智能水泥讲解 - 修订版

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1、智能水泥高分子112北5#A309宿舍楚志伟 郜彭阳(讲) 付域水工水泥地热水泥发泡水泥 特种水泥 土木工程结构在使用过程中出现损伤、疲劳或遭遇突然的灾害，造成财产损失、危及人的生命，近几年国内外都有这种不安全性的报导。这种不安全性能否预报，引起了相关科技专家的思考、探索和研究。工程理论研究所在进行光测力学的研究中，可以解决构件表面上位移、应力和应变的光学检测。在实际工作中，不断需要对构件内部进行检测，且由表及里的检测是很困难的，曾考虑用光导纤维和光时域反射计埋入构件内部的技术和方法来检测，但由于条件苛刻而无法进行。而由表及里的检测一直铭记心中，由此受到启发。在混凝土中掺入某种导电材料，使其具

2、有智能功能称为智能混凝土。包括智能水泥混凝土和智能沥青混凝土，即不仅具有原来承受荷载的能力，还具有传感的作用。智能材料和结构的研究内容非常丰富，需要与材料学、物理学、化学、力学、电子学、人工智能计算机等许多前沿科学的高科技交叉、渗透和综合，这具有广阔的应用前景，将产生巨大的经济效益。开始对智能水泥混凝土进行实验研究，并得到其电阻率随荷载变化而变化的实验规律。 智能沥青混凝土实验，首次得到其电阻率随荷载变化而变化的关系。通过网上检索，了解到美国布法罗大学研究人员关于智能水泥混凝土的简要报导，这方面在国内外尚无其它任何研究报导。 通过大量实验研究获得智能水泥混凝土的电阻率随应力变化曲线，并从导电机

3、理做了初步阐明。智能水泥混凝土不仅可用作结构材料，而且可用作智能材料，可制成新型的传感器。智能水泥混凝土可应用于土木工程结构的实时和长期监制以及损伤评价；检测车重、车速；作电磁屏蔽材料；电热元件等。美国发明智能水泥路面自动测车速车重 高速公路上的载重汽车称重站可能终将变为“遗址”它们正在被一种“智能水泥”地面所代替。这种地面能够辨别出从它上面开过的每一辆车的重量和时速。美国纽约州立大学的研究员德博拉D . L.邱格解释道, 这种加人炭素纤维制成的水泥随着所受压力的改变而改变其本身的电阻, 所以, 当一辆卡车从智能水泥上开过时, 路面所承受的压力增加, 电阻也相应变化。在汽车时速高达8 8k m

4、/h , 路面应力达10 k g / cm3的情况下, 其测量精度仍可保持在2% 以内。智能水泥与其它种类的高速公路传感器一样,能够把它的电子读数传输给监测站。虽然智能水泥比嵌人式传感器的造价便宜得多, 但是它仍比普通水泥贵30 %。不过它抗干缩性、抗冻性与抗热性方面都胜过普通水泥, 因此裂缝较少, 使用寿命更长。水泥建筑物地震 日本研制成功了一种新型的水泥。它的韧性相当好, 耐冲击, 可以弯曲, 也可象金属材料一样用普通车床进行切削加工。据报道, 这种水泥是在原普通硅酸盐水泥中添加一种水溶性聚合物, 如聚丙烯酞胺 , 使水泥粒子能够相互滑移, 并融合在一起。当聚合物干燥时, 已使颗粒的排列更

5、为紧密, 从而改善了普通硅酸盐水泥由于有空隙而造成的脆弱性质。据测量, 和传统的硅酸盐水泥相比较, 它的抗张和抗压强度提高了10 倍。若把它绕制成弹簧, 它能抗30 0 磅的张力。若用尼龙纤维增强这种水泥, 它能比普通水泥耐受1 0 0 0 倍冲击力。甲前国外已有许多领域尝试用它来取代塑料制品和金属产品如果成本可以降低，建筑物像轮胎一样，有高弹性，但又不会老化那么快。你懂得！ 学好高分子才是硬道理！ 水泥加水拌合后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆，同时产生水化，随着水化反应的进行，逐渐失去流动能力到达“初凝”。待完全失去可塑性，开始产生结构强度时，即为“终凝”。随着水化，凝结的继续，浆体逐渐转

6、变为具有一定强度的坚硬固体水泥石，即为硬化。可见，水化是水泥产生凝结硬化的前提，而凝结硬化则是水泥水化的结果。水工水泥（hydraulic engineering cement） 水工水泥是指专门用于大坝工程、海工工程、及常年与侵蚀介质，尤指硫酸盐介质接触的地下或水工程等的水泥。 按照其作用特点水工水泥可分为两类：一是低水化热水泥，包括中热硅酸盐水泥，低热硅酸盐水泥，低热矿渣硅酸盐水泥，低热粉煤灰硅酸盐水泥，低热微膨胀水泥以及以硅酸二钙为主要矿物的高性能低热硅酸盐水泥；二是抗硫酸盐侵蚀性较强的水泥，即抗硫酸盐水泥。前者主要用于大体积混凝土工程，如大坝，高层建筑底层楼板等；后者主要用于长期与硫酸

7、盐溶液接触的混凝土工程，如铁路隧道，海港码头，地下人防等工程。 从技术性能看，水工水泥的3d和7d水化热明显低于同标号的通用硅酸盐水泥，早期强度相应的降低。这完全是适应水工大体积混凝土的特点而特制的。众所周知，对于大坝等大体积混凝土而言，由于其内部处于绝热状态，水泥水化放出的的热量在混凝土内部积蓄，致使坝体内部温度升高，一般可达20-25c或更高，致使混凝土内外温差加大而产生拉应力，造成混凝土开裂，从而直接影响到工程质量和大坝的安全。为此，施工在采用合理施工工艺和温控措施的同时，强调使用水化热低的水工水泥。地热水泥应用时代背景 正随着工业和技术的发展,对于能源的开发和利用日益加速。由于石油已不

8、能满足需要,许多国家都在积极研究和开始利用太阳能、地热能、合成天然气能和氢能等。在开发海洋资源的同时,正在积极研究利用地热能。在地下30004000米的超深度地热井中,可以得到天然气和热水。而地热井的开掘和建筑需要具有特定性能的水泥地热水泥。地热水泥使用于地热井和岩石之间的地热环境,温度在250360,压力达500大气压。施工时往往采用泵送法,所以水泥浆在凝结和硬化过程中必须具有一定的强度和变形性能。特种水泥超轻特异水泥带有减水剂的水泥导磁水泥发泡水泥粘贴水泥 医用水泥 国外研制了一种不同于建造房子用的普通水泥的特种水泥。这种水泥被称为“医用水泥”,它是一种可塑性特别强的特种水泥。要是有人牙齿

9、被蛀坏了,医生便可用这种水泥来填补。磷酸钙骨水泥的研究与发展源自于材料领域与牙医领域，1987 年前后由美国牙科医生发明。由于磷酸钙水泥之水化产物的化学组成与人体骨骼成分相同，故应用于人体内部时不会产生毒性与排斤等不良反应。其中羟基磷灰石材料已作为一种优良的人工骨置换材料在临床得到大量的应用。上海第二医科大学附属九院采用磷酸钙、碳酸钙和磷酸氢钙为起始料，经高温固相反应合成的羟基磷灰石和-磷酸三钙组成的骨质材料压缩强度可达2 496MPa， 并进行了短期生物性能试验及体内骨种植试验，证实磷灰石骨水泥具有良好的生物相容性和骨组织结合性。目前，磷酸钙水泥被视为外科手术用的水泥，应用领域以牙医、骨科、