摘要:
水泥基復(fù)合材料是以水泥作為主要膠凝材料和基體，通過各種復(fù)合措施制成的高性能無機(jī)材料，如纖維混凝土、高性能混凝土等。由于其具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能和耐久性，因而廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程、建筑構(gòu)件和制品制造等。功能化是水泥基復(fù)合材料近年來的主要發(fā)展方向，不僅促進(jìn)了本學(xué)科發(fā)展，而且通過與其他學(xué)科交叉，賦予水泥基復(fù)合材料更多的技術(shù)內(nèi)涵和應(yīng)用價值。本文簡要介紹功能型水泥基復(fù)合材料的研究進(jìn)展。
水泥基復(fù)合吸聲材料
近年來，水泥基復(fù)合材料在吸聲降噪領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展迅速。采用物理成孔技術(shù)、摻雜技術(shù)、結(jié)構(gòu)堆積技術(shù)和梯度層合技術(shù)等優(yōu)化水泥基復(fù)合材料的表面和內(nèi)部吸聲結(jié)構(gòu)，形成大量開口孔、孔結(jié)構(gòu)細(xì)密且相互連通的水泥基復(fù)合吸聲材料。主要有水泥基塊體吸聲材料和水泥基板狀吸聲材料兩大類。
水泥基塊體吸聲材料通過砌筑直接形成聲屏障，通過對其塊型、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使其吸聲面具有良好的吸聲性能。水泥基塊體吸聲材料背面可加工成各種裝飾面（如劈離、鑿毛等），提高聲屏障的裝飾性能。代表性產(chǎn)品有吸隔聲砌塊、單元式吸聲砌塊、輕質(zhì)陶粒混凝土砌塊、高效吸聲裝飾塊等。由中國建材總院和武漢天博環(huán)保科技發(fā)展有限公司聯(lián)合研制的具有種植缽的環(huán)保型吸聲墻體砌塊，于2003年應(yīng)用于襄樊高速公路武當(dāng)山段聲屏障工程，降噪量大于10dB,同時具有裝飾和種植功能。
水泥基板狀吸聲材料在現(xiàn)場直接拼裝形成聲屏障，其迎聲面形狀、構(gòu)造和表面狀態(tài)均可按設(shè)計要求進(jìn)行優(yōu)化，從而具有良好的吸聲性能。水泥基板狀吸聲材料質(zhì)量較輕，施工方便，特別適用于各類橋梁聲屏障工程。代表性產(chǎn)品有水泥珍珠巖吸聲板、發(fā)泡陶粒混凝土吸聲板、木材泡沫水泥吸聲板等。由中國建材總院和北京泰科立高新技術(shù)有限公司聯(lián)合研制的無機(jī)高效復(fù)合吸聲板將應(yīng)用于深圳輕軌吸聲式疏散平臺工程，目前正在施工。
由中國建材總院主持完成的國家“863計劃”項目《交通路網(wǎng)用水泥基復(fù)合吸聲材料的研究》，于2005年通過原建設(shè)部科技司組織的部級鑒定。研究成果水泥基木梗復(fù)合吸聲材料以木質(zhì)纖維材料構(gòu)架為吸聲主體，通過優(yōu)化內(nèi)部吸聲結(jié)構(gòu)，設(shè)置表面強(qiáng)吸聲結(jié)構(gòu)和吸聲材料---背板空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)輔助吸聲，提高吸聲降噪效果。通過混雜增強(qiáng)、板（網(wǎng)）狀材料增強(qiáng)、界面強(qiáng)化和組成優(yōu)化提高復(fù)合吸聲材料物理力學(xué)性能和耐久性。至今已在數(shù)十個吸聲降噪工程中使用5萬多平方米，顯著改善了大型交通路網(wǎng)的周邊聲環(huán)境。該成果獲2006年度北京市科技進(jìn)步三等獎，2007年獲國家發(fā)明專利。
水泥基復(fù)合保溫隔熱材料
隨著我國建筑節(jié)能工作的全面推進(jìn)，對保溫體系用保溫隔熱材料提出了新的需求，如熱工性能好、性價比高、耐久性好、施工方便，水泥基復(fù)合保溫隔熱材料能滿足這些要求，因此近年來研究與應(yīng)用工作取得顯著進(jìn)展。通過內(nèi)部成孔、摻加超輕集料、優(yōu)化組成與配比等措施，降低水泥基復(fù)合材料密度，賦予其良好的保溫隔熱性能，同時保證基本使用性能和耐久性。主要有泡沫混凝土、保溫砌筑砂漿、水泥-EPS復(fù)合保溫材料等。
近10年來，泡沫混凝土在我國發(fā)展迅速。從原材料、生產(chǎn)工藝與裝備、應(yīng)用技術(shù)到標(biāo)準(zhǔn)，已形成了相對完整的生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)體系。近年來，利用泡沫混凝土中含有大量封閉孔隙，從而表現(xiàn)出良好的保溫隔熱性能的特點，將研發(fā)方向從輕質(zhì)材料和輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料擴(kuò)展到保溫材料，并取得成功。中國建材總院先后研制成功WYC10型泡沫發(fā)生器、CCW-2008型混凝土泡沫劑、FA泡沫混凝土憎水劑、密度為300kg/m3-900kg/m3的保溫隔熱用泡沫混凝土，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《泡沫混凝土砌塊》（JC/T1062-2007），正在制定《屋面保溫隔熱用泡沫混凝土》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。泡沫混凝土已廣泛用于屋面保溫隔熱工程、外墻外保溫工程、地暖隔熱工程、自保溫建筑砌塊和復(fù)合墻體填充材料等。
水泥基墻體屋面復(fù)合保溫材料是中國建材總院承擔(dān)的國家“十五”科技攻關(guān)課題《小城鎮(zhèn)新型建材技術(shù)研究與開發(fā)》的研究成果，2005年通過原建設(shè)部科技司組織的部級鑒定。水泥基墻體屋面復(fù)合保溫材料采用再生膨脹聚苯乙烯顆粒、無機(jī)復(fù)合膠凝材料，增強(qiáng)和改性組分，通過結(jié)構(gòu)和組成優(yōu)化設(shè)計，采用物理成孔技術(shù)、混雜增強(qiáng)技術(shù)、界面強(qiáng)化技術(shù)、增粘保水技術(shù)、摻雜改性技術(shù)等制備而成，具有優(yōu)異熱工性能、物理力學(xué)性能和耐久性。
該成果已實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，先后轉(zhuǎn)讓給國內(nèi)10個省市區(qū)的22家企業(yè)，新材料已在江蘇等13個省市區(qū)的數(shù)百個建筑工程的700多萬平方米墻體和屋面保溫工程中使用，獲直接經(jīng)濟(jì)效益2.2億元，利稅6580萬元，節(jié)約資金1640萬元，回收利用廢棄聚苯乙烯泡沫20.6萬立方米。同時先后獲中國建材集團(tuán)公司科技進(jìn)步一等獎、中建總公司科學(xué)技術(shù)成果獎，并被列為2006年全國建設(shè)行業(yè)科技成果推廣項目。
保溫砌筑砂漿是中國建材總院承擔(dān)的國家“十一五”科技攻關(guān)課題《鄉(xiāng)村建筑用經(jīng)濟(jì)型砌筑材料的研發(fā)與應(yīng)用》的研究成果。該成果利用電廠爐底渣、粉煤灰為主要原料，研制成功干密度小于1100kg/m3、強(qiáng)度達(dá)到Mb5.0和Mb7.5、導(dǎo)熱系數(shù)小于0.25W/（m·K）、抗凍性能D25合格，并具有優(yōu)異的施工性能的砌筑砂漿，是節(jié)能復(fù)合砌塊和加氣混凝土砌筑最佳配套材料。利用保溫砌筑砂漿砌筑墻體，可顯著降低灰縫對墻體熱工性能的影響系數(shù)。
