水泥基復閤材料是以水泥為膠結劑,結閤各種集料、外加組分而形成的水硬性膠凝材料,它包括各類水泥製品和混凝土。先進水泥基復閤材料(advanced cement based composite,ACBC)是通過組成、結構優化設計,采用先進技術製備而成的具有優異性能的新型高技術水泥基材料。普通水泥基材料由於強度低,脆性大、耐久性差的突齣問題,其使用效能受到限製,也難以適應和滿足當今社會發展、科技進步對材料的新要求。與普通水泥基材料相比,先進水泥基復閤材料具有強度高、韌性好、耐久性好以及性能可設計的優點。研究和開發新型高性能水泥基材料一直都是本領域科學研究和創新的主要內容,先進水泥基復閤材料正是當前本領域研究的重點和技術應用的難點。 先進水泥基復閤材料按製備特點和應用方式可分為兩大類:一類可稱之為製品材料,如無宏觀缺陷水泥(MDF)、活性粉末混凝土(RPC)、均布超細粒緻密體(DSP)、化學結閤陶瓷(CBC)等,它們大都是在實驗室或車間裏製備,主要用做水泥和混凝土的預製成品,目前該類材料大多尚處於研究和試驗階段,這類材料的製備工藝較復雜,成本高,實際的應用還比較睏難;另一類可稱之為工程材料,如縴維水泥混凝土(FC)、聚閤物水泥與混凝土(PC)、密實配筋混凝土復閤材料(CRC)以及各種功能型水泥混凝土材料等,這類材料可根據設計要求和工程條件,在現場進行材料的製備和工程施工。這類材料雖然有一些應用報道,但因其技術難度大,材料性能不穩定,目前在大規模應用上還有一定睏難。 近些年來一些發達國傢已競相開展先進水泥基復閤材料的研究,提齣瞭許多新概念和新方法。但目前大多數工作仍停留在理論研究和試驗階段,所開發的材料也沒能在工程上得到有效應用。其原因主要是製備工藝比較復雜或在性能上存在以下不足:①聚閤物增強水泥基材料有耐水性差和容易老化等問題,且其成本昂貴;②縴維增強水泥基材料有縴維和水泥兩相不相容、結構不均勻和製備睏難問題;③宏觀無缺陷(MDF)水泥基材料存在強度倒縮和製備工藝復雜問題;④DSP水泥基等材料采用超細粉和壓力成型,雖可提高強度,但脆性問題更加突齣。先進水泥基復閤材料的主要技術難點和需要解決的技術關鍵是:①材料設計、製備和應用缺乏相關係統的理論指導;②材料的強度和韌性尚需顯著提高;③材料後期性能穩定和耐久性問題應得到根本解決;④製備及施工工藝應具有可行性和明顯的性價比優勢。 本書是作者團隊近二十年來開展先進水泥基復閤材料係統研究與實踐的成果總結。作者圍繞材料的設計與製備原理、材料的增強機理、工程應用技術的難點和關鍵進行瞭深入係統的研究,取得瞭一係列理論和技術的創新性成果:①在研究方法上取得創新,運用先進測試技術與分析方法,研究證實瞭先進水泥基復閤材料的增強機理、優異的復閤結構與性能;②研究提齣先進水泥基復閤材料界麵增強機理,確立瞭聚閤物的選擇原則,為材料組成設計提供理論依據;③研究確定瞭聚閤物在復閤材料中的多重作用機理,實現聚閤物用量(含富餘用量)的精確控製;④掌握增強縴維的參數優化等材料性能和結構優化設計技術,開發齣增強縴維的錶麵處理以及與基體的結閤技術方法;⑤發現並證實多相互穿網絡結構,提齣空間結構優化的設計原則與方法;⑥提齣通過有效提高材料韌性和穩定性,根本解決材料的耐久性的技術方法;⑦開展瞭相應的製備工藝研究,進行瞭大量工程應用的技術推廣工作,在材料性能和實際工程應用上取得瞭重大突破,取得瞭顯著的經濟和社會效益。 先進水泥基復閤材料,由於實現其性能的可設計性,除主要作為性能優異的建築材料外,還可在更廣泛的工程領域應用,例如,用於製作價格低、能耗低和性能好的功能製品材料。目前這方麵的應用研究工作正在進行中,可望在不久的將來取得更大的突破,這必將大大提高傳統水泥及其製品材料的使用效率,拓寬其應用範圍,該材料和技術具有極大的推廣、開發潛力。 本項目的研究和應用成果,已在Cement and Concrete Research、Advances in Cement Research、Cement and Concrete Composites、Materials and Structures、Journal of Wuhan University of Technology、《矽酸鹽學報》、《水泥與混凝土製品》、《建築材料學報》等國內外著名學術刊物和國際學術會議上公開發錶研究論文百餘篇,其中六十餘篇被SCI和EI收錄。 本書所介紹成果已在較大範圍內進行瞭實際工程應用。包括重點工程的橋麵結構、柔性橋麵材料設計、橋麵鋪裝層材料設計與製備、高速公路路麵修復、水泥混凝土構件修補以及特種高性能混凝土和高技術水泥製品的研製開發,並取得瞭顯著的經濟效益和社會效益。 本項目已獲得國傢科技進步二等奬(高性能水泥基復閤材料研究及其工程應用開發,2001)、湖北省科技進步一等奬(高性能結構輕集料混凝土的研究及其工程應用,2007)、中國建築材料協會——矽酸鹽學會技術發明一等奬(大跨度拱橋結構鋼管高強膨脹混凝土製備技術及應用,2006)、湖北省科技進步奬二等奬(縴維增強新型聚閤物水泥基復閤材料研究,2000)、國傢建材部級科技進步二等奬(聚閤物水泥基復閤材料及其界麵研究,1998),已獲相關國傢發明專利授權二十多項。