高强骨料对水泥基复合材料性能的影响研究(2)
结 论 22
致 谢 23
参考文献24
1 绪论
1.1 前言
据总部设在比利时布鲁塞尔的欧洲水泥协会发布的数据显示，全球在2013年的水泥总产量达到40亿吨，按每立方米混凝土最低使用250千克水泥计，全球的混凝土年使用量约为160亿立方米。其中中国水泥总产量24.2亿吨，占全球总产量的58.6%，居世界第一位。按上述方法推算我国的混凝土年使用量约为96.8亿立方米。
混凝土是目前最重要的人造材料，也是近现代最为广泛使用的建筑材料，不论从年产量还是总的储存量来说，它被广泛的应用于各种土木工程领域[1-2]。毫不夸张地说，混凝土是过去几十年中国城区大规模扩张的基础，这也是1990年后中国的极端贫困率减半的一大重要因素。
但传统混凝土材料依然具有较多明显的缺点：抗冲击能力差、韧性低、抗拉性能不良等各种问题，可见传统混凝土材料并非完全符合人们对建筑材料的所有需求。近一个世纪以来，全世界各地的科学家从混凝土的多个方向进行研究来改善混凝土材料的各方面工作性能，包括增强强度、提高耐久性以延长工作期限、提升耐冲击能力等，目的就是让其成为更环保，更先进，更富具应用前景的新型材料，使其使用范围更为广泛。随着时间的发展，混凝土材料的发展越来越快[3]-[4]。得益于各种混凝土外加剂的出现，如矿物掺合料、消泡剂、减水剂等，混凝土材料在世纪经历了较快的发展。混凝土材料的性质逐渐从以往的硬性型转变到流态型，其性能也比以往提高不少。
在上世纪70年代中，部分北欧国家中的一些研究人员，将各种材料添加到混凝土中，尝试找出能够提高混凝土材料性能的材料，结果发现加入硅粉后的混凝土的静态力学性能比之前没加入硅粉的混凝土要高，从此混凝土材料开始走进水泥基复合材料的路上。近年来出现了各种适用于混凝土材料的纤文材料和纳米材料，如钢纤文和纳米碳棒等新型材料，这些纤文材料和纳米材料的使用极大地改善了混凝土的性能，较大提高了混凝土材料的制备技术[5]-[6]。由此在上世纪90年代中出现了以超高强混凝土、超高性能混凝土为代表的一系列高性能水泥基复合材料。水泥基复合材料正是在混凝土材料在发展过程中诞生的，以水泥为基体与其它材料相互组合而得到的具有新性能的材料[7]。
骨料是混凝土材料的重要组分之一，约占水泥基复合材料体积的70%~80%，与水泥、砂、减水剂等组分相比，骨料对其工作性、力学性能与耐久性等性能影响十分显著[8]-[11]。目前，大多数研究将较多关注放在水泥种类、砂的种类与含量、水胶比等参数对混凝土材料性能的影响的研究上，而骨料对水泥基复合材料的影响却鲜有研究提及，长期以来的研究对骨料的认识只有认为骨料只是在混凝土中所起作用不过为惰性的填充料[7]。随着使用混凝土的场合从小型、低层逐渐趋向大型化和高层化，通过改变水泥种类、砂的种类与含量、水胶比等参数来改善混凝土的性能已经不满足人们对对混凝土的要求，于是人们开始注重骨料的作用。混凝土性能受到骨料的影响是多方面的，骨料的种类、形状、强度、最大粒径等骨料参数都会影响到混凝土的强度，导致混凝土的性能差异[12]-[15]。因此，探究不同骨料对水泥基复合材料静态力学性能的影响规律，测试不同骨料和水泥基复合材料的相互作用，对指导水泥基复合材料制备与应用具有重要的理论与技术指导意义[16]-[17]。
1.2 研究的主要方法
实验过程中需制备不同尺寸的水泥基材料试样用于力学性能实验，在实验过程中及时记录相关数据，并对所记录的数据进行详细的分析，提出高强骨料水泥基复合材料的制备和养护方法，并测试其各项相关性能。