超高韧性水泥基复合材料专利（高耐久性混凝土技术）

超高性能混凝土的应用

超高性能混凝土（以下简称UHPC）是近三十年内发展起来的一种新型水泥基复合材料，具有超高的力学性能和耐久性，并兼具良好的韧性、黏结性能和抗冲击、抗疲劳性能。近年来，随着UHPC制备技术的不断成熟，其性能的优越性逐步被大众认知，UHPC成为混凝土领域的研究热点，广泛用于结构、装饰、加固、快修、铺装、接缝填注等。但由于其成本较高，现阶段国内外UHPC的应用技术研究与试点工程主要停留在桥梁工程、建筑外墙装饰工程以及少量既有混凝土建筑的维修加固工程。许多专家学者积极探索UHPC在建筑结构工程中应用的可行性，其中，装配式建筑领域的应用备受关注。

从UHPC的分类出发，分析UHPC在装配式建筑领域的应用前景，在此基础上提出装配式建筑用UHPC的质量控制指标体系，以期推动UHPC在装配式建筑领域的应用。

1.UHPC分类

根据对UHPC应用现状的调研，UHPC的主要应用工程类别及部位如下：

（1）桥梁工程，包括现浇桥面铺装、桥梁湿接缝、预制桥面板、桥面铺装、预制箱梁；（2）建筑工程，包括建筑外墙装饰板、小型预制构件（楼梯、阳台）、装配式预制构件节点连接；（3）市政工程，包括预制盖板、预制综合管廊、基础设施结构加固等。

综合UHPC用途与原材料组成体系的不同，将UHPC分为结构类UHPC和装饰类UHPC，见表1。

2.UHPC在装配式建筑中的应用

2.1 建筑外墙装饰

UHPC用于建筑外墙装饰是UHPC最重要也是最为广泛的应用领域之一，包括镂空幕墙、遮阳板、三明治保温墙板、干挂或湿贴装饰面板等。UHPC以其超高强度、超高韧性和超高耐久性，使其能够在满足结构承载力的要求下，减少结构横截面的尺寸，做到轻质薄壁，让建筑设计师可以突破材料的束缚，设计出轻盈优美的结构外形。以法国马塞Marseille圣让港的欧洲和地中海文化博物馆（以下简称MuCEM）为例，其镂空围护幕墙由UHPC建造而成， *** 精美。精致华丽的花纹体现了地中海文化和手工艺的悠久传统，同时也突出展现了超高性能材料在建筑装饰领域优越的综合性能和巨大的应用潜力。

请介绍下反超高

超高和反超高，是交通路线的问题。超高是比正常横坡坡度更大，反超高是指横坡与正常坡度相反。超高和反超高的实际意义在于：行车在弯道时，弧线外侧线路比内侧要长，行车有个离心力往外侧方向，所以弧线外侧应该比内侧高。这样才能保证行车的安全。

扩展资料：

反超高受横向力或离心力作用会产生滑移，为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力，保证列车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡 。

超高韧性水泥基复合材料名称由来、分类、基本性能、材料设计 *** 及其在实际工程中的应用情况。在基本性能部分， 详细地介绍超高韧性水泥基复合材料高于混凝土的受压变形能力、在直接拉伸荷载作用下表现出显著的准应变硬化特征和产生多条细密裂缝的能力。

而且在弯曲荷载作用下表现出的超高韧性和产生多条细密裂缝的能力、在剪切荷载作用下表现出具有明显延性特征的破坏模式、与钢筋的变形协调性能。

公路超高图怎么看

一般平曲线超高方式有三种，用得多的是以内边轴旋转进行超高的多。先是路肩进行，从-3%到-2%，再是在缓和段上外弯进行超高渐变，到HY点进入全超高，然后再又返回到超高渐变，到复原。

超高指的是列车在圆曲线上行驶时，受横向力或离心力作用会产生滑移，为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力，保证列车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡 。

进展与应用

超高韧性水泥基复合材料名称由来、分类、基本性能、材料设计 *** 及其在实际工程中的应用情况。在基本性能部分， 详细地介绍超高韧性水泥基复合材料高于混凝土的受压变形能力、在直接拉伸荷载作用下表现出显著的准应变硬化特征和产生多条细密裂缝的能力。

在弯曲荷载作用下表现出的超高韧性和产生多条细密裂缝的能力、在剪切荷载作用下表现出具有明显延性特征的破坏模式、与钢筋的变形协调性能。

道路的超高和加宽应怎样设置？

一般都是用线性（等比例）进行加宽和超高。

超高韧性水泥基复合材料的抗压强度可在 20~60 MPa之间进行有效的调整，对应弹性模量在 12～21 GPa范围内变化，超高韧性水泥基复合材料还具有良好的抗冻融性能和良好的抗碳化性能。

将其用作修补材料能够与原有旧混凝土发生良好的黏结，用作混凝土结构永久性模板可以对混凝土裂缝进行有效地无害化分散，从而极大地提高结构的耐久性。

ECC 的工程应用前景：

超高韧性水泥基复合材料具有几百倍于混凝土的拉应变能力，无论是在拉伸还是弯曲荷载作用下都具有显著的应变硬化特性，即使是在剪切荷载作用下也可表现出明显的韧性特征，在压力荷载作用下具有较混凝土高的变形能力。

它具有优异的裂缝控制能力，通过产生稳定的多条细密裂缝将裂缝宽度控制在很细的范围内，它具有非常高的断裂能，具有对缺口的不敏感性，具有与钢筋的变形协调性。

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纳米技术是当今世界研究和开发的热点。纳米是长度的计量单位，为1m的十亿分之一，人们把颗粒直径小于100纳米(nm)的粉粒 *** 体称为纳米微粒。纳米微粒是1984年德国的H·Gleiter首先提出的，开创了人类利用纳米技术的先河。纳米微粒是一种新物态，只有在电子显微镜下才能观察到颗粒形态。纳米微粒较常规的微粒材料具有特异的物理、化学性能。将纳米SiO2应用于涂料、防水卷材、胶粘剂等建材产品，可制得具有高性能的新产品。

近年来，我国一些单位也积极开展纳米技术的开发工作，并取得了一些可喜的成果。浙江省舟山明日纳米材料有限公司继1997年成功地开发出高新技术材料——纳米二氧化硅之后，近年又将纳米技术应用于防水材料中，成功地研制出纳米二氧化硅改性彩色防水卷材。并大幅度提高了防水卷材抗紫外线、热老化性、弹性、强度及韧性，改善了防水卷材耐候性差、易老化、不易着色、多为黑色等缺点。产品各项理化指标均达到或优于三元乙丙卷材，其造价成本也不高，且有多种色彩，这将从根本上改变黑色卷材一统天下的格局，使城市面貌更加绚丽多彩。

北京市建材科学研究院通过与国内院校紧密合作，用纳米材料技术研制成功具有高耐老化性能的彩色氯化聚乙烯(CPE)防水卷材，其各项主要物化性能达到了黑色三元乙丙防水卷材的性能标准。浙江丽水金地亚纳米材料有限公司已于1998年研究和生产MOD纳米高性能无机抗菌剂系列产品，对常见的大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉菌、青霉菌等具有强大的灭菌功能，灭菌率可达99％以上。纳米材料还可用于陶瓷、塑料、水泥、涂料、玻璃、木材、金属等材料及各种抗菌制品的生产。

二、有机、无机复合、共混技术

目前代表新材料革命的重要发展方向的“复合技术、共混技术”，是各国重点研究开发的方向之一。所谓有机、无机复合共混技术是将有机、无机材料在一定条件下，按适当的比例进行复合混合后经过一定的工艺条件有效地将几种基料的优良性能综合起来，从而得到性能优良的复合材料。有机、无机复合共混技术研究开发领域很广泛，现以高强度的水泥复合材料和复合型外墙涂料为例介绍如下：

1．MDF水泥基复合材料。

MDF水泥基复合材料的研究和制备是当前国际前沿研究课题之一。MDF水泥基复合材料其力学性能大大高于普通水泥混凝土性能，如抗折强度由普通水泥的5MPa提高到200MPa，抗压强度由50MPa提高到300MPa，扬氏模量提高到50GPa，其断裂韧性值达3MPa· M1／2。此外还具有良好的介电、电磁屏蔽、低温、声学、耐热、耐蚀和抗渗性等性能。其加工性能也特别之好，MDF水泥基复合材料在其硬化前犹如面团，常温下可塑性极好，可挤、轧、压等，极易制成板、棒、管或模压成各种复杂形状制品。在众多工业领域可望代替金属、陶瓷或有机高分子材料使用。如在建筑材料中，可用作承重楼板、天花板、隔板、装饰板、装饰瓦片等等。

NDF水泥复合材料是1981年英国帝国化学公司(ICI)的Birchall等人发明的。由于这种材料具有一系列优异的性能引起了世界科技界及产业界的广泛关注，都相继投入人力物力开展研究。到目前为止，投入市场较好的产品有：一是日本的Ube公司的“Mirrorgrace”牌室内装饰墙面砖、二是我国湖南建材研究设计院推出的计算机机房抗静电材料；

2．高强度有机／无机复合材料“Kvatone”。

高强度有机／无机复合材料“Kvatone”是日本某一公司的研制成果。它是以高炉水碎炉渣和粉状二氧化硅等无机材料与高分子化合物，按一定比例混合后，经成型加养护固化等工序而制成。其弯曲强度高达80MPa，比普通水泥混凝土材料的弯曲强度高10倍以上，且在耐火性、耐水性和耐冻害性等方面也显示了优良性能。

3．EAS有机／无机复合型外墙涂料。

以环氧改性丙烯酸酯乳液(EA乳液)与硅溶胶复合物为基料，加入适当的颜料、填料、助剂和水，经混合反应而制得的复合型外墙涂料，具有耐污染、耐水、耐老化、表面硬度高、耐酸碱等优良性能。这种复合型外墙涂料被认为各种省能源、无公害的建筑涂料中最有代表性的一种，是很有发展前途的建筑外墙涂料。

三、二氧化钛光催化技术

近年来，国内外科学工作者研究发现，二氧化钛(TiO2)光催化材料具有净化空气，杀菌、除臭、表面自洁等特殊功能，可用来生产空气净化建材、抗菌灭菌建材、除臭和表面自洁建材等。

1．空气净化建材。

(1)净化空气中的有机物。

利用TiO2光催化剂在光照条件下可将空气中的有机物(如烯烃、醇、酮、醛、芳香族化合物、有机酸、有机复合物等)分解为CO2、H2O和相应的有机酸。如采用玻璃、陶瓷、塑料、金属等为载体，在其表面上涂敷TiO2光催化薄膜，在紫外光或可见光的照射下，能使空气中的水分和氧气转化为活性氧自由基，然后这些游离的自由基能有效地使挥发性有机物转化成无害的CO2、H2O、HNO3等，这些成果已开始应用于居室、办公室的空气净化。

TiO2光催化降解气相有机物的反应通式为：（详见《新型建材信息》2001.2期第33页）

(2)净化空气中的氮氧化物。

汽车、摩托车尾气及工业废气等都会向空气中排放NOx等有毒气体。空气中较高浓度的NOx严重影响人体健康。通常在交通密集区、两旁有高大建筑物的狭窄街道、高速公路、地下停车场、隧道、都市商业区等是NOx最容易富集的场所。为去除、分解这些场所的氮氧化物，可利用TiO2光催化剂的高活性，和空气中的O2可直接实现N0x的光催化氧化：（详见《新型建材信息》2001.2期第33页）

据报道，日本已利用氟树脂、Ti02光催化剂等为原料，开发出来的光催化薄板，置于污染严重的场所，如挂贴在建筑物的外墙上，或高速公路隔音壁上，利用太阳光可有效去除空气中的N0x，12小时后去除率可达90％，薄板表面积聚的HN03可由雨水冲洗，不会引起光催化活性的降低。

(3)除臭气建材。

空气中恶臭气体主要有含硫化合物，如硫化氢、二氧化硫、硫醇类、硫醚类等；含氮化合物，如胺类、酞胺等；卤素及其衍生物，如氯气、卤化烃等；烃类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等；含氧的有机物、如醇、酚醛、酮、有机酸等。采用TiO2光催化剂吸附的这些气体，经紫外光照射气体分解后，又可恢复其新鲜表面，吸附能力依旧不受影响。据报道，日本三菱制纸公司已利用TiO2和无机粘着剂复合开发出光催化薄板，可有效去除乙醛、甲硫醇、醚、硫化氢、氨三甲胺等臭气。

(4)保健杀菌建材。

过去常用的杀菌剂是铜、银等金属及其氧化物。银、铜等金属离子能使细胞失去活性，但细菌被杀死可释放出致热和有毒的组分，如内毒素，它是致病物质，可引起伤寒、霍乱等疾病。而近来研究发现，Ti02光催化剂是一种很好的杀菌剂，它不仅能有效杀死细菌，而且还能同时降解由细菌释放出的复合物。因此，在医院病房、手术室以及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，安放有TiO2催化剂可有效杀死大肠杆菌、黄色葡萄糖菌等有害细菌，防止感染。

(5)表面自洁建材。

TiO2光催化材料不但是一种重要环境净化材料，而且是一种良好的表面自清洁材料。汽车挡片玻璃，窗用玻璃、玻璃幕墙，可以有效地防止镜面结露。附着在其表面的污物，借助风力、水淋冲力或自重心作用力，剥离下来，达到自洁。

四、稀土技术

稀土元素由于其特殊的原子结构和优异的特性，在建材领域中，目前已在抗菌陶瓷、发光建材等产品中获得了重要成果。 1．用稀土技术生产保健抗菌釉面砖。

中国建材科学研究院利用稀土激活技术研究成功保健抗菌材料，并获得了国家专利(专利号：66146477)，并在广东佛山园林陶瓷厂，采用该项专利生产出保健抗菌釉面砖，其抗菌功能、红外辐射性能等技术性能优于国外同类产品水平。

2.用稀土生产特种发光材料。

稀土材料经高温、高压激化处理制成一种无毒、无放射性的特种发光材料。这种发光材料吸收阳光或其他散射光后，本身吸蓄光能后发生活化，从而发出强光，发光时间长达12小时以上，并且发光性能可重复再现，维持发光效果长达15年。这种发光材料可以掺入到油漆、树脂、塑料、涂料、人造大理石、陶瓷等材料中，制成你所需要的发光材料，如夜光涂料、夜光石膏天花板、夜光瓷砖、夜光大理石、夜光塑料制品、夜光玻璃钢制品、夜间低亮度照明走廊、安全门、电器开关等等。

五、气凝胶技术

气凝胶是一种结构可控的纳米多孔轻质材料，它具有纳米结构(孔洞为1—100nnl，骨架颗粒为l—20nm)、大比表面积(更高可达800～1000m2／g)、高孔洞率(可高达80％～99．8％)等特点。这些奇异性能使之在能源；环保、建筑等很多领域具有极大的应用潜力。气凝胶具有极低的固态热传导，以及气态热传导。它在常温常压下热导率仅为0．013W／(M·K)，是所有固态材料中隔热性能更好的一种。气凝胶这些优异的保温隔声性能，有可能发展成为21世纪环保型高效保温隔声轻质新型建材。

气凝胶在90年代成为全球的研究热点。目前，美国、日本、欧洲诸多国家以及美国的NanopOre公司、Aerojet公司以及德国的BASF公司、Hoechst公司也正在开展气凝胶的商业应用研究。

我国同济大学波耳固体物理研究所于90年代初在国内率先开展了气凝胶的研究工作，经过近8年的努力，已在SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、有机气凝胶、碳气凝胶、多组分气凝胶、超低密度气凝胶以及多种掺杂气凝胶的制备、结构控制、性能测试及其应用方面积累的较为丰富的经验，此外，中科院物理与化学所、山西煤化所、南京大学、中国科学技术大学、国防科技大学、武汉大学、大连理工大学等也于近期开展了气凝胶方面的研究工作。

六、功能薄膜技术

随着高分子薄膜、真空喷镀技术等的发展，近年来美、日、以色列等国家相继研究和开发了多种具有特殊功能的薄膜，现介绍其中代表性的几种：

1．玻璃功能膜。

玻璃功能膜是美国科特玻璃功能膜公司推出的产品，它是采用基体染色、真空蒸发镀膜、真空磁控溅射镀膜，夹层层压等工艺制成。它贴在玻璃表面，能使普通浮法玻璃转变成具有高性能的玻璃。它能有效地改变玻璃的采光值和其他物理性能。如可调节玻璃对可见光5％～90％的透射率，可以阻挡99％的太阳紫外线和79％的太阳能。窗玻璃使用这种膜粘贴后，能保存室内能量，节省室内制冷制热费用，减少因太阳光照射对室内物品的破坏，还可以起到阻隔窗外直观的作用。玻璃功能膜有多种不同颜色的产品，采用不同颜色的产品，可以起到美化建筑外观的作用。此外，贴有功能膜的窗玻璃，还能有效保护人们不受玻璃意外炸裂时的伤害。这种功能膜已由秦皇岛玻璃工业研究设计院科技实业公司作为中国的销售总 *** 开始进入中国市场。

2．哈尼塔安全防护膜。

哈尼塔安全防护膜是以色列研制的。这种薄膜薄如纸，透明如玻璃。它是以塑料薄膜为基材(基片)，采用高精度金属喷镀技术而制成，这种防护膜具有高强度的粘着力、抗张力、极强的耐久力和耐磨性。这种膜贴粘在住宅窗玻璃上，铁锤也砸不透、用五四手枪的子弹也穿不透，具有良好的防盗、防火、防弹等功能。更为神奇的是，它具有非常好的隔热、保温、节能等性能。经测试，可降低通过窗户的热传导总量的40％左右，阻挡93％～99％的紫外线。在－70℃～150℃之间使用，其物理和化学性能稳定，使用寿命可达10年以上。这种安全防护膜已由沈阳圣塔建筑安全防护材料有限公司在中国独家代售。

3．低温辐射电热膜。

低温辐射电热膜是美国开发的一种高新技术产品。是采用可导电的油墨印刷在柔软的聚醋膜之间，形成的电阻式加热片。以低温辐射电热膜为发热体，以电力为能源，并配以独立的温度控制装置，形成的独特闭路供暖方式，是锅炉供暖的换代产品，是供暖领域的一场革命。这一供暖系统具有节约能源、不用水、不占地、无污染、无噪音、使用寿命长，可恒温控制室温、无需维修、温暖舒适等优点，使用时，把该电热膜安装在天棚上、墙壁中、地板下的绝热层与装饰层之间，利用红外线辐射热进行供暖。它不单纯加热空气，而且使周围密实物体(如墙壁、家具等)首先吸收能量，然后由这些物体散发辐射热来自然均匀地提高室内温度，电热膜可在潮湿环境下工作，并且能够承受－40℃～100℃的环境温度。

这种电热膜供暖系统已于1994年由黑龙江省哈尔滨来斯实业有限公司、北京人元电子设备有限公司引进，并已于哈尔滨、北京、保定等地推广使用，截止1999年11月，已投入使用面积30万�，目前正在施工的面积50万�。取得良好的社会效益和经济效益。据北京人元电子设备有限公司测算：以北京地区推广使用300万�电热膜供暖系统为例，可为北京市节约相当数10个昆明湖大小水量的生活用水；为北京市节约5～10万�的锅炉房占地，可新建20～30万�的经济适用房，减少750tS02、4248tCO2、150t粉尘，21000t灰渣的排放

加什么水泥才有很好的弹性?

超高韧性水泥基复合材料(又称“弹性水泥”、“可弯曲的水泥”)