读书笔记总结

1、一，关于水泥的认识:水泥的物理技术性质包括：细度，凝结时间，安定性和强度。（1）细度，水泥颗粒粒径在45um以下才能充分水化，在75um以上，水化不完全。0-10um，水化最快；3-30um。是水泥的主要活性部分；大于60um，水化缓慢; 大于90um，只有表面水化。（2）水泥比表面积与水泥有效利用率：3000cm2/g，只有44%可水化发生作用；7000cm2/g,有效利用率达80%； 10000cm2/g， 90%-95%。虽然细度提高可以使水泥混凝土的强度提高，工作性能得到改善。但是由此在空气中的 硬化收缩也较大，使混凝土产生裂缝的可能性增加。思考：由于我们实验的目的在于提高混凝土的抗拉

2、性能，因此需要选择合适的水泥细度, 控制减少裂缝的产生（3）关于水泥的凝结时间，为了调节，在熟料粉磨时可以加入适量石膏，C3A含量高时应掺入较多的石膏，但石膏过多反而会产生不良影响。（4）安定性：水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。为防止裂缝的产生， 应控制这种体积变化在凝结硬化过程中，这样才不会影响建筑物的质量。二，水泥生产工艺1，水泥的原材料生产硅酸盐水泥的主要原料是石灰质原料（提供CaO）和粘土质原料 （SiO2,Al2O3,Fe2O3），此外还有校正原料。（1）石灰质原料主要采用石灰岩，主要矿物是方解石。石灰岩的抗压强度一般为80-140MPa。作为水泥原料，石灰

3、石中CaO含量一般不低于45%-48%（2）为改善煅烧条件，往往要掺入少量的萤石，石膏等作为矿化剂。矿化剂的加入可降低液相出现的温度或降低液相粘度，增加物料在烧成带的停留时间，使石灰 的吸收工程更充分。2，生产流程；物料水分蒸发-生料预热-生料分解-熟料煅烧-熟料冷却（1）干燥与脱水:包括结品水（以OH-离子存在于晶体结构中）与层间水碳酸盐分解：CaCO3=CaO+CO2固相反应：-800C CA;CF;C2S800-900:C12A7; 900-1100:C2AS形成又分解，开始形成C3A和C4AF，所有的CaCO3分解，游离氧化钙达最高值。1100-1200:大量形成C3A和C4AF, C

4、2S生成量最大。固液反应：2CaO+SiO2-2CaO.SiO22CaO.SiO2(高温)3CaO.SiO2硅酸三钙品格不断形成，且成发育良好的晶体。三，水泥熟料(对熟料的矿物组成可以用岩相分析，X射线和红外光谱等分析测定)1，硅酸盐水泥熟料主要由CaO，SiO2，Al2O3和Fe2O3组成，含量在95%以上。他们以矿 物集合体的形式存在，结品细小，通常为30-60um，2，主要有 3 CaO.SiO2(C3S); 2CaO.SiO2(C2S); 3CaO. Al2O3(C3A).另外，铁相固溶体为 C4AF. 关于这四种结晶体的颜色和形状可以在电子显微镜下进行辨别。因此试验中我们可以在电 子

5、显微镜下观察碳纳米最终与哪些晶体的作用比较显著。3，C3S水化较快，强度发展比较快，早期强度高，且强度增进率大，28天强度可达1年强 度的70%-80%。结构中存在大尺寸的空穴，使OH-直接进入晶格中，因此具有大的水化 速度。4，C2S水化较慢。(CA3水化反应最快，C2S最小，C3S居中，以自由能变化的角度)5，C3A含量在15%以下，与水反应最快，水化热最高，它与石膏形成的水化产物对水泥早 期强度起一定作用。具有较大孔穴，OH-很容易进入晶格内部，因此水化速率较快。6，C4AF与水反应较快，水化热较高，强度低，但对水泥的抗折强度和耐磨性起重要作用。 因此我们可以考虑在实验中，重点观察碳纳米

6、在C4AF晶格内的分布，以及对整个混凝 土抗拉性能的改善。7，由无水矿物向水化物的转变是键能(主要考虑Ca-O键)增大并趋向稳定的过程 C3AC3SC2S四，水泥的水化(最终的水化产物：水化硅酸钙，70%，C-S-H；氢氧化钙，20%,CH；三硫型水化硫酸钙(钙 矶石C3A.3CaSO4.32H2O) 7%；其余的如单硫型水化硫酸钙(铝酸钙)；三硫型水化铝酸钙 含量很少1，硅酸三钙水化(快):3CaO.SiO2+n H20-xCa0.SiO2.y H20+(3-x)Ca(OH)2J 简写为：C3S+n HC-S-H+(3-x)CH x=CaO/SiO2 或 X=C/S由于在水化的稳定期，微结构

7、会逐渐密实，考虑到碳纳米管的直径很小(nm级别)进入 结构内部不是问题，关键在于碳纳米管的长度选取，由此考虑是在水化前纳米管键入矿物 晶格内还是水化后进入。)2，硅酸二钙的反应与此相似(水化速率慢)：2CaO.SiO2+m H20=xCa0.SiO2.yH20+(2-x)Ca(OH)2J 简写为：C3S+m H=C-S-H+(2-x)CH x=CaO/SiO2 或 X=C/S3，一般硅酸盐水泥的石膏掺量，其最终的铝酸盐水化产物常为钙矶石与单硫型水化硫铝酸 钙问题：纳米管是进入水化产物内部还是进入熟料矿物内部？抑或是吸附在水化产物表 面？水灰比对早期水化速率影响较小但对后期水化速率影响较大水化物

8、的凝胶相主要是指水化硅酸钙凝胶C-S-H, (CxSHx-0.5) x=C/S它是硬化水泥浆 体的重要组成部分，它的结品程度很差。对硬化浆体的性质有着举足轻重的影响。水灰比 对C-S-H的影响最为显著小于132nm的孔对混凝土的强度和渗透性没有什么影响。毛细孔的下限是100nm可以用非蒸发水的含量表征水化程度。见p103水泥的抗拉强度一般是抗压强度的1/10-1/7五，影响水泥强度的因素(关键点：结品结构网接触点)水泥矿物组成及含量，硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素，28天强度基本上 依赖C3S含量。C3S对极早期的强度有利，C4AF还有助于后期强度的发展。水灰比和水化程度水灰比越大，

9、产生的毛细孔隙越多，一般水泥浆体抗压强度与水灰比之间有线性关系。孔结构，一般孔越小强度越大水泥水化的收缩：化学收缩；失水收缩；碳化收缩，在一定湿度下，空气中的CO2与水 泥石作用产生收缩。关于硬化水泥石的抗拉性能与混凝土的抗冻性能相关，硬化水泥浆体中的水结冰会使孔 壁承受一定的膨胀压力，超过抗拉强度则产生裂缝。引气可以高抗冻性。水灰比：拌制水泥浆、砂浆、混凝土时所用的水和水泥的重量之比。水灰比影响混 凝土的流变性能、水泥浆凝聚结构以及其硬化后的密实度，因而在组成材料给定的 情况下，水灰比是决定混凝土强度、耐久性和其他一系列物理力学性能的主要参数。对某种水泥就有一个最适宜的比值，过大或过小都会使

10、强度等性能受到影响。对粉煤灰水泥，其矿物主要组成成分是铝硅玻璃体，少量的石英和（3Al2O3.2SiO2） 等结品矿物及未燃尽的碳粒。玻璃体含量越高，活性越高。粉煤灰中未燃尽煤的含 量通常用烧失量表示，过大说明燃烧不充分，且碳粒粗大多孔，掺入水泥后往往增 加需水量，降低强度。其水化硬化过程中，大部分水化物以凝胶形态出现，逐步发 展成纤维状晶体，相互交叉连接使强度增大混凝土部分1，混凝土，简写为“砼”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥 作胶凝材料，砂、石作集料，与水（加或不加外 加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称

11、普 通混凝土。钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相 复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝 的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。 钢纤维混凝土的力学性能：普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1% - 2%之间，较之普通混凝土，抗拉强度提高40%80%，抗弯强度提高60%120%，抗剪强度提高50% 一 100%，抗压强度提高 幅度较小，一般在025%之间，但抗压韧性却大幅度提高。当钢纤维混凝土破坏时， 大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效 果的主要

12、控制因素之一。改善的钢纤维混凝土主要办法 ：（1）.增加纤维的粘结长度（即增加长径比）；（2）.改善基体对钢纤维的粘结性能；（3）改善纤维的形状、增加纤维与基体间的摩阻和咬合力有效限制早期（塑性期和硬化初期）混凝土由于离析、泌水、收缩等因素形成的原生裂隙的 发生和发展，减小原生裂隙的数量和尺度，可认为聚丙烯纤维的上述阻裂效应的意义，不仅 在于有效地阻止了早期混凝土塑性裂缝的发生和发展，其意义更在于通过提高材料介质的连 续性，能使硬化后混凝土的性能得到显著改善。纤维混凝土的一般作用机理即不参与水化等 化学反应，提高材料介质的连续性使他们更容易粘结从而提高抗拉性能，阻止裂缝的产生。混凝土中均匀而任

13、意乱向分布的短纤维对混凝土的增强机理，理论上存在两种解释。美国Rmualoli提出的“纤维间距机理”（又称纤维阻裂机理），根据线弹性断裂力学来说明纤 维对于裂缝发生和发展的约束作用。认为在混凝土内部原来就存在缺陷，欲提高这种材料的 强度，必须尽可能地减少缺陷的程度提高韧性，降低内部裂缝端部的应力集中系数（应力分 散）。理论分析与实验证明，当纤维的平均中心间距小于7.6mm时，纤维混凝土的抗拉弯初 裂强度均得以提高。英国的Swangat等人提出的“复合材料机理”，理论出发点是复合材料构成的混合原理，将 纤维混凝土看着是纤维强化体系，并应用混合原理来推定纤维混凝土的抗拉和抗弯强度，提 出了纤维混凝

14、土强度与纤维的掺人量、方向、长径比以及粘结力之间的关系。混凝土在硬化形成强度的过程中，由于水和水泥的水化作用形成新的水泥品体，引起混凝土 体积的收缩，同时在早期又可能由于混凝土内自由水份透过减压与蒸发而引起干缩。这些应 力在某个时期超出了水泥基体的抗拉强度，于是在混凝土内部引起微裂缝，这些微裂缝存在 于混凝土内的骨料和水泥凝胶体的局部接触面处以及凝胶体内部，这个阶段的微粒带着少许 的能量，可以很容易被纤维吸收，由于纤维以单位体积内较大的数量均匀乱向分布于混凝土 内部，故微裂缝在发展的过程中必须遭遇纤维的阻挡，消耗了能量，从而阻断裂缝的发展达 到抗裂作用。混凝土在收缩过程中也会产生收缩应力，纤维

15、的加人犹如在混凝土中掺人纤维 筋。这些纤维筋抑制了混凝土开裂的进程，提高了混凝土的断裂韧性，也提高了混凝土的抗 拉强度。集料的表面特征主要是指集料表面的粗糙程度及孔隙特征等。集料的表面特征主要影响集 料与水泥石之间的粘结性能，从而影响混凝土的强度尤其是抗弯性能。一般情况下，碎石表 面粗糙并且具有吸收水泥浆的孔隙特征，所以他与水泥石的粘结能力较强。水灰比过小混凝土拌合物不能密实，过大又会产生泌水和离析，而影响粘聚性和保水性。 最佳沙率。添加外加剂如掺加引气剂或减水剂，可以增加混凝土的和易性，减少混凝土的饿 离析和泌水。8，混凝土裂缝有主裂缝、裂缝过渡区、次级裂缝和微裂缝等多种不同形态。微裂缝通常

16、是 先天性地存在于混凝土骨料与砂浆结合面上，对混凝土裂缝的扩展没有直接的屏蔽作用。 混凝土裂缝的断裂特性在很大程度上由裂缝过渡区及次级裂缝的性质所控制，前者是骨料 啮合的贯穿试件厚度的宏观裂缝后者是存在于砂浆中非贯穿的内部细观裂缝，混凝土裂 缝的亚临界扩展主要由这些次级裂缝的发展决定。9，混凝中过渡区：过渡区即为水泥浆与集料之间的界面，通常它是混凝土中最弱的区域， 而且存在很多微裂缝。水泥浆与集料之间的粘结力是分子范德华力。10，混凝土的很多性质都与混凝土的密实度有关。我们了解到很多的混凝土结构主要发挥它的抗压作用，至于抗拉主要由钢筋承担，但对于抗裂性能要求较高的结构，混凝土的抗 拉强度确实确

17、定结构抗裂性的主要指标。(主要采用劈裂抗拉强度试验法简介得出混凝土 的抗拉强度。11，混凝土破坏的常见形式就是集料与水泥石的粘结界面破坏，所以混凝土强度主要决定于水泥石强度及其与集料的粘结强度。12，关于混凝土集料的选择，集料强度大于水泥石强度，则混凝土强度由界面强度及水泥石强度支配，若小于水泥石强度则集料强度与混凝土强度有关会使混凝土强度下降。但过 强过硬的集料可能在混凝土因温度或湿度变化发生体积变化是水泥石受到较大的应力而 开裂，对混凝土强度不利。13，混凝土在压力作用下裂缝的扩展可分为几个阶段：收缩裂缝。由于水泥石在刚性集料之间的十缩引起的。裂缝受力引发。在拉应高度集中的个点上出现的微裂

18、缝。稳定的裂缝扩展。不稳定的裂缝扩展，及时不在增大压力，裂缝仍会扩展。在荷载作用下，混凝土中的裂缝扩展会发生在：水泥石一集料界面；水泥石或砂浆基体内； 集料颗粒内。14,混凝土外加剂有减水剂，引气剂，调凝剂防冻防水剂以及膨胀剂等。P203混凝土配合比设计p188.关于纤维混凝土的知识预备：1，临界纤维体积率，当体积的实际体积率大于临界体积率时，符合材料的抗拉强度才得以 提高。因此必须确定临界体积率，具体公式见参考资料2p10式2.4。另一个重要的是长径 比。2，纤维取向应与应力方向一致其利用效率高。一维定向最好，但在水泥基体中一维与二维 居多，在混凝土多以三维乱向分布。3，关于纤维增强水泥与增

19、强混凝土的工艺见P16-17，纤维的作用在于抑制水泥基体内新裂 缝的产生并延缓原有微裂缝的延伸与扩展。垂直裂缝4，对于纤维增强混凝土，破坏时纤维被拔出，关键在于裂后强度。对钢纤维增强混凝土， 钢纤维的长度为20-60mm，直径或等效直径为0.3-0.9mm，长径比在30-100范围内选用。体 积率不宜小于0.5%，也不宜大于3%，在1-3%为宜。钢纤维所用碎石直径不宜大于钢纤维长 度的2/3，一般为5-20mm5，在钢纤维混凝土设计中，通常抗压强度主要取决于基体混凝土的强度，因此可按普通混 凝土设计的水灰比计算步骤进行设计计算。6，总体来看其实钢纤维增强混凝土的重点在于它的作用机理和制作方法，

20、主要注意： 宜采用先干拌后湿拌的方法，即先将砂，水泥，石料和钢纤维投入拌合筒内，先进行干拌， 使钢纤维均匀分散于干拌和料中，然后加水和外加剂溶液进行湿拌。参考资料：1,水泥与水泥混凝土，申爱琴主编，张登良主审，人民交通出版社，2，纤维增强水泥与纤维增强混凝土，沈荣熹王璋水崔玉忠编著3，纳米非金属功能材料 陈津 魏丽乔 许并社 编著4，水泥品种与性能隋同波文寨军王晶编著5，碳纳米材料刘吉平孙洪强 其实看了这么多的资料我觉得我们的研究思路第一步没必要追求创新，可以用常规的像钢纤 维混凝土的制备与研究思路进行研究，因为两者真正的不同也就在于外加纤维的不同，至于 具体的作用机理和最终的效果则是我们需要观察研究与分析的。思考：（1）实验中我们可以先只加入碳纳米管替代聚丙烯纤维进行研究，然后与已有的加聚 丙烯纤维 混凝土实验数据进行对比，同时可以与钢纤维进行对比（2）从作用机理上来讲，碳纳米管作为一种纤维，应该与钢纤维及聚苯烯在混凝土中的作用 机理一