【摘要】通過對內摻水泥基滲透結晶型材料（簡稱CCCW，下同）的水泥機敏材料若干性能研究現(xiàn)狀進行分析，得出在水泥漿體中加入CCCW材料后能夠顯著改善密實其內部結構的微裂紋，提高了自身強度和密實度，同時它的加入對水泥機敏材料的電學性能、電阻率改變等壓敏性能指標的改善也是有目共睹的。

【關鍵詞】CCCW;碳纖維;水泥機敏材料

1.水泥基滲透結晶材料的研究論點

CCCW材料在工程使用中是以普通硅酸鹽水泥為載體，選用精細的石英砂為骨架，加入加拿大凱頓公司生產的特殊活性化學物質混合后得到的一種新型剛性防水材料。該材料是無機的剛性的防水材料，它會在水泥漿中形成結晶體，能夠有效密封住物體表面微小開裂帶來的滲漏問題，后期還不易老化，一旦晶體表面干燥，多年后遇水仍能激活水泥漿體，產生新的晶體繼續(xù)密實封閉微小孔隙，因此具有獨特的自我修復能力，所以說CCCW材料的加入對混凝土的強度、抗?jié)B性等指標有很大的改善作用。多數(shù)研究結果[1-2]表明該材料的加入能夠使混凝土強度提高了20%-30%左右，混凝土的抗?jié)B性能可以提高一個等級。

混凝土結構體的開裂問題是個世界性的大難題，許多國家的建筑物都會遇到結構體的開裂，結構物開裂帶來的滲漏現(xiàn)象是個非常棘手的問題。CCCW防水材料具有難以置信的二次防滲透破壞能力、與普通混凝土優(yōu)良的相容性能力，它加入混凝土結構體中雖不能完全治愈裂紋寬度大小，但對于降低結構體裂縫繼續(xù)增高趨勢具有顯著成效。根據(jù)研究表明CCCW防水材料確實能夠產生大量具有閉孔作用的顆粒結晶體，這些微小顆粒結晶體對混凝土防水作用到底有多大，目前在防水界材料研究中存在爭論，不過這些爭論主要針對微小顆粒結晶體滲透深度的說法不一。有的研究表明只要水對混凝土結構體表面的侵淫到什么深度，那么認為滲透結晶體達到的深度就有多深。

綜上所述，水泥基材料本質上是一種多孔性材料，其抗?jié)B性主要與其密度和內部孔隙的大小和構造有關。CCCW材料的加入能夠讓水泥體的抗?jié)B透性能提高，能夠使水泥基基體材料的粘結力變強，且該材料綠色環(huán)保、施工簡易等特點，目前廣泛應用于地下工程、橋梁工程、蓄水工程等結構中，業(yè)界人士普遍認為防水效果優(yōu)良。那么該材料的防水優(yōu)越性能的影響因素有哪些呢？本人認為控制好水泥基體材料的水灰比、水泥用量、CCCW的摻量這些因素，就可大大提升結構體的防滲性能，水灰比不能太大，否則多余的水分蒸發(fā)后留下很多小孔道，特別是當水灰比大于0.7時，材料的抵抗水壓力滲透性能大幅降低。同時制作的質量和養(yǎng)護條件也是提高滲透能力的重要指標，如果振搗不密實、澆水養(yǎng)護不足也會嚴重降低基體的抗?jié)B性能。由于CCCW防水材料優(yōu)良的防堵結合的特性，業(yè)界人士認為它的防水功效雖不至于在防水界有天降神兵架勢，但卻優(yōu)于普通的防水材料，已是一個不爭的事實，它的重復使用率必將愈來愈高。

2.國內外有關機敏材料電學性能的研究現(xiàn)狀及應用

上世紀末，國外的研究學者大量實驗發(fā)現(xiàn)，水泥粉末加水拌和后形成的凈漿試樣中摻入PAN基碳纖維后，能使試樣的抗沖擊韌性與抗疲勞性能提高不少。接下來學者們嘗試往水泥砂漿試樣中加入天然砂，由于砂漿試塊的抗壓性能本身較高，隨著機敏材料碳纖維的加入，進行的研究結果進一步發(fā)現(xiàn)碳纖維水泥砂漿試樣的抗拉強度、抗?jié)B性能均具有較高的改善，且壓力作用下的導電效果非常顯著。業(yè)內人士西安交大的王秀峰教授團隊[3]是國內這方面研究的佼佼者和權威人士，他研究了碳纖維增強水泥復合砂漿的導電性及壓敏性能，他認為在該砂漿中加入適量的碳纖維后，砂漿試塊的導電率將大大增強，電阻率則大大降低，外力作用下該試塊的電阻率會隨應力的變化呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，其研究成果得到了業(yè)界高度認可。

由于碳纖維機敏材料的比重小，強度高（即比強度大），偏向于輕質高強型材料，因此它的自身重量的減輕，就可以應用在建筑物外墻裝飾中。據(jù)調查查明從上世紀90年代開始，鋼結構架體尤其是高層建筑的外墻面大量使用了碳纖維機敏材料。隨著國外市場的廣泛使用，在水泥凈漿和砂漿材料的研制成功基礎上，近些年來我國也開始了在普通混凝土中加入一定質量分數(shù)的碳纖維制成機敏混凝土的有關研究工作。例如國內知名211武理工大學的李卓球教授團隊經過多年的努力研究提出了碳纖維混凝土的力學特性和電學特性效應。李教授名下的博士生學生孫明清等人繼續(xù)攻克難關，系統(tǒng)地研究了碳纖維機敏材料的電力學性能，具體表現(xiàn)在：研究了力電效應與壓阻力效應的耦合關系，研究了碳纖維含量對機敏混凝土穩(wěn)定性的影響。重大李長太教授團隊、韓寶國團隊研究了碳纖維機敏材料的導電—壓阻特性曲線分部圖形，結果發(fā)現(xiàn)：在碳纖維摻量為水泥質量分數(shù)的1%——1.5%時，最開始分部壓阻特性圖形毫無規(guī)律可言，后期其壓阻特性的穩(wěn)定性隨著碳纖維量的變化呈正態(tài)分布;而摻量》水泥質量分數(shù)的1.5%時，壓阻特性會變差再次出現(xiàn)規(guī)律性減弱的現(xiàn)象。

結論：CCCW防水材料雖然因自身具備自我修復微裂紋的能力，應用前景尚可。但是其內摻在水泥機敏混凝土中還存在若干性能研究比較模糊、不夠明確具體，主要表現(xiàn)在：（1）碳纖維在分散劑和消泡劑的聯(lián)合攪拌過程中，分散性能到底如何，其評價標準還不清楚;（2）內摻CCCW的碳纖維增強水泥混凝土材料的制作工藝還不夠成熟，電阻測試時電阻變化率離散性較大;（3）國內外若干文獻闡明了碳纖維在水泥基和砂漿基中的研究比較多，在此等基礎上加入天然的碎石或卵石粗骨料制備成的機敏混凝土的有關性能研究不足，粗骨料的加入后導致試樣的攪拌過程、工藝制作過程非常難以開展，可能會對混凝土的電學力學性能影響偏大;（4）PAN基纖維材料的價格偏貴，目前不能大規(guī)模在實際工程中應用。

參考文獻：

[1]黎清容.高性能滲透結晶型防水材料在地下防水混凝土工程中的應用[J].材料研究與應用，2020.12

[2]李冰.內摻水泥基滲透結晶型防水材料混凝土自愈合性能研究[D].昆明理工大學碩士論文，2019.

[3]王秀峰、王永蘭、金志浩.碳纖維增強水泥復合材料的機敏性[J].硅酸鹽學報，1998，26（3）：253-257.

作者簡介：董旭，男，山東萊陽人，黃岡師范學院建筑工程學院實驗室主任，主要從事土木工程教學及建筑新材料實驗研究。

2019年度湖北省住建廳建設科技計劃科研開發(fā)項目（建筑節(jié)能領域）。