复合保温材料范文

复合保温材料范文（精选12篇）

复合保温材料 第1篇

关键词：灌芯复合保温砌块,保温性能,轻集料混凝土,配合比

1 前言

灌芯复合保温砌块是一种新型复合保温砌块 (见图1) , 采用无机超轻泡沫混凝土代替有机保温材料灌注在空心砌块的孔洞内, 解决了有机保温材料易老化、防火性能差和与建筑物不同寿命等问题。

灌芯复合保温砌块壳体采用轻集料混凝土空心砌块, 须具足够的力学性能 (≥10 MPa) 和保温性能 (导热系数≤0.56 W/ (m·K) ) , 对于砌块的轻集料, 尽量选用导热系数小的材料, 应以页岩和粉煤灰陶粒为主, 适当辅以工业废渣废料, 保证轻集料含水率尽量小, 同时还要优化混凝土的配合比, 特别是轻集料的掺和量和级配要合理, 确保轻集料混凝土具有优良的隔热保温性能。

保温性能与壳体轻集料混凝土密度具有紧密的关系, 试验主要研究保温砌块壳体轻集料混凝土的强度、密度和导热系数三个技术指标的主要影响因素, 研究了胶凝材料用量、炉底渣用量、粉煤灰掺量以及水胶比等因素对轻集料混凝土性能的影响。

试验研究了使用九江电厂炉底渣J1、新昌电厂炉底渣J2和江西万载沸腾炉渣J3来制备轻集料混凝土, 水泥为万年青P·O42.5级水泥。

2 原材料与试验方法

2.1 原材料

试验研究了使用九江电厂炉底渣J1、新昌电厂炉底渣J2和江西万载沸腾炉渣J3来制备轻集料混凝土, 水泥为万年青P·O42.5级水泥。

a.万年青P.O42.5级水泥, 其物理力学性能见表1。

b.河砂采自赣江, 连续级配, 细度模数为2.7。碎石为5 mm~10 mm碎石, 连续级配。

c.九江电厂炉底渣J1、新昌电厂炉底渣J2和江西万载沸腾炉渣J3, 其主要性能指标见表2。

主要试验设备:

恒温热温干燥箱101-4A, 泸南电炉烘箱厂;单卧强制混凝土搅拌机HJW-60, 北京北奥世纪科技发展有限公司;数显式电子万能试验机WDS-10A, 济南天辰试验机制造有限公司;压力试验机HCT106A, 深圳万测试验设备有限公司;导热系数测定仪DRP-1, 天津建筑仪器厂。

2.2 主要试验方法及设备

2.2.1主要试验方法

a.抗压强度

GB/T11971的规定进行。

b.干表观密度GB/T11970

按GB/T11970的规定进行。

c.导热系数

使用DRP-1型导热系数测定仪按《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》GB10294的规定进行。

3 试验结果与讨论

3.1 九江电厂炉底渣J1制备壳体轻集料混凝土

由于J1吸水率较大, 因此在制备混凝土时水胶比较大, 单独使用J1制备混凝土干密度比较低, 但是由于J1中粗骨料比较少, 且骨料的强度也较低, 因此制备的混凝土强度较低, 在水泥与骨料质量比为1:3.8时的28 d抗压强度只能达到5 MPa左右, 不能达到设计要求。配比及结果详见表3、表4。

考虑复合少量碎石作为粗骨料来制备混凝土, 从表4可知, 将水泥的用量增加, 碎石取代部分炉底渣, 此时制备的混凝土强度增加很明显, 因此, 掺入炉底渣会显著降低混凝土的强度, 必须控制其掺量, 此时混凝土的密度偏大, 强度远大于设计要求, 配比不合理。

3.2 新昌电厂炉底渣J2制备壳体轻集料混凝土

考虑到资源利用的就近原则和经济性, 在J1制备轻集料混凝土研究的基础上, 研究使用新昌电厂的炉底渣J2作为骨料来制备轻集料混凝土, 水泥为万年青P·O42.5水泥。J2复合体配比及试验结果见表5。

备注:用水量需根据炉底渣的用量进行调整。

从表5的数据可知, 随着水泥用量的减少, 轻集料混凝土强度降低, 随着炉底渣J2用量与碎石用量比例的增加, 轻集料混凝土强度降低。从1#配比可知, 此时水泥用量达到347 kg/m3, 炉底渣的质量分数达67.2%, 干密度为1 630 kg/m3, 导热系数为0.335 W/ (m·K) , 符合设计要求, 28 d抗压强度为9.9 MPa, 比设计强度低。从2#配比可知, 此配比水泥用量达393 kg/m3, 密度为1 885 kg/m3, 密度偏重, 28 d抗压强度为12.5 MPa, 稍微偏低, 导热系数0.4 016 W/ (m·K) , 能达到保温设计要求。3#配比与2#配比相比, 水泥用量减少, 炉底渣的质量分数与2#同为43.2%, 强度太低。4#配比水泥用量为320 kg/m3, 炉底渣的质量分数21%, 此时的密度为1 812 kg/m3, 28 d强度为17.2MPa, 导热系数0.4 965 W/ (m·K) , 符合设计要求。

3.3 江西万载沸腾炉渣J3制备壳体轻集料混凝土

J3复合体试验配比和结果见表6。

由表6可知, 由于J3的密度达到1 255 kg/m3, 制备的轻集料混凝土干密度达2 076 kg/m3, 28 d抗压强度达32.0 MPa, 超过课题用轻集料混凝土设计指标。因此, 未利用J3作为制备保温砌块壳体用轻集料混凝土的骨料。

综合以上试验研究结果, 选用“表5:J2复合5 mm~10 mm碎石制备轻集料混凝土壳体试验”中4#配比作为试验室制备保温砌块壳体轻集料混凝土的配比, 并作为中试生产的指导配比。见表7。

4结论

土工复合材料 第2篇

摘要：土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。本文介绍土工合成材料的发展史和现代土工合成材料的种类、用途及其所起到的作用。

关键词：原始土工材料、现代土工材料、土工复合合成材料、土工特殊材料、土工布。引言：在土工合成材料加筋土工程中，土工合成材料与填料的界面作用特性是最重要的技术指标，因此利用拉拔试验研究土工合成材料与填料的界面作用特性是非常必要的。文章采用两种国产土工合成材料为加筋材料，用砂、石屑和粉质黏土为填料，通过拉拔试验比较在不同填土性质、填土密实度、筋材上覆压力及筋材表面粗糙度等情况下土工合成材料与填料的界面特性，从而得出一些有益的结论。

古代的原始土工材料

据科学考证，数千年前的人类就利用芦苇加筋黏土建造房屋，三千多年前，英国人曾在沼泽地带用木排修建道路。在我国。远在新石器时代，我们的祖先就利用茅草作为土的加筋材料。在河南发现的仰韶遗址距今五六千年，有很多简陋住屋的墙壁和屋顶就是利用草泥修建的。公元前两千至公元前一千年，古巴比伦人曾把织物纤维掺在土中修建庙宇。

实际上，在独立于人类文明的自然界，许多鸟类和昆虫都本能地利用非土材料（草与树枝）加固泥土巢穴；树木依靠庞大的根系吸收养料水分，同时也加固了赖以立足的地基。这些都是“以非土材料加固土体”原理的自然体现。

现代的土工合成材料

在现代，1930年美国北卡罗来纳州首次使用棉纺织品加固路基土。在第二次世界大战中，英国曾在路基上铺放梢辊和帆布，供装甲车通行；荷兰曾大量利用柳枝、梢料加固堤坝，防止冲刷。合成纤维自1913年在欧洲问世以来，至今已有百年历史，但合成材 料用于土木工程却开始于20世纪50年代末。当时，美国人R．J．Barrett在佛罗里达州首次将透水性合成纤维有纺织物铺设在护岸混凝土块下，作为防冲刷保护层，因而他被称为“土工织物之父”。

1957年荷兰首先用尼龙纤维有纺织物制成充砂管袋，应用于护岸防冲和堵口工程。

1958年在美国佛罗里达州大西洋海岸防护工程中，聚氯乙烯有纺织物被置于土与石块之间，作为海岸防冲刷。经过27年的观察，其状态仍然良好。1985年，前联邦德国采用合成纤维制成有纺织物砂袋，修筑防波堤。1959年在日本伊势湾海岸，海堤和围堤因台风遭到灾难性破坏。在海岸修复工程中，利用有纺织物砂袋和合成材料片成功地修建了堤防；在修复围堤沉排工程时，采用维纶编织布成功代替沉排。5年后检查，未发现腐蚀现象，强度几乎没有下降。

1960年荷兰采用尼龙有纺织物充砂垫层，防止海岸淘刷。

1962年美国杜邦公司开发纺粘法长纤维无纺布，以取代短纤维无纺布。从此，欧洲各国都以纺粘法生产长纤维无纺布，并用做道路、护岸等工程中的滤层和导水体。

1963年土工织物正式应用于日本国营铁道的土建工程中。

1967年在海岸保护工程中，丹麦采用透水或不透水砂袋，用水力充填法冲人海滩砂形成充砂长管袋，保护海岸。

1968年法国将针刺无纺布应用于道路工程，英国将热粘无纺布应用于道路工程，前联邦德国将短纤维制成的针刺无纺布用于渠道岸边防护工程。一般认为，有纺织物于20世纪50年代首先在美国应用，无纺织物的应用在70年代始于欧洲。

20世纪70年代以后，在国外，织物的应用从马路、铁路路基工程逐步扩展到挡土墙、土坝等大型永久性工程。“土工织物”和“土工膜”(是1977年J．P．Giroud与J．Perfetti首先提出来的。他们把透水的土工合成材料称为“土工织物”，不透水的称为“土工膜”。这两个名词被使用了许多年。近十几年来大量的以合成聚合物为原料的其他类型的土工合成材料的纷纷问世，已经超出了“织物”和“膜”的范畴。进入80年代，土工格栅、土工网和土工垫等新材料相继出现，进一步加快了土工合成材料应用技术的发展。1983年J．E．Fluet建议使用“土工合成材料”一词来概括各种类型的材料，现在这一名词已被人们所接受。

与世界先进国家相比，土工合成材料在我国的应用大约晚了十几年。在20世纪60年代中期，我国才开始将塑料薄膜用于渠道防渗工程。在70年代，一种由扁丝纤维织成的编织物，即通常所称的“化纤包装袋”，开始应用于河道与涵闸工程，其原料多采用聚丙烯和聚乙烯，具有易于生产、成本低、强度较高和延伸率小等优点。20世纪80年代开始，从国外引进的许多生产设备和技术资料推动了我国土工织物的生产与应用。1981年，铁路部门采用美国、英国的无纺织物，首先用于路基层，解决了路基翻浆冒泥问题。1983年，江苏省引进日本化纤模袋，用于航道护坡工程；河北省采用法国罗纳普朗克公司生产的针刺无纺布，用于水库过滤层。20世纪90年代以来，土工织物由于所具有的功能和特性以及在实际工程中的应用效果，引起全国各行各业的极大兴趣。尤其是在水利水电建设部门应用范围广、应用量大，如三峡水电工程、秦山核电站、京杭大运河等工程。随着理论研究的深入，测试技术、设计水平、施工方法 的不断提高，土工织物开始在一些大型工程、重点工程中得以应用，并获得了较好的经济效益和社会效益。

我国土工织物的生产和应用发展速度很快，特别是针刺无纺织物的生产和使用量近年来大幅度增长，但尚缺少统一的测试方法和完善的设计理论。当前，除引进外资和国外先进技术外，更重要的是应密切结合我国的土质条件和工程特点，努力开发、研制我国急需的产品，不断提高质量性能和降低成本，总结设计、施工经验，大力推广应用，同时加强织物作用机理方面的研究，逐步统一技术标准，使这一新的建筑材料在工程建设中发挥更大的作用。

土工合成材料的种类

（一）土工织物

土工织物的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。土工织物按制造方法可分为有纺（织造）土工织物和无纺（非织造）土工织物。有纺土工织物由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成。无纺土工织物是把纤维作定向的或随意的排列，再经过加工而成。按照联结纤维的方法不同，可分为化学（粘结剂）联结、热力联结和机械联结三种联结方式。

土工织物突出的优点是重量轻，整体连续性好（可做成较大面积的整体），施工方便，抗拉较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。缺点是未经特殊处理，抗紫外线能力低，如暴露在外，受紫外线直接照射容易老化，但如不直接暴露，则抗老化及耐久性能仍较高。

（二）土 工 膜

土工膜一般可分为沥青和聚合物（合成高聚物）两大类。含沥青的土工膜目前主要为复合型的（含编织型或无纺型的土工织物），沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜又根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。

大量工程实践表明，土工膜的不透水性很好，弹性和适应变形的能力很强，能适用于不同的施工条件和工作应力，具有良好的耐老化能力，处于水下和土中的土工膜的耐久性尤为突出。土工膜具有突出的防渗和防水性能。

（三）土工格栅

土工格栅是一种主要的土工合成材料，与其他土工合成材料相比，它具有独特的性能与功效。土工格栅常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅分为玻璃纤维类和聚酯纤维类两种类型。

（１）塑料类

此类土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物 网材，按其制造时拉伸方向的不同可分为单向拉伸和双向拉伸两 种。它是在经挤压制出的聚合物板材（原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯）上冲孔，然后在加热条件下施行定向拉伸。单 向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成，而双向拉伸 格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。

由于土工格栅在制造中聚合物的高分子会随加热延伸过程而重新排列定向，加强了分子链间的联结力，达到了 提 高 其强度的目的。其延伸率只有原板材的１０％～１５％。如果在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化等耐久性能。

（２）玻璃纤维类

此类土工格栅是以高强度玻璃纤维为材质，有时配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理，使格栅和沥青路面紧密结合成一体。由于土石料在土工格栅网格内互锁力增高，它们之间的摩擦系数显著增大（可达０.８～1.０），土工格栅埋入土中的抗拔力，由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强而显著增大，因此它是一种很好的加筋材料。

同时土工格栅是一种质量轻，具有一定柔性的平面网材，易于现场裁剪和连接，也可重叠搭接，施工简便，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。

（四）土工特种材料

1、土工膜袋

土工膜袋是一种由双层聚合化纤织物制成的连续（或单独）袋状材料，利用高压泵把混凝土或砂浆灌入膜袋中，形成板状或其他形状结构，常用于护坡或其他地基处理工程。膜袋根据其材质和加工工艺的不同，分为机制和简易膜袋两大类。机制膜袋按其有无反滤排水点和充胀后的形状又可分为反滤排水点膜袋、无反滤排水点膜袋、无排水点混凝土膜袋、铰链块型膜

2、土 工 网

土工网是由合成材料条带、粗股条编织或合成树脂压制的具有较大孔眼、刚度较大的平面。土工格室示意图结构或三维结构的网状土工合成材料。用于软基加固垫层、坡面防护、植草以及用作制造组合土工材料的基材。

3、土工网垫和土工格室

土工网垫和土工格室都是用合成材料特制的三维结构。前者多为长丝结合而成的三维透水聚合物网垫，后者是由土工织物、土工格栅或土工膜、条带聚合物构成的蜂窝状或网格状三维结构，常用作防冲蚀和保土工程，刚度大、侧限能力高的土工格室多用于地基加筋垫层、路基基床或道床中。

4、聚苯乙烯泡沫塑料（ＥＰＳ）

聚苯乙烯泡沫塑料（即 ＥＰＳ）是近年来发展起来的超轻型土工合成材料。它是在聚苯乙烯中添加发泡剂，用所规定的密度预先进行发泡，再把发泡的颗粒放在筒仓中干燥后填充到模具内加热形成的。ＥＰＳ具有质量轻、耐热、抗压性能好、吸水率低、自立性好等优点，常用作铁路路基的填料。

（五）土工复合材料

土工织物、土工膜、土工格栅和某些特种土工合成材料，将其两种或两种以上的材料互相组合起来就成为土工复合材料。土工复合材料可将不同材料的性质结合起来，更好地满足具体工程的需要，能起到多种功能的作用。如复合土工膜，就是将土工膜和土工织物按一定要求制成的一种土工织物组合物。其中，土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。又如土工复合排水材料，它是以无纺土工织物和土工网、土工膜或不同形状的土工合成材料芯材组成的排水材料，用于软基排水固结处理、路基纵横排水、建筑地下排水管道、集水井、支挡建筑物的墙后排水、隧道排水、堤坝排水设施等。路基工程中常用的塑料排水板就是一种土工复合排水材料。

国外大量用于道路的土工复合材料是玻纤聚酯防裂布和经编复合增强防裂布。能延长道路的使用寿命，从而极大地降低修复与养护的成本。从长远经济利益来考虑，是国内应该积极采用和提倡土工复合材料。土工布的分类

按制造方法，可以分为机织土工布、针织（主要为经编）土工布和非织造土工布

短纤维针刺土工布

短纤维针刺土工布是采用聚酯或丙纶短纤维经梳理或网针剌固结而成。

复合材料加工技术分析 第3篇

关键词： 复合材料加工技术加工难点 材料切削 零件结构工艺性差

中图分类号TU5文献标识码A

1 前言

碳纤维复合材料尤其是高性能、耐高温碳纤维复合材料因为它结构的可设计性、优良的性能、长寿命、减重等，在航空领域应用的越来越广泛。 加工复合材料是当前复材零件使用过程中周期比较长、成本比较高、风险比较大的工序之一。 在我国构建复合材料产业链还存在相当大的缺失，相关的配套加工技术也不太成熟，在复合材料的加工技术研究方面所投入的人力物力也相对不够，跟国外比较先进的机械切削加工技术研究相比有相当大的差距。正是因为复合材料在各方面日益广泛的应用，才使其加工工艺的研究受到越来越多的关注。

2 复合材料加工技术的分析

复合材料是一种多相材料，所谓多相是指两种或者两种以上的组织或者化学性能的材料，而复合材料就是将多相材料经过各种加工方法加工而成。复合材料所含有的两相为增强相与基体相。复合材料有两种机械加工方法，即常规加工和特种加工两种方法。常规加工工艺与金属加工的方法相同，加工方法相对简单，工艺相对较为成熟。然而，当加工复杂工件的时候会对切削刀具产生很大的磨损，而且其加工质量较差而且切削过程中所产生的粉末会对人体产生很大的影响。特种加工工艺过程相对较易监控，加工时切削刀具与被加工工件接触量很小甚至为零，这对自动化加工非常有帮助。但因为复合材料自身的复杂性，特种加工的应用受到限制，所以相对而言，常规加工应用较多。

2.1 复合材料常规加工技术的研究

在复合材料加工初期，所采用的加工方法一般是金属材料的加工方法。随着复合材料的种类增多，加工过程当中出现了很多的问题，例如刀具磨损较快等，这就要求复合材料的加工技术面向多样化。后来，国内外很多的学者相继提出了一些关于复合材料加工的方法，并在原有方法的基础上提出了进一步改进复合材料切削工艺以及更新切削刀具等一系列的观点。直至后来，Koplev进行了很多的实验，认为复合材料切屑的形成其实就是其断裂过程的发生，而这个观点后来也得到很多人的认可。自此，很多学者开始把重点转向切削刀具结构设计等。

2.2 复合材料特种加工技术研究

复合材料常规加工过程中会对切削刀具产生很大的磨损，而且其加工质量较差而且切削过程中所产生的粉末会对人体产生很大的影响。此外，常规加工方法加工复杂工件也较为困难。而特种加工工艺过程相对较易监控，加工时切削刀具与被加工工件接触量很小甚至为零，有利于自动化加工，而且随加工工件的切割面所产生的损伤很小，所以，被加工工件形变量会非常小。目前常用的复合材料特种加工方法主要有：超声波加工以及电火花加工等等。

3复合材料加工难点分析

3.1材料切削性能差

复合材料在其密集处的脆性较大，所以切削较易崩裂，而在小分子区域，分子结合力很小，切削更易崩裂；而纤维密集处不容易被切断，此时若切削刀具不够锋利而切削过程当中的切削进给量又过大，这样，材料纤维极易被成片扯离而发生一系列的缺陷。复合材料强度较大，切削性能也很差，在切削过程中更易发生“起毛”和“扯离”。同时，在复合材料加工过程当中，刀具较易磨损而变钝，这既会对被加工件的表面质量及尺寸精度产生很大的影响，还会降低材料加工效率。总之，正是由于复合材料本身的组成及其特性，而使其切削性能较差。

3.2零件结构工艺性差

有很多零件都呈回转体形状，其主要是由柱、锥、曲面等所组成的，零件的主要的工作面大多是尖边结构，由单个圆孔或者锥孔等所形成，而这会严重影响复合材料的加工，而导致其在切削过程当中极易出现翻边以及崩边。

4 解决复合材料加工问题的措施

4.1改进毛坯结构和模压成型工艺

为了有利于材料加工，就要对结构进行改进，主要方法就是减少直角边，在台阶处要选择光滑连接并且应尽量减少尖角结构。研究表明影响复合材料切削性能的一个很大的方面就是其组织的均匀性，此外，模压过程当中的预浸料预烘环节的均匀性也是影响复合材料切削性能的一个主要因素。

4.2选择合适的刀具与切削参数

由于复合材料本身的特性，在进行复合材料切削加工时所用的切削刀具硬度要高，同时还要满足耐冲击以及耐磨等条件。而硬质合金作为一种能承受较大冲击负荷的材料可以同时满足上述条件。此外，人造金刚石以及立方氮化硼都是超硬的材料，所以可以用这三种材质刀具进行切削，同时选择合适的速度及进给切削参数。

4.3优化加工方法

研究各种加工方法可以减少复合材料加工问题的发生，通过对复合材料进行各方面的分析研究，笔者总结出如下几个方法：

（1）合理编排切削路径。

在复合材料的加工过程当中，如果被加工件的切削部位受到很大的拉应力会使其发生“翻边”、 “崩边”等现象。所以，在进行切削的时候要按“入体”的切削路径进行切削。

（2）设置工艺槽，防止零件崩边。

由于乱纤维复合材料在钻头的锋利程度上受到限制，不适合采取普通的钻孔方法进行加工通孔。但是可以用增加工艺槽的方法，这样就可以有效地防止孔口崩边现象的发生。

（3）采用粗、精加工。

对于乱纤维复合材料的模压件不适合用大切深的方法进行加工。为有效防止以上问题的发生，应该尽量增强刀具的耐用度，并尽量提升加工的效率，采用分粗、精加工的加工方法。

5 总结

通过分析复合材料加工技术，对复合材料加工技术也有了一定的了解。笔者认为在今后的研究当中应该在下面几个方向加以努力：

通过分析复合材料加工技术，对复合材料加工技术也有了一定的了解。笔者认为在今后的研究当中应该在下面几个方向加以努力：

（1）对切削力、复合材料的性能、切削热温度场的分布及产生原因进行深入的研究；

（2）对复合材料的加工刀具的材料、几何参数进行研究；

（3）对复合材料的特种加工技术进行研究；

（4）通过研究复合材料的表面质量的生成原因，建立一个可以综合评价其表面质量的统一的标准。

参考文献

[1] 汪周斌， 付晓阳. 复合材料加工技术研究[J]. 科技资讯， 2011 （21）： 58-58.

[2] 陈玲林， 孙会来. 复合材料加工研究现状及激光在其加工中的应用[J]. 激光杂志， 2014， 35（2）： 7-9.

新型建材:憎水型稀土复合保温材料 第4篇

憎水型稀土复合保温材料是由珍珠岩、硅酸铝纤维为主体材料、渗配稀土活性材料、高温粘合剂、固化剂、发泡剂等多种材料经合理配方、采用先进的生产工艺加工出来的一种复合形的无机保温材料。憎水型稀土复合保温材料可直接在设备、管道上涂抹施工,可塑性好,特别适用于复杂的保温形状,且保温厚度可任意选择。

憎水型稀土复合保温材料干固后呈白色,有一定的硬度,略有弹性,与被保温表面有较强的粘结强度,不开裂,不脱落,表面平整美观。该产品干容重轻,无缝隙和接口,整体性好,不变形、不粉化、使用寿命长、综合绝热性能佳。应用于汽轮机保温层的稀土复合保温材料(成型材),采用深度复合增强工艺形成的一种新型高效保温节能材料,产品是由涂料经深层次加工后烘干成型,便于运输贮藏。成型材在用户端能再次形成涂料,方便施工;该产品经多领域长期使用被公认为保温效果显著、使檪用寿命长、综合性能极佳。

水泥基复合材料 第5篇

班级:Z090162学号:Z09016206姓名:张欢 水泥基复合材料概述

以硅酸盐水泥为基体，以耐碱玻璃纤维、通用合成纤维、各种陶瓷纤维、碳和芳纶等高性能纤维、金属丝以及天然植物纤维和矿物纤维为增强体，加入填料、化学助剂和水经复合工艺构成的复合材料。

它比一般混凝土性能有所提高。以短切的耐碱玻璃纤维约3％～10％含量的复合材料为例，其密度为1600～2500kg/m3，抗冲强度8.0～24.5N·mm/mm2，压缩强度48～83MPa，热膨胀系数为(11～16)×10-6K-1。性能随所用原材料、配比、工艺和养护条件而异。水泥基复合材料基本上用于制造建筑构件，如内、外墙板、天花板等。

目前，先进水泥基复合材料的发展也比较迅速。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。

水泥基复合材料的分类及应用

（1）纤维水泥基复合材料

水泥基复合材料可分为水泥基和增强体两部分！目前比较热门的水泥基复合材料为：纤维水泥基复合材料。它通常是指以水泥净浆，砂浆或者混凝土为基体，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料，也叫纤维混凝土。

在混凝土中加入纤维，可以强化、韧化水泥砂浆，提高水泥基复合材料拉伸、弯曲以及冲击强度，控制裂纹的扩展，改善失效模式和未成型时材料的流动性，是改善其性能的最有效途径。

纤维在水泥基体中至少有以下三个主要作用：

1，提高基体开裂的应力水平，即使水泥基体能承受更高的应力。

2，改善基体的应变能或延展性，从而增加它吸收能量的能力或提高它的韧性。纤维对基体韧性的改善往往比较显著，甚至在它对基体的增强作用小的情况下也是如此。

3，能够阻止裂纹的扩展或改变裂纹前进的方向，减少裂纹的宽度和平均断裂空间。对于早期的水泥基材料来说，由于纤维的存在，阻碍了骨科的离析和分层，保证了早期均匀的泌水性，从而阻止沉降裂纹的产生。不定向分布的纤维有助于削弱砂浆或者混凝土塑性收缩及冻融时的张力，收缩的能量被分散到无数的具有高抗拉强度的纤维上，从而极为有效地增强了混凝土或砂浆的韧性，抑制了微细胞的产生和发展。

（2）纳米水泥基复合材料

水泥是大众建材，用量大，人们还未充分重视使用纳米技术对其进行改性。其实，水

泥硬化浆体(水泥石)是由众多的纳米级粒子(水化硅酸钙凝胶)和众多的纳米级孔和毛细孔(结构缺陷)以及尺寸较大的结晶型水化产物(大晶体对强度和韧性都不太有利)所组成的。借鉴当今纳米技术在陶瓷和聚合物领域内的研究和应用成果，应用纳米技术对水泥进行改性的研究，可望进一步改善水泥的微观结构，以提高其物理力学性能和耐久性。

采用纳米技术改善水泥硬化浆体的结构，可望在纳米矿粉－超细矿粉－高效减水剂－水溶性聚合物－水泥系统中，制得性能优异的、高性能的水泥硬化浆体－纳米复合水泥结构材料，并广泛应用于高性能或超高性能的水泥基涂料、砂浆和混凝土材料中。在不远的将来，继超细矿粉之后，纳米矿粉将有可能成为超高性能混凝土材料的又一重要组分。这也是传统水泥材料的改进和又一次革命。

（3）水泥基复合吸波材料

隐身技术是一种通过控制和降低武器系统和其它军事目标的特征信号，使其难以发现、识别、跟踪和攻击的综合性技术。因而它广泛应用于运动军事目标，如飞机、导弹、坦克、潜艇等，同时也可用于非运动军事目标，如雷达站、军用机场、军事掩体等。

通过对水泥基复合材料进行改性，使它能够吸收电磁波，从而达到对雷达的隐身性能，即得到所谓的水泥基复合吸波材料。水泥基吸波材料是在水泥或混凝土中掺入吸波剂而具有吸收电磁波功能的一类新型材料。在民用方面，它即可以用来屏蔽电磁波对人体的辐射，达到净化电磁波污染环境的目的；还可以用来防止计算机中心的数据泄密，起到保密作用；在军事上，水泥基复合吸波材料可以起到干扰雷达探测目标，减弱回波信号，使雷达无法探测到地面固定目标或探测精度明显降低，避免敌方的军事打击。目前国外一般采用伪装网来覆盖地面军事目标，改变目标及其阴影的形状，以对付地面和空中的各种侦查手段。

（4）聚合物水泥基复合材

有机物，特别是高分子聚合物，其优异的柔韧性，抗冲击性，以及良好的抗渗性和单位体积重量小等等固有的优势，是众所周知的。这正好弥补了普通水泥基材料的缺陷。大量的工程实践证明，高分子聚合物在水泥基材料中有效地改进了其性能

。若把水泥基材料视为由水泥浆休粘结剂和集料两种结构组分构成的复合材料时，则聚合物可从儿个方面来改善水泥基材料的性能。(I)提高粘结剂本身强度；(2)增强粘结剂和集料界面间的粘结力；(3)提高集料的强度；(4)填充空隙；(5)上述综合效果。

就此改性效果而言，目前应用在工程中的聚合物水泥基材料可分为三个类别：(1)用聚合物作粘结剂以粘结集料称为树脂混凝土(PC)，如人造大理石等。(2)在已硬化的普通水泥混凝土中浸渍聚合物，或有机单体在硬化体内聚合填充孔隙，称为聚合物浸渍混凝土(PIC)，如防渗墙面板，隧道衬壁等。(3)用水泥和聚合物两种粘结剂粘结集料，称为聚合物水泥混凝土(PCC)。如聚合物修补砂浆，高等级公路、桥面等。一般的水泥基复合材料主要是由未水化的水泥熟料颗粒、水泥的水化结晶矿物和凝胶体、水和少量的空气组成。因此它是一个固一液一气多相多孔体。其材料的强度也就受着这些因素的制约和影响。聚合物的加入改变了这些因素的变化关系，从而影响强度的提高

水泥基复合材料的优缺点

P.K.Mehta 在评述水泥基材料时指出,水泥基材料既不像钢材那样坚固，也不像钢材那样坚韧，而成为应用最广泛的材料的三个主要原因是其具有很好的耐水性、优异的可加工性

和显著的经济性。因此，水泥基材料仍然是当今应用最为广泛的建筑材料。然而，水泥基材料属于脆性材料，它的的抗拉、抗弯强度低，极限应变小，抗冲强度差，脆性大，易开裂，存在着严重的耐久性问题，往往引发突发性的且难以控制的建筑物的破坏，造成了巨大的经济损失，并严重污染环境，因此，作为一种结构材料在应用中受到很大限制。通过纤维增强水泥和纤维增强混凝土复合材料，是强化与韧化的水泥和混凝土、进一步提高了其阻裂能力和耐久性，是获得高性能水泥和混凝土的有效途径。

水泥基复合材料的国内外发展状况

自1990年提出高性能混凝土以来，高性能混凝土的内涵已经有了一个不断完善和发展的过程。美国十分强调高强度和高耐久性；日本学者更关注施工性。我国吴中伟院士则综合了各种论点提出了较为全面的高性能混凝土的定义，他认为高性能混凝土时一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在妥善的质量控制制成的具有耐久性高、抗阻裂能力强、工作性良好、实用性强、提及稳定性好以及经济合理的水泥基复合材料。邓家才等用压缩韧性指数衡量了碳纤维对水泥基复合材料韧性的增强作用，发现碳纤维水泥基复合材料的压缩韧性指数明显大于基准水泥基复合材料（增加59%～110%），并且随着碳纤维掺量的增加，变形能力和承载能力增强。罗建林，段中东以改性巴基管（CNTs）为增强材料，制成了巴基管水泥基材料。2006年大连理工大学徐世烺科研团队的高淑龄博士配制得到了拉应变能力为0．7％的PVA纤维水泥基复合材料。

超高韧性水泥基复合材料早期的英文名称为“Engineered Cementitious Composite”。缩写为ECC。最早由密歇根大学的“教授和麻省理工的Leung教授采用细观力学和断裂力学基本原理提出了该材料的基本设计理念。Li等为提高

现代飞机的“血肉”：复合材料 第6篇

2005年和2007年，世界上最大的民用客机——空中客车A380以及美国的大型喷气客机——波音787相继诞生，它们代表了当今世界民机的最高水平。细心的人们惊奇地发现，在这两款飞机的选材介绍中，复合材料的用量均达到空前水平。其中，A380飞机上的复合材料用量为25％左右，而波音787飞机上的复合材料用量则超过了50％。事实上，除了上述民机以外，现在最先进的第四代战机F－22、F－35等的复合材料用量也分别高达24％和30％。A380、波音787、F－22、F－35等一批先进飞机的问世标志着现代飞机已从“铝为主，钛、钢、复合材料结构并存”的时代迈向“复合材料为主，铝、钛、钢结构共存”的新时代。

另据专家透露，在我国着手建造的国产大飞机上，传统的铝合金部件有望被大量轻而强韧的碳纤维等复合材料所取代，并且这件完美“外衣”将尽可能地实现中国制造。

第四代材料

那么，到底什么是复合材料呢?不同的组织或出处给出的定义略有不同。如，国际标准化组织将复合材料定义为：“两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料”；而“材料大辞典”则将复合材料定义如下：“复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它与一般材料的简单混合有本质区别，既保留原组成材料的重要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使原组分的性能相互补充并彼此关联，从而获得更优越的性能。”

可见，复合材料并不是什么新材料，它只是由两种或两种以上的不同材料组合而成的工程材料而已。也许其中某种组分的某项特性并不优越，但不同材料之间却能互相协同，取长补短，使复合材料的最终综合性能优于原组成材料，从而满足各种不同的要求。

研究人员把复合材料这种扬长避短的作用称为复合效应。人们利用复合效应可以自由选择复合材料的组成物质，人为设计各种新型复合材料，从而把材料科学推进到新的阶段。所以，国外也把复合材料称为第四代材料或“设计材料”。

现代飞机为何大量使用复合材料

目前飞机上广泛使用的复合材料以碳、硼、玻璃等纤维增强树脂为主。这些碳纤维、硼纤维或玻璃纤维通常具有很高的强度和刚度，而树脂基体的密度很低。除了上述的纤维增强树脂复合材料以外，飞机上还使用了金属基复合材料、陶瓷基复合材料以及碳／碳复合材料。

现代飞机结构中之所以大量使用这些复合材料，主要有以下几个原因。

首先，和金属材料相比，复合材料具有更高的比强度和比刚度。这里所说的比强度、比刚度指的是材料的强度或刚度除以密度。这是两个衡量材料承载能力的重要指标。显然，比强度和比刚度越高，说明这种材料的重量越轻，并且相对强度和刚度越大。碳、硼、玻璃等纤维增强树脂的这些特性，正是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的基本要求。

其次，复合材料具有良好的抗疲劳性能。飞机在滑行、起飞、降落和着陆过程中不断经受着交变的循环载荷，即所谓的疲劳载荷。结构或材料承受这种疲劳载荷的能力通常被称为材料的抗疲劳性能。研究表明，金属结构在受到疲劳载荷时，局部位置极有可能萌生裂纹，裂纹进而会在不知不觉中增长，最后突然断裂。相比之下，复合材料的疲劳断裂通常是从基体开始，逐渐扩展到纤维和基体的界面上，始终没有突发性的变化。因此，检修人员可以有足够的时间来检查和补救。一项实验表明，用碳纤维复合材料制成的直升飞机旋翼，其疲劳寿命比用铝合金金属的长数倍。

第三，复合材料具有良好的安全性及减振性能。在纤维增强复合材料的基体中有成千上万根独立的纤维。当用这种材料制成的构件超载，并有少量纤维断裂时，载荷会被迅速重新分配并传递到未遭破坏的纤维上，因此整个构件不至于在短时间内丧失承载能力。与此同时，纤维复合材料的纤维和基体界面的阻尼(指振动系统能量损失、振幅逐渐减小的能力)较大，因此，纤维复合材料结构的振动衰减时间比相应的轻金属结构要短得多，即具有较好的减振性能。

第四，复合材料的成型工艺简单。纤维增强复合材料一般适合于整体成型，因而减少了零部件的数目，从而可减少设计计算工作量并有利于提高计算的准确性。另外，制作纤维增强复合材料部件的步骤是把纤维和基体黏结在一起，先用模具成型，而后加温固化，在制作过程中基体由流体变为固体，不易在材料中造成微小裂纹，而且固化后残余应力(构件在机械制造加工的过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用和影响，在这些因素消失后，若构件所受到的上述作用力不能随之完全消失，仍有部分作用和影响残留在构件内。则这种残留的作用和影响被称为残留应力，或残余应力)很小。这些对提高结构的疲劳寿命都是极其有利的。

第五，使用复合材料的经济性价比高。虽然碳纤维等复合材料的成本在目前依旧比铝合金要贵，但飞机重量大幅度减轻所带来的经济效益远远超过了材料成本较高的负面效应。根据波音公司的承诺，使用了50％复合材料的波音787飞机可以降低20％的油耗，其中有8％的油耗归功于大量使用复合材料后显著减轻了机身重量。另外，与钢或铝合金零件相比，复合材料更适合整体化成型，如波音787机身就是由4个大型复合材料机身段拼接而成。减少了零部件数量就意味着成本的降低。与此同时，由于选用了大量的复合材料零部件，传统的金属结构机械修补方法，如铆接、焊接、螺接等可以大量被新的复合材料结构胶接修补技术所替代。复合材料胶接修补不仅工艺简单、维修质量可靠，而且成本低廉。据报道，若大量采用复合材料结构胶接修补技术，波音787的外场维护间隔时间将有望从同类波音767飞机的500小时提高到1000小时，维修费用则比同类波音777飞机低32％。

第六，铝、钛等合金通过冶金手段加入碳化硅短纤维、氧化铝粒子等增强剂后，在比强度、耐高温、耐疲劳、抗紫外辐射等性能方面与未强化前的合金相比，都有显著的改进。

最后，陶瓷基复合材料以及碳／碳复合材料具有良好的强度和热稳定性，非常适合于制作某些耐高温的发动机部件。

现代飞机使用了哪些复合材料

目前飞机上使用的复合材料一般以纤维增强树脂为主。严格地讲，树脂其实也属于塑料，常用的主要包括环氧树脂、聚酯、乙烯酯、酚醛和聚酰亚胺树脂等。虽然这些树脂低密度的特点符合飞机设计“斤斤计较”的要求，但是其强度较低，于是研究人员通过加入各种纤维来增加材料的强度。这些增强纤维主要有碳纤维、硼纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等。

除了纤维增强树脂复合材料以外，近20年来，以铝、钛及镁等为基体的复合材料在航空领域内也取得了重大突破，如以碳化硅短纤维、氧化铝粒子增强的铝、钛合金为基体的复合材料。这类材料与未强化合金相比，在比强度和比刚度、耐高温、耐疲劳、抗震动、耐紫外线辐射、可加工性等性能方面都有大幅度的提高。

陶瓷基复合材料以及碳／碳复合材料也是近年来出现的可用作耐高温发动机部件的两类新型复合材料。目前用的最多的陶瓷基复合材料产品是以碳化硅或碳纤维增强的氧化物或氮化物基体材料，可用于制造飞机发动机加力燃烧室、燃烧室瓦片、喷嘴、火焰稳定器等，以代替高温合金。这种陶瓷基复合材料抗弯强度高，断裂韧性高，比重小，抗氧化，耐高温，热膨胀系数较小，工作温度在1250℃－1650℃。与此类似，碳／碳复合材料的耐热性也很好，能耐1650℃以上的高温，它具有密度小、强度高、模量高、导热性优良、膨胀率低以及抗蠕变和抗热冲击性等优点，已开始应用于火箭发动机的喷管喉衬、隔热瓦片和飞机刹车块等部位。

值得一提的是，一种近来出现的被称作“Glare层板”的新型复合材料。这种材料具有三明治结构。外层通常是由铝合金板组成，铝合金板中间夹有芳纶或玻璃等加强纤维。这种Glare层板具有复合材料高强低密的特点，又兼有铝合金的优点——韧性和抗疲劳性能好。据报道，合理设计使用Glare层板可使飞机结构减重30％，而且经济效益更好，因此，A380客机上已大量应用了这种Glare层板。

复合保温材料 第7篇

进入21世纪以来,保护环境及合理、高效地开发与利用资源已成为世界瞩目的热点。 一方面,我国建筑能耗指标偏高,达同环境国外能耗指标的2~ 3倍 , 而墙体耗能占建材工业总耗能的1/2左右[1]; 另一方面,我国是农业大国,每年有大量的农作物秸秆资源剩余,除了少部分被当作饲料、肥料等开发利用外,大部分都在野外就地焚烧,不但浪费了资源,也对自然环境造成了污染。 因此,很有必要对秸秆作为建筑材料加以研究与探讨。 稻草等农业废弃物作为可再生资源, 符合可持续发展的要求,将其作为墙体材料的原料也不失为节能利废、有效处置农业废弃物的途径。 本文以水泥为基材,复合稻草纤维制备保温墙体材料, 从稻草纤维浸提物、纤维长度、掺量等方面研究植物纤维对制备保温墙体材料性能的影响。

1主要原材料

稻草纤维: 选取唐山市周边的成熟稻草, 用清水将表面的泥土清洗干净, 去掉稻草根和稻穂,在70~75℃的保温箱中烘干,破碎,筛分,放在干燥的地方备用。

水泥:P·O 42.5级普通硅酸盐水泥。

2试验方法

(1)稻草纤维浸提物对水泥水化的影响 。 选取不同的浸泡溶液,通过质量损失法测定稻草纤维的浸提物,并测定浸提物对水泥凝结时间的影响。 凝结时间测定参照GB/T 1346—2001《水泥标准稠度、 凝结时间、安定性检验法》进行。

(2)改变稻草纤维长度 、掺加量 ,测定其对复合材料性能的影响。 稻草纤维与水泥拌合,浇注成型, 养护至规定的龄期,测定其各种性能。 强度试验参照GB/T 17671—1999 《水泥胶砂强度检验方法》进行;导热性检测参照GB/T 10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》进行;干密度、吸水率的测试参照JG/T 266—2011《泡沫混凝土》中规定的方法进行。

3试验结果与讨论

3.1稻草纤维浸提物的测量

取长度约为8mm的稻草纤维5g, 分别浸泡在冷水中24h、80℃热水中5h、浓度1% Ca(OH)2溶液中24h,洗涤,烘干,称量,计算质量损失。 试验结果见表1。

从表1结果可知, 无论是在冷水中、80℃热水中,还是在1% Ca(OH)2中浸泡之后,稻草纤维都有较大的质量损失率,尤其是在碱性环境中,质量损失率最大。 农作物秸秆中的半纤维和戊聚糖是由小分子组成,分子链较短,结晶性差,在水中或碱性溶液中易溶出单糖、低聚糖和淀粉等物质,这些溶出物质被称为浸提物。水泥水化过程产生Ca(OH)2,形成碱性环境。 稻草纤维掺加到水泥基体中,纤维也就处在碱性环境中,会溶解出许多浸提物,浸提物与水泥水化产物钙离子生成糖酸钙, 包裹在水泥颗粒的周围形成外壳,阻碍水泥水化,对水泥具有缓凝作用。 因此,秸秆中浸提物含量多少是秸秆在应用中的一个重要指标。

3.2稻草纤维浸提物对水泥凝结时间的影响

用经过冷水浸泡24h的稻草纤维浸提液拌制水泥,测量水泥的凝结时间。 W/C=0.285,水泥用量450g,用水量128.25g (其中包括45g植物纤维浸提液+83.25g水),进行水泥凝结时间的测定,试验结果见表2。

从表2可以看出,相对于基准样品,稻草纤维浸提液对水泥的凝结在一定程度起到了缓凝作用, 使水泥的初凝时间延长了19min, 终凝时间延长4min。 对于初凝的影响较大,缓凝效果较为明显;对水泥的终凝有一定延缓,但延长时间较短。

3.3稻草纤维长度对复合材料性能的影响

稻草纤维掺量为水泥质量的3%,W/C=0.4,纤维长度为4mm、8mm、12mm, 成型, 养护至规定龄期,测量其各项性能,结果如表3和图1~图4所示。

从图1可以看出,当稻草纤维长度从4mm增加到12mm,复合材料的28d抗折、抗压强度都逐渐降低。 造成强度降低的原因是将稻草纤维加入水泥中,破坏了水泥基体材料的致密性,且随着植物纤维长度的增加,对材料的致密性破坏越严重, 因此,植物纤维长度越大,复合材料强度越低。

图2为纤维长度对导热系数的影响。 从图2中可以看出, 随着掺加的稻草纤维长度的减小, 复合材料的导热系数降低。 这是因为纤维的加入,在料浆拌和过程中, 由于纤维的存在,使在搅拌过程中引入到料浆水中的空气大气泡被大量的纤维分割成为小气泡,在水泥基体内部每个稻草的周围就会产生许多封闭的气孔[2]。 本组试验稻草掺入的质量百分数相同 ,因此,稻秆的长度越小,稻秆的数量就越多,所形成封闭气孔的数目也就越多。 封闭孔隙率越高,则导热系数越低。 且气孔的尺寸随纤维的长度变化,纤维长度越短,气孔的尺寸越小,导热系数越小。

结合图3和图4可以得出:复合材料的干密度与吸水率成反比,即干密度越大吸水率越小,干密度越小吸水率越大。 干密度越小,材料的气孔越多 (包括开口孔和闭口孔 ),因此 ,材料的吸水率也越大。 降低纤维长度可以增加复合材料强度、降低导热系数,但是其吸水率会相应增加。 保温材料的吸水率对其保温性能影响较大。 材料吸湿受潮后,其导热系数增大。 这是由于当材料的孔隙中有了水分后,孔隙中蒸汽的扩散和水分子的运动将起主要传热作用, 而水的导热系数比空气的导热系数大20倍左右,故引起其有效导热系数的明显升高。 如果孔隙中的水结成了冰,冰的导热系数更大,其结果使材料的导热系数更加增大。 因此,可以在降低植物纤维长度的同时, 在复合材料外面做防水层,来减小材料的吸水率,从而使保温材料更好地达到保温效果。

3.4稻秆纤维掺量对复合材料性能的影响

固定稻秆长度为8mm,W/C=0.4,改变稻草纤维的掺量,分别为水泥质量的3%、4%、5%,浇筑成型成标准试块,养护至规定龄期,测量其的各项性能, 结果如表4和图5~图8所示。

从图5可以看出, 随着稻草纤维掺量的增加, 复合材料的28d抗折强度有下降的趋势,但是变化不明显。 随着稻草纤维掺量的增加,28d抗压强度有明显的下降趋势。 稻草纤维掺量的增多,稻草纤维在复合材料中所占的体积比例增加,形成的空隙增多,导致材料致密性明显下降,抗压强度降低[3]。

图6显示,随着稻草纤维掺量的增加,复合材料导热系数降低。 这是因为稻草纤维掺量增多,复合材料内部形成的封闭气孔的数量增多,导致导热系数降低。 这说明掺量的增加是有利于降低复合材料的导热系数的。

由图7可以看出,随纤维掺量的增加,干密度降低。 由于稻草纤维掺量的增加,复合材料内部纤维所占的体积增大,纤维密度明显低于水泥基体密度,且掺量增加也导致基体内部孔隙增多,所以复合材料干密度下降。 结合图8,吸水率与干密度成反比关系,也是由于其基体内部结构变化所致。

4结论

(1)稻草纤维在水中或碱性溶液中浸泡会溶解出浸提物, 这些浸提物对水泥的初凝缓凝效果明显,对终凝缓凝作用较小。

(2)稻草纤维长度在4~12mm变化时,其长度越小,复合材料的强度越高,导热系数越小,干密度也较小。

(3)稻草纤维掺量从3% 增加到5% 时 , 复合材料导热系数越小,干密度越低,保温效果好,但强度降低。

(4)复合墙体保温材料的干密度与吸水率成反比关系。

复合保温材料 第8篇

研究复合材料的模态性能是认清复合材料在不同振动和噪声环境下的可靠性、保证结构安全服役的重要基础。现在,对复合材料振动特性的研究逐渐得到了人们的重视。Schultz 和Tsai[6]、Hashin[7]、Adams等[8,9,10]进行了复合材料阻尼的开创性研究工作;E.C. Botelho等在自由振动模式下对连续纤维/金属复合材料的模态阻尼行为进行了研究[11];武海鹏等用悬臂梁法对玻璃纤维和炭纤维复合材料进行阻尼测试;并用 Adams-Bacon法和Ni-Adams法对实验结果进行了分析[12]。在三维编织复合材料方面,卢子兴等分析了玻璃纤维三维编织复合材料悬臂梁的振动特性[13];李典森等进行了玻璃纤维三维编织复合材料振动阻尼特性的实验研究[14]。本工作对炭纤维三维四向编织复合材料进行了悬臂梁模态实验测试,研究了编织角对三维四向编织复合材料的模态参数(损耗因子、固有频率)的影响;同时,研究了不同铺层角度的炭纤维层合复合材料的动态特性,并且对这两种复合材料的振动性能进行了比较。

1 炭纤维三维四向编织复合材料和层合复合材料的制备

实验采用密度1.76g/cm3,线密度0.8g/m的T700-12K炭纤维制作三维四向编织复合材料试件。图1给出了三维四向编织复合材料的内部结构图,图2给出了三维四向编织复合材料的表面结构图。图1中γ是内部编织角,图2中α是表面编织角。图3是实验用三维四向编织复合材料试件。内部编织角γ和表面编织角α之间的关系见公式(1):

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为了与层合复合材料的动态特性相比较,对相同尺寸的层合复合材料试件也进行了实验模态分析。图4中的层合复合材料采用面密度为500g/m2的T700-12K炭纤维平纹布铺制成。在层合复合材料中,平纹织物的经纱方向和试样的长度方向之间的角度定义为纤维取向角。层合复合材料的取向角分别是30°,40°,45°。

所有试件的固化均采用树脂传递模塑法简称RTM (Resin Transfer Molding)工艺,制成复合材料试件。

用于模态实验用的复合材料试件尺寸的平均值,长:250mm,宽:25mm,厚:4mm。

用于模态测试的3组(每组3个试件)三维四向编织复合材料试件的相关参数(3个试件的平均值)列于表1。用于模态测试的3组(每组3个试件)层合复合材料试件的相关参数(三个试件的平均值)列于表2。

从表1和表2中可以看到,这两种复合材料的纤维体积分数比较接近,在52.27%～54.8%的范围内;纤维取向角度基本一致,但三维四向编织复合材料的内部编织角表示的是纤维在空间的取向,表面编织角表示的是纤维在平面的取向;通过测量三维编织复合材料的表面编织角,计算出三维编织复合材料的内部编织角。层合复合材料的纤维取向角度表示的是纤维的平面取向。在三维编织复合材料结构中,内部纤维成空间取向,而在层合复合材料结构中的纤维无空间取向,所以本工作中对比的是三维编织复合材料的空间纤维取向角度(即:内部编织角)与层合复合材料的平面纤维取向角度对其模态性能的影响。

2 实验装置

图5为复合材料悬臂梁振动模态的实验系统的模拟图。 实验中,试件一端被固支,呈悬臂状态,使用单入单出(SISO)识别法锤击悬臂梁的“根部”(距离夹持点约2cm处)。图6是装有力传感器的手锤对被测对象施加一个局部的激励,由通道1采样得到的力的脉冲信号;在实验中引入力窗函数,是为了在进行信号采样及数据处理时,尽量减小干扰信号的引入以及控制力锤敲击力的大小和采样时间。用加速度传感器从被测试对象得到测点的加速度响应信号,与冲击力信号一起经过A/D转换器及FFT分析仪进行传递函数估计,并由模态分析系统提供模态参数。

3 结果与讨论

根据振动衰减波形,通过公式(2),(3)可以得到悬臂梁振动的阻尼Δ和阻尼比η[11,15]。

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式中:η为悬臂梁的振动阻尼比;Χn,Χn+1分别为衰减曲线中相邻两个振幅曲线的峰值。

在自由振动下,悬臂梁振幅的时程信号通过进行快速傅里叶转换(FFT),便可得到悬臂梁的振动频谱图[16]。

根据公式(4)可以获得225mm长,25mm宽,4mm厚的长方体悬臂梁试件的存储模量[8]。

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E′是弹性模量(GPa);f是固有频率(Hz);I是惯性矩(m4);M是加速度计的质量(kg);m是试件的质量(kg);L是试件的长度(m)。

损耗因子tanx可以从下面的振动衰减波形中通过公式(5)计算得到。

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损耗模量E″可以通过公式(6)获得:

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三维四向编织复合材料模态实验的结果见表3,层合复合材料模态实验的结果见表4。

3.1 纤维取向角度对复合材料固有频率和阻尼比的影响

图7是三维四向编织复合材料和层合复合材料的纤维取向角度与固有频率间的关系图,从图7可知,当纤维体积含量相同时,曲线的变化规律基本一致,即三维四向编织复合材料与层合复合材料的固有频率随着纤维取向角度的增加而减小。

根据公式(4)可知当梁的外部尺寸相同时, 固有频率的大小主要取决于材料的弹性模量。因此,三维四向编织复合材料与层合复合材料梁的固有频率随细观结构参数的变化可归因为细观结构参数对材料弹性模量的影响。由图1的三维编织复合材料内部结构图可知,三维四向编织结构内部编织纱的走向随着表面编织角的减小而变得更加平直,增大了轴向强度,沿四向纱方向的弹性模量也随之增大,使得三维四向编织复合材料固有频率增大。

从图7中可知,在纤维取向角度基本相同的情况下,层合复合材料的固有频率均小于同阶次的编织复合材料,例如:内部编织角为30.06°的三维四向编织复合材料的一阶固有频率要比纤维取向角为30°的层合复合材料的一阶固有频率高58.68%;二阶固有频率高75.61%;三阶固有频率高73.79%。内部编织角为43.31°的三维四向编织复合材料的一阶固有频率要比纤维取向角为40°的层合复合材料的一阶固有频率高54.95%;内部编制角为46.20°的三维四向编织复合材料的一阶固有频率要比纤维取向角为45°的层合复合材料的一阶固有频率高57.88%。这是因为三维编织结构是具有多轴纤维取向的高度整体化的连续纤维集合体。而传统的层合板复合材料与三维编织结构相比具有难以克服的固有缺陷,比如:沿厚度方向的刚度和强度性能较差,面内剪切和层间剪切强度较低,易分层,并且冲击韧性和损伤容限水平都较低。综上所述,这都使得在纤维取向角度基本相同的情况下,三维编织复合材料的固有频率要高于同阶次的层合复合材料的固有频率。

复合材料的损耗因子还可以通过材料的比阻尼容量计算求得。根据材料和结构比阻尼容量(SDC)定义公式(7)[14]:

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式中:ΔU 表示一个交变应力周期内材料和结构的耗散能量;U 表示一个交变应力周期内材料和结构的最大应变能量。

图8是三维四向编织复合材料和层合复合材料的纤维取向角度与损耗因子间的关系图。从图8分析可知,纤维取向角度越大,材料的损耗因子越大。相同纤维取向角度的情况下,三维四向编织复合材料的一阶、二阶损耗因子均小于层合复合材料。随纤维取向角度的增大,相同纤维取向角度的三维编织复合材料的三阶损耗因子与层合复合材料的三阶损耗因子间的差距越来越小,甚至大于层合复合材料的损耗因子。例如:内部编织角为30.06°的B-A1三维四向编织复合材料的一阶损耗因子(8.340%)比纤维取向角为30°的L-A1层合复合材料一阶损耗因子(13.069%)低36.18%;二阶损耗因子(2.531%)要比层合复合材料的二阶损耗因子(3.602%)低29.7%;三阶损耗因子(4.057%)要比层合复合材料的三阶损耗因子(4.063%)低0.001%。内部编织角为46.20°的4-B-A3三维四向编织复合材料的一阶损耗因子(9.313%)比纤维取向角为45°的L-A3层合复合材料一阶损耗因子(14.400%)低35.33%;二阶损耗因子(3.234%)要比层合复合材料的二阶损耗因子(3.963%)低18.4%;但是三阶损耗因子(4.842%)要比层合复合材料的三阶损耗因子(4.672%)高3.645%。这说明,随着纤维取向角度的增加,在纤维取向角度基本相同的情况下,三维编织复合材料前三阶的损耗因子和层合复合材料的损耗因子的差距在减小。并且,在纤维取向角比较大的情况下,三维四向编织复合材料的三阶损耗因子要大于层合复合材料的同阶损耗因子。因此,三维四向编织复合材料的减振性能与层合复合材料相比,虽然在低阶阻尼性能方面并不占优势,但是在高价阻尼性能方面不比层合复合材料差,甚至比层合复合材料要好。

在纤维取向角度基本相同的情况下,三维编织复合材料的固有频率上比层合复合材料大,而且在高阶阻尼性能方面也比层合复合材料有一定的优势。纤维取向角度的变化,不但对三维四向编织复合材料的损耗因子有影响,也会对层合复合材料的损耗因子也产生重要影响。

复合材料内部阻尼取决于以下因素[11]:基体和增强体的性质和相对比例;杂质的形状尺寸;增强体相对于轴向载荷的方向;增强体的表面处理和空隙。当纤维取向角度变大时,材料振动能向热能的转换途径发生了变化,一方面是由于材料的内耗;另一方面是因为纤维与树脂间界面的变化、材料的黏弹性行为、材料的不均匀性引起的应力变化以及材料的微缺陷、损伤的产生等起的作用,这对材料的振动能量耗散也有很大影响。

在三维四向编织复合材料中,随着角度的增大,编织纱的截面形状逐渐变成圆形。此时,编织纱之间的相互作用力减小,纤维与基体之间更容易发生滑移,复合材料对振动的消耗转换变大,这些都将影响材料振动能量的耗散。即当纤维体积含量一定时,增大纤维取向角度,三维四向编织结构复合材料损耗因子增大,减振性能提高。此外,纤维体积含量一定,纤维取向角增大,编织结构的不均匀性变大,局部应力变大引起的能量耗散,也会使三维四向编织复合材料的阻尼和减振性能提高。

3.2 纤维取向角度对复合材料的抗激振性能的影响

给不同纤维取向角度的三维四向编织复合材料与层合复合材料一个较小的瞬态激励让其自由振动,记录材料的振动情况。由于结构阻尼的作用,振动逐渐衰减。这是基于在无外部周期力作用于振动试片的假设条件下,其原有的能量由于部分产生辐射和内摩擦生热而消失。因为复合材料试件的阻尼能力减弱了其自由振动,所以连续的振幅愈来愈小,直至复合材料试件恢复到静止状态。图9是三维四向编织复合材料与层合复合材料加速度衰减曲线图。从图9中可以看出,在激振力作用下,加速度响应曲线为非周期振荡曲线,并呈指数规律衰减。通过实验观察,材料的损耗因子越大,曲线衰减的越快。B-A1的初始振幅是0.4,经过大约0.2s衰减完毕;L-A1的初始振幅是0.32,经过大约0.16s衰减完毕了;B-A3的初始振幅是0.2,经过大约0.14s衰减完毕。通过比较图9中的加速度衰减曲线可知,当纤维取向相同时,三维四向编织复合材料的阻尼性能要比层合复合材料要差,振动衰减速度慢。当纤维体积含量相同,纤维取向角度不相同时,如图中的B-A3与L-A1加速度衰减曲线相比,B-A3的加速度衰减曲线明显在相同时间内比L-A1衰减快。这说明通过设计三维四向编织复合材料的编织角,可以获得满足设计要求的阻尼性能。

(1)A1;(2)A2;(3)A3 (1)A1;(2)A2;(3)A3

在模态识别中,各试样的振动功率谱曲线是由振幅的时程数据经过快速傅里叶变换得到的。振动的频谱中,功率谱值反映的振动能量在频率中的分布,频谱包围的面积表示结构振动的总能量,在相同激振条件下,振动的总能量越小,说明结构耗散的能量越多。通过模态实验,获得了材料的实频特性曲线和虚频特性曲线。在实频特性曲线中,和横坐标轴相交的零点是对应的谐振点处,为固有频率;固有频率左右的两个正负极值点为对应两个半功率点。阻尼比由半功率带宽确定,正负两极值间的水平距离越大,系统的阻尼越大。在虚频特性曲线中,负极值点处为谐振点,对应最大响应,固有频率由此时对应的负极值点确定;虚频特性曲线上负极值左右的二分之一峰值处两点为对应半功率点,阻尼比仍由公式(8)半功率带宽确定[17],即:

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以图10中,B-A1和L-A1对应的二阶固有频率对应的实频和虚频图为例。从图10可知,B-A1的二阶实频特性曲线的高度是50,虚频特性曲线的高度是45;二阶实频特性曲线的宽度是54,虚频特性曲线的宽度是36。层合复合材料L-A1对应的实频特性曲线高度是30,虚频特性曲线是25;二阶实频特性曲线的宽度是72,虚频特性曲线的宽度是46。B-A1的实频曲线高度比L-A1的高66.7%,虚频曲线高度高80%;B-A1的实频曲线宽度比L-A1的窄25%,虚频曲线宽度窄22.74%;随着纤维取向角度的增大,编织复合材料和层合复合材料所对应峰值的高都变小,极致点间的宽度都变大。B-A3的二阶实频特性曲线的高度是12,虚频特性曲线的高度是11;二阶实频特性曲线的宽度是180,虚频特性曲线的宽度是40。层合复合材料L-A3的二阶实频特性曲线高度是15,虚频特性曲线是13。二阶实频特性曲线的宽度是115,虚频特性曲线的宽度是65。B-A3的实频曲线高度比L-A3的低20%,虚频曲线高度低15.39%;B-A3的实频曲线宽度比L-A3的宽56.52%,虚频曲线宽度窄38.46%。随着纤维取向角度的增大,三维四向编织复合材料对应的峰值比层合复合材料更加平滑,两极值点间的距离更大。

(1)A1;(2)A2;(3)A3 (1)A1;(2)A2;(3)A3

在瞬态激振力的作用下,随着角度的增大,各阶峰值所对应的固有频率减小,损耗因子变大。当纤维体积含量相同,层合复合材料与三维四向编织复合材料具有相同的树脂基体含量,由于复合材料的阻尼特性主要取决于树脂基体的黏弹性,因此两种材料的阻尼比相互关系不变。而相同纤维体积含量条件下,两种复合材料损耗因子之间的关系取决于纤维取向角度的大小。与传统的层合复合材料相比,三维四向编织复合材料可以在较短的时间内将一定振动振幅迅速降低下来,从而减少振动的危害,这就是其作为减振复合材料使用的本质。三维四向编织复合材料的抗击激振能力更强,能够抵抗外界更剧烈的振动。

4 结论

(1)纤维体积分数相同时,随着纤维取向角度的增大,三维四向编织复合材料与层合复合材料各阶固有频率都随之减小,损耗因子随之增大;纤维取向角度相同时,三维四向编织复合材料的固有频率比层合复合材料同阶次的固有频率值要大。三维四向编织复合材料的一阶,二阶损耗因子小于同阶次层合复合材料,但是三阶损耗因子大于层合复合材料同阶次损耗因子。

(2)在激振力作用下,三维四向编织复合材料与层合复合材料的加速度响应曲线为非周期振荡衰减的指数曲线;材料的损耗因子越大,曲线衰减的越快。

塑料及其复合材料 第9篇

(2) 塑料成型容易, 使得形状复杂的的部件加工十分便利。例如, 仪表台用塑料可以一次加工成型, 加工时间短, 精度有保证。

(3) 塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量, 对强烈撞击有较大的缓冲作用, 对车辆和乘员起到保护作用。另外, 塑料还具有吸收、衰减振动和噪声的作用, 可以提高乘坐人员的舒适性。

(4) 塑料耐腐蚀性强, 局部受损不会腐蚀。塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板, 如果用塑料做车身覆盖件, 十分适宜在污染较大的区域中使用。

复合材料的铣削 第10篇

随着新一代碳纤维增强塑料 (CFRP) 和层压材料向更轻、更强方向发展, 性能不断提高, 其在汽车各个领域中的地位日渐突出。但作为一种工件材料, 各类纤维增强环氧树脂、聚酯和乙烯基塑料的硬度高、难切削, 并且不能在加工的过程中出现一点点异常偏差;预加工附加值高, 且不允许废品的产生。因此, 其主要挑战是如何提高制造工艺, 尤其是机加工。

新一代专用刀具纷纷涌现, 解决了各类复合材料的最常见加工需求。目前, 复合材料切削的首选刀具解决方案是, 采用整体硬质合金为基体, 薄的PVD金刚石 (PCD) 涂层、钎焊PCD刀片或在切削刃处烧结PCD。

铣削复合材料与钻削相似, 也同样具有挑战性。如果刀具在同一时间需要加工几个不同材料的层, 需要考虑到所有因素并重新设计工艺。如果需要多次进刀完成不同材料层的加工, 则需更改参数以匹配各层。专门针对CFRP和复杂层压材料的加工进行了优化。目前针对端铣和方肩铣的粗加工和精加工, 可选用优化的带金刚石涂层的整体硬质合金立铣刀。

《复合材料工学》教学方法初探 第11篇

摘 要： 《复合材料工学》是复合材料与工程专业学生的专业方向课程之一，相关知识教学有其规律与特点，笔者结合自身教学实践，从课程作用、教材选择、课程教学、成绩考核与评价、教学效果与评价等方面探讨这门课的教学方法。

关键词： 《复合材料工学》 案例教学 教学要点

复合材料与工程专业人才可从事阻尼材料、抗辐射材料、热功能材料、摩擦功能材料、压电复合材料、仿生复合材料、梯度功能材料、功能陶瓷材料、超导功能材料、医用功能材料的研发、生产与管理工作[1]。复合材料相关工艺及设备的研究是复合材料与工程专业学生学习、研究的重要内容，不同组成、结构的复合材料对成型加工工艺及设备提出不同的参数要求，而工艺和设备的研究、开发和持续改进是从事相关工作的永恒主题[2]。复合材料工学就是面向高教学生开设的一门有关复合材料成型工艺及设备的专业方向课程。通过多年对本门课的教学，笔者总结出以下教学要点。

1.讲明本课程的作用

《复合材料工学》是复合材料与工程专业的一门专业方向课，是在学生学习了高分子化学与物理、材料复合原理、材料表面与界面、复合材料力学与结构设计等专业课基础上开设的。它是一门理论性和应用性都较强的课程，为学生今后从事有关复合材料加工的理论研究和生产一线工作打基础。

2.本课程教材的选择

目前，国内关于《复合材料工学》可选的教材比较少，笔者选用武汉理工大学刘雄亚主编的《复合材料工艺及设备》。该教材面向本科生教学，通过教材的学习，学生能对手糊成型工艺及设备、夹层结构成型工艺及设备、模压成型工艺及设备、层压成型工艺及设备、缠绕成型工艺及设备、挤出成型工艺及设备、注塑成型工艺及设备、无机非金属基复合材料成型工艺及设备、金属基复合材料成型工艺及设备等有比较系统的了解，具有一定的解决实际问题的能力。当然，由于教学过程中课程设定为64学时，老师可根据学生的学习兴趣进行适当取舍，如第十五章金属基复合材料成型工艺及设备的讲解可以适当补充一些教材以外的内容，因为这一章节的编写相对简单些，而无机非金属基、金属基复合材料是复合材料的一部分，近来研究和应用取得长足进展。

3.本课程的教学方法

3.1多媒体结合板书

信息拓展展示以多媒体为主，重点问题讲解以板书为主[3]。对于《复合材料工学》课程教学，多媒体课件的重点在以下三个方面突出应用：（1）当涉及大量信息拓展或者多种形式的直观展示时，以多媒体为主。如工艺流程图、各种设备图、一些成型加工过程的动画演示等。（2）对于大量公式推导、文字描述可以通过多媒体方式进行展示，从而比较准确完整地反映同时节省大量的授课时间。而板书的引导会带动学生思维层层深入，更容易将一个知识点讲透彻。如讲成型加工过程中的质量控制时，通过板书讲解与分析，引导学生思考，更容易将难点讲透。

3.2案例教学法

案例教学法是一项系统工程，需要教师精心创设教学情境，巧妙设置探究问题，引导学生在分析案例中研究问题，从而形成认识、发展能力、升华情感，并借助情境与问题实现教学目标[4]。对于《复合材料工学》课程教学，工厂已经采用的一些工艺实例都是鲜活的案例，教师可以在课堂上适当引入工艺实例，通过对工艺实例的分析，告诉学生各种参数是如何影响最终产品质量的，在工艺、设备设计与控制时遵循什么样的设计规律，为学生将来从事生产一线工作打好基础。

3.3课后在线答疑

电脑在当前高校学生中非常普及，学生对电脑的常用操作基本熟练，特别是一些交流工具，如电子邮件、QQ在线聊天甚至视频对话等，笔者认为借助互联网进行学生课后答疑是一种教学辅助方法。学生在课后学习，如在做课后作业时遇到问题，借助电子邮件向老师提问，提高学生的学习效率。当然，这种答疑方法有待进一步探索，如果老师每天进行大量的邮件答疑会增加教学负担，这时可以采取更为灵活的一些方法如建立QQ群，在指定时间内在线集中答疑等。

4.成绩考核与评价

《复合材料工学》是专业必修课，应采用笔试闭卷考核，由于这是一门应用性很强的课程，学生将来运用到相关知识时需要很强的主观能动性，笔者经过多年实践认为应侧重对概念和应用能力的考核，如用填充题、名词解释、简答、案例分析等题型，特别是案例分析题型，结合生产实际出现的产品质量问题要求学生分析问题、提出解决方案，不强求学生答案的唯一性，而是根据学生对课堂学习知识的把握和灵活应用情况综合评分。学生最终成绩按学校、系部要求进行，结合平时考核和期末考试成绩综合评分。笔者采用百分制，平时成绩占总成绩30%，期末考试成绩占总成绩70%。

5.教学效果与评价

通过本课程学习，要让学生基本掌握复合材料的各种成型加工工艺及熟悉相关的加工设备，具备一定的分析和解决与复合材料成型加工相关问题的能力，为复合材料与工程专业学生将《复合材料工学》知识应用到科学研究和生产实践中，为经济社会服务打下良好的基础。从已经毕业的学生反馈看，学习这门课为从事相关工作打下很好的基础，学生进入工厂后，能在比较短的时间满足岗位要求，从事复合材料工艺和设备的设计、改进等工作。

目前，工业上复合材料的加工工艺及生产设备的研发不断取得新的进展，知识更新非常快，而学生的学习方式、学习兴趣也有时代特征，如何上好《复合材料工学》这门课，还需要不断探索、持续研究。

参考文献：

[1]薄鑫涛.一种新型材料—复合材料.热处理，2015（2）：13.

[2]孙开颜，姚伟，高祥政，等.纤维增强复合材料产品加工工艺的改进.工程塑料应用，2015（2）：71-73.

[3]卞鸿巍，王荣颖，马恒.多媒体与板书在课堂教学中优化组合方法探讨.教育教学论坛，2014（39）：235-236.

保温复合墙体施工工艺 第12篇

1.1 系新型墙体, 结构先进, 为国家积极推广的新型墙体结构, 有利于节能降耗。

1.2 墙体外侧采用彩色装饰性劈离砌块, 新颖美观, 自身强度

高, 不脱落、耐风化, 既有保护中层夹芯保温层的作用, 又有很好的装饰效果;克服了目前外墙饰面层开裂、脱落的质量通病, 延长了建筑物使用期限。

1.3 保温层位于内、外两侧墙身夹层部位, 为新型保温体系。避免了出现冷 (热) 桥的质量通病, 保温效果良好。

2 适用范围

适用于多层或中、低层的高档别墅、住宅、办公楼等公共与民用建筑的墙体施工。

3 工艺原理

混凝土砌块夹芯保温外墙, 由结构层、保温层、保护层组成。结构层采用240mm主砌块;保温层一般采用80mm聚苯板;保护层采用120厚装饰性劈离砌块砌体。结构层、保温层、保护层随砌随放置拉结钢筋网片或拉结钢筋, 使之三层牢固结合。外墙全部载荷由外墙内侧240厚结构层承担, 在每层圈梁处挑出90mm高挑口支承外侧保护层。外侧保护层的平面外作用力 (包括风和地震作用) 由拉结钢筋片传递到结构层。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

混凝土砌块结构层砌筑 (每步600mm高) 聚苯板保温层贴结构层放置 (每步600mm高) 装饰性劈离砌块保护层砌筑 (每步600mm高) 防锈钢筋网片放置按步砌筑成品保护。

4.2 操作要点

4.2.1 混凝土砌块结构层砌筑 (每步600mm) 。

砌筑应尽量采用主规格240mm120mm90mm的砌块, 强度等级不应低于MU10。龄期不足28d的砌块不得进行砌筑。砌块应底面朝上反砌于墙上, 对孔错缝搭砌, 搭接长度≥90mm。水平灰缝饱满度≥90%;竖向灰缝饱满度≥80%;不得出现瞎缝、透明缝。墙体转角处和纵横墙交接处应同时砌筑。砌筑时依照皮数杆拉通线砌筑。砌筑时的水平水平灰缝铺设砂浆的长度不得超过500mm, 竖向灰缝应在已就位和即将砌筑的砌块的端头两个60mm宽的端面同时铺砂浆, 随即用挤浆法将砌块就位。常温条件下, 砌块日砌筑高度应控制在1.8m以内。

4.2.2 聚苯板保温层贴结构层放置 (每步600mm) 。

聚苯板厚度应依照施工图设计要求, 标准板的尺寸为1200mm600mm及900mm600mm。聚苯板紧贴内侧结构层放置, 高度与砌筑的砌块高度一致, 即600mm。聚苯板四周应使用模具割出深1.5cm90°的槽, 使苯板与苯板之间错缝搭接。阴、阳角部位用壁纸刀割成45°角的斜面, 使苯板与苯板之间交错接触。

4.2.3 装饰性劈离砌块保护层砌筑 (每步600mm) 。

首先应在大样图上进行试排计算, 确定模数后再进行砌筑。砌筑前应首先作出样板, 经有关部门检查后方可大面积施工。不得出现非整砖拼凑。单面挂通线砌筑, 砌筑时应上跟线、下跟愣, 竖缝瞄直。及时刮掉挤出墙面的灰浆, 保持外侧保护层清洁, 避免污染。

4.2.4 防锈钢筋网片放置。

结构层与保护层砌体间使用3Φb4镀锌钢筋网片连接, 每三皮砼砌块放一层, 钢筋网片应沿墙通长设置, 遇洞口时可在洞口边截断。

4.2.5 按步砌筑。

按照以上顺序砌筑结构层、保护层、装饰性保护层, 每步高度为600mm。砌筑后及时布设钢筋网片, 然后再继续按步砌筑。

4.2.6 成品保护。

成品砌筑完后, 应防止砂浆早期受冻或烈日曝晒而影响质量。外侧装饰性劈离砌块每层砌筑完工后, 应及时冲刷干净, 并注意防止人为破损、污染。

5 材料

5.1 混凝土空心砌块

主规格尺寸为390mm190mm190mm, 有两个方形孔, 最小外壁厚应≥30mm, 最小肋厚应≥25mm, 空心率应≥25%。

5.2 聚苯板保温板

聚苯乙烯泡沫塑料板厚度应满足当地保温要求, 一般为50mm厚。材料性能应符合《绝热用模塑聚苯板乙烯泡沫塑料》 (GB/T10801.0-2002) 的各项性能指标。

5.3 钢筋网片

钢筋网片宜3φb冷拔低碳钢丝焊接而成, 应采用防锈处理后 (热浸镀锌法450g/m2) 方可使用。

5.4 砌筑砂浆

5.4.1 砌筑砂浆要具有高粘结性、良好的和易性、保水性和强度, 砂宜为中砂。

5.4.2 砂浆应采用机械搅拌, 稠度宜70~90mm, 分层度10~30mm。

5.4.3 施工前应进行砌筑砂浆的试配, 基本性能检验方法应符合国家有关规定。

6 质量要求

6.1 材料质量要求

混凝土砌块、装饰性劈离砌块出厂时应按照现行国家标准要求, 检验产品质量, 严格控制块体强度等级、抗渗性及相对含水率。强度等级达不到设计要求和龄期不足28天的不得上墙砌筑。

6.2 装饰性劈离砌块砌筑质量要求

6.2.1 灰缝饱满、横平竖直、密实、宽窄一致, 灰缝厚度为

10mm±2mm。

6.2.2 砌块应无歪斜, 无缺楞掉角和裂缝等现象。

6.2.3 砌块外观应表面洁净, 色泽协调一致。

7 效益分析

7.1 技术经济效益分析

7.1.1 节约了国家土地资源:

使用新型墙体材料为国家节约了土地资源, 每立方米墙体节约578块粘土实心砖, 按每亩耕地生产实心砖60.6万块、每万块标准砖用煤0.62吨计算, 1万立方米墙体可节约耕地9.54亩, 节约用煤358.36吨。一万立方米墙体可节约费用:

9.5410万元/亩+358.360.05=113.32万元。

7.1.2 在住房使用时, 同样舒适条件的前提下, 新型墙体结构每

年因结构节能节约用采暖用煤以及夏季节约制冷空调用电, 可实现节能65%。

7.1.3 减少了外墙装饰的工期、人工及费用, 有利于保证工期, 同时, 减少了外墙面长期维修费用。

7.2 社会效益分析

7.2.1 工程室内减少了户内散热器的占用面积, 增大了房间的使用面积。

7.2.2 新结构墙体的采用减少了耕地的侵占, 保护了生态环境。

7.2.3 新型节能墙体的推广和应用, 使建筑节能效果显著提高, 满足了人们的生活需求, 促进了墙材的革新和建筑节能的发展。