的耐久性的技术方法；⑦开展了相应的制备工艺研究，进行了大量工程应用的技术推广工作，在材料性能和实际工程应用上取得了重大突破，取得了显著的经济和社会效益。
　　先进水泥基复合材料，由于实现其性能的可设计性，除主要作为性能优异的建筑材料外，还可在更广泛的工程领域应用，例如，用于制作价格低、能耗低和性能好的功能制品材料。目前这方面的应用研究工作正在进行中，可望在不久的将来取得更大的突破，这必将大大提高传统水泥及其制品材料的使用效率，拓宽其应用范围，该材料和技术具有极大的推广、开发潜力。
　　本项目的研究和应用成果，已在Cement and Concrete Research、Advances in Cement Research、Cement and Concrete Composites、Materials and Structures、Journal of Wuhan University of Technology、《硅酸盐学报》、《水泥与混凝土制品》、《建筑材料学报》等国内外著名学术刊物和国际学术会议上公开发表研究论文百余篇，其中六十余篇被SCI和EI收录。
　　本书所介绍成果已在较大范围内进行了实际工程应用。包括重点工程的桥面结构、柔性桥面材料设计、桥面铺装层材料设计与制备、高速公路路面修复、水泥混凝土构件修补以及特种高性能混凝土和高技术水泥制品的研制开发，并取得了显著的经济效益和社会效益。
　　本项目已获得国家科技进步二等奖（高性能水泥基复合材料研究及其工程应用开发，2001）、湖北省科技进步一等奖（高性能结构轻集料混凝土的研究及其工程应用，2007）、中国建筑材料协会——硅酸盐学会技术发明一等奖（大跨度拱桥结构钢管高强膨胀混凝土制备技术及应用，2006）、湖北省科技进步奖二等奖（纤维增强新型聚合物水泥基复合材料研究，2000）、国家建材部级科技进步二等奖（聚合物水泥基复合材料及其界面研究，1998），已获相关国家发明专利授权二十多项。
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