水泥做工藝品，是否可以不加骨料？

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我想用水泥做一個產品的外殼，造型比較不規則，想問一下水泥的特性，不要複製百科答案，我的問題是1，水泥不加沙石等骨料，凝固的時候收縮變形有多大？2，不加骨料強度是怎樣的。3，推薦一種您覺得能做產品外殼強度，硬度，特性最接近的水泥標號。謝謝啦
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18th/July/2013
感謝徐工，是這樣的，我想做的產品時很小的物件，手持級別的這種，想用水泥是想嘗試一下全新的用戶體驗，抗裂要求肯定有，荷載的話主要是壓力，但是考慮到比如使用中不小心掉在地上這樣的意外，所以水泥製品脆性材料的屬性確實很不利，看來骨料是必須的，至於什麼骨料呢，鋼筋的話，因為產品體量太小，這個不大現實。。別的我也沒想好，，，對了很重要的一點是產品要抗一定的高溫，大概300度以下，不知道經常在這樣的溫度下工作，水泥的壽命如何？

我目前能想到的可能可行的方案是加玻璃纖維，好像建築設計里的GRC那樣增加拉力，不知道是否可行？

謝謝邀請。

我不知道你為什麼會選擇水泥作為產品外殼，一般做工藝品都會選擇石膏。

你的產品外殼有多大，產品外殼起什麼作用，是否有抗裂的要求，承受什麼荷載？

我覺得你該關心的問題不是加不加骨料，而是加不加鋼筋的問題，如果真的要用水泥做外殼。

根據更新的信息，是手持級別的。

那我覺得更不該加骨料了，你想要的是水泥漿不是混凝土。

混凝土中粗骨料一般採用卵石或者碎石，直徑有4-5厘米。

骨料本身不會收縮，所以骨料的加入會減小混凝土的收縮。如果你要加入，可以用細石子混凝土，最大粒徑控制1cm。

另外，骨料也不會改善你所需要的性能。我的經驗，粗骨料主要可以提高混凝土的彈性模量，也就是讓混凝土不容易變形，但你估計也不需要這麼搞的彈性模量。至於對脆性，是沒有太大影響。

加入玻璃纖維或者炭纖維就是個不錯的主意。另外建議加入膨脹劑，來抵抗混凝土收縮。

300℃的溫度，混凝土恐怕是會裂的，用鋁酸鹽水泥可能會好點。

問題涉及到材料研發，這裡先回答問題，提供思路。

工業設計產品應進行嚴謹的論證，不是在知乎上就能得到整套技術的，當然也不是不能，至少我會收費的。

水泥基材料的工藝品不是新概念，如圖，某寶的水泥工藝品。

圖1.

圖2.

圖中工藝品從手中跌落，圖1會摔裂，圖二會摔碎。

一、先回答問題

以下內容不重要，趕時間的話請直接跳到結論。

1.水泥凈漿（無骨料）的收縮變形是否導致開裂？

水泥基材料具有顯著的體積敏感性，一旦體積變化所引起的收縮應力超出極限範圍就開裂破壞。

引起體積收縮的原因主要有兩點：溫度收縮、乾燥收縮。

鑒於體積為「手持級別」，這裡溫度收縮占不考慮，只考慮干縮，即拌合用水蒸發後，材料體積的收縮。

如圖1【1】所示：

BC為水灰比W/C=0.45，水泥採用普通硅酸鹽水泥R32.5，80h內的體積收縮率，

該配合比下80小時內體積收縮了約0.8%，一般不會產生結構性裂縫，但是微裂紋是不能避免的。水泥基複合材料，無論配合比多麼合理，施工多麼科學，養護多麼精心，它是一定會有肉眼無法觀察的微裂紋，是由它本身高度非均質體系特性決定的。如圖3【2】所示。

微裂紋並非無關緊要的，當微裂紋在荷載反覆作用下不斷發育，裂縫貫穿基體時就會發生結構性破壞。

2.水泥凈漿的抗壓強度是否低於水泥砂漿、水泥混凝土？

抗壓強度排序為：水泥凈漿&<水泥砂漿&<水泥混凝土

水泥屬於無機結合料，關於水泥混凝土有一個誤區是認為水泥石提供強度的主要來源，實際上水泥僅僅是起將骨料黏結起來的結合料，如同「膠水」，強度的主要來源是骨料本身的強度。

另外，水泥標號是以水泥與標準砂在固定用水量下拌合，在規定養護條件下養護28d的抗壓強度。因此，R32.5普通硅酸鹽水泥凈漿的強度在28d時一般小於32.5MPa。

3.水泥基材料是否可以在300℃下工作？

先看高溫後的表觀特徵。如圖4。【3】

這裡沒有找到水泥凈漿高溫下性能變化的文獻（懶得找），權且以砂漿為例，凈漿的高溫性能肯定低於砂漿，不展開。

300℃無肉眼可見裂紋、鬆脫。

再看強度衰減。圖5.

衰減幅度（11.91-11.07）/11.91=7.053%。尚可。

二、措施

根據問題中的要求，對水泥基材料來看，應該屬於超高韌性水泥基複合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composite)UHTCC的範疇。

1.控制水灰比

一般認為（我認為）水灰比不宜超過0.4，相同體積下水的體積越多，那麼水分蒸發後留下的空隙越多，材料的密度越低，強度越低。

減水劑的兩種用法：a.水灰比不變，提高流動性；b.流動性不變，減少用水量。

減水劑的分類很對，性能不一而足，我常用的是聚羧酸類減水劑，按照用法b，對強度的提高如圖6.【4】

減水劑質量/水泥質量=1%±0.2%左右可減少用水量20%左右。即水灰比0.32即可達到水灰比0.4的流動度。

2.礦物外加劑

礦物外加劑如粉煤灰、硅灰的作用是一方面減少基體的乾燥收縮，另一方面對後期強度提高有利。如圖7.【5】

粉煤灰建議用量為，粉煤灰質量/水泥質量=20%±5%。

3.加入纖維

產品體量小，可以選擇性能優秀纖維，再考慮耐高溫的特點，這裡討論加入碳纖維。

內容引自本人，就不標引了。《碳纖維_水泥乳化瀝青砂漿加熱帶設計與微波除冰功能研究》

先解決纖維分散。

如圖8

良好分散於不良分散在水泥中的區別如圖9.

引起的性能衰減如圖10.

纖維的分散工藝：

中水泥：水：羥乙基纖維素鈉（分散劑）：磷酸三丁脂（消泡劑）=1:0.4:0.008:0.0016，碳纖維體積摻量 Vcf=2%，預分散工藝為如 3.1 所示。將拌和用水加熱至 40℃～60℃，加入羧乙基纖維素鈉，JJ-1/1A 型精密增力電動攪拌器以 1000r/min 攪拌60s，然後加入碳纖維，繼續攪拌 60s，再超聲波振蕩分散 120s，加入磷酸三丁酯，將碳纖維均勻分散在水中。分散效果良好時，短碳纖維趨於單絲狀態。將分散系與水泥混合製備試件，採用 JJ-5 水泥砂漿攪拌機，加入水泥攪拌 30s，再加入陽離子乳化瀝青攪拌 30s。將攪拌好的碳纖維混合料倒入鋼製試模中，在振動台上震動30s，刮平試模表面，放入溫度 20±2℃、相對濕度&>90%的標準養護箱中養護，24h 後脫模備用。

如圖11.

a.纖維用量對強度的影響

如圖12.

可見，摻入纖維，抗壓強度並無顯著提高，甚至抗壓強度略有下降；而抗折強度有大幅提高，此時壓折比減小，壓折比越小，材料的韌性越好，變形能力越強。

推薦用量：水泥質量的0.4%~1.0%

註：目前UHTCC的纖維用量一般體積摻量低於2.5%，到底有多韌呢?

如圖13。

b.纖維的長度

如圖14.

推薦長度：5~10mm。

結論：

推薦配合比如圖15.

該配合比肯定不是最優，還需要不斷試驗，尤其問題中對性能的要求沒有量化指標可以去衡量，所以給出一個中庸些的配合比。

所有的影響因素的原理和用法都涉及到了，根據原理去探索也並不困難，畢竟It『s ur problem。

還有一些比較少見且高效的方法，暫不涉及，有機會再更新，只有11個人關注的問題我這麼答也算是很有誠意了。

參考文獻（圖省事，只列篇名）：

【1】減水劑對水泥水化產物微觀形貌的影響

【2】高溫對高強度水泥砂漿強度影響的試驗研究

【3】一種聚羧酸系高效減水劑減水率試驗研究

【4】粉煤灰對水泥漿體自收縮性能和抗壓強度的試驗

【5】碳纖維_水泥乳化瀝青砂漿加熱帶設計與微波除冰功能研究

【6】高強高韌性橋面鋪裝混凝土製備及其性能研究

謝謝邀請。逐條回答吧。

1，水泥不加沙石等骨料，凝固的時候收縮變形有多大？

和配製水泥的參數主要是水灰比有關，水灰比大的收縮變形大，收縮變形多少要具體問題具體分析。題主所說的凝固時的收縮變形主要是乾燥收縮、塑性收縮、化學減縮、溫度收縮和自收縮，這些收縮的特點是無法避免其發生，但是加入砂石或一些外加劑（貌似是氫氧化鎂？）可以減小其危害。想要提醒的一點是，這種手持產品要使用多長時間也應該考慮，因為水泥加骨料的話後期會發生鹼集料反應，很可能使產品開裂。

2，不加骨料強度是怎樣的。

上圖顯示了骨料、水泥漿體、只加細骨料的水泥砂漿和粗細骨料都加的混凝土的強度關係。

第三個問題沒有研究，不好意思了

所以，我認為這個產品可以加石英砂等細骨料，再像徐老師說的那樣加一些膨脹劑，以抵消收縮變形。最後，我認為除了玻璃纖維、碳纖維外，也可以加鋼纖維或PE纖維等，和玻璃纖維、碳纖維是一個道理。目前在建築上研究最多最成熟的是PE-ECC和PVA-ECC，題主可以參考一下。當然具體加什麼和產品設計的要求有關。如果確定加纖維的話，則纖維的長度需要進一步確定。

可以不加

什麼都不加為水泥凈漿，但是容易干縮產生裂縫。

建議使用水泥砂漿。即加砂。

水泥用200目篩網過篩.即0.0750mm篩過篩。

砂同樣建議過篩。建議不大於1.18mm。

重點是用什麼做模具。歡迎討論

正好手裡有圖，有問題歡迎私信

你好，本人也需要水泥配方或技術，我們也是做工藝品的，做空心水泥製品，類似大肚開口小的瓶子等等，希望用水泥來搞定，誰有這方面的經驗，或者技術原料都可以聯繫我，我們可以向你拿貨或者學技術，希望行業認識聯繫我：微信號371721695，感謝！！急需！！

配方及配比還是沒有？

光用普通硅酸鹽水泥的話，一般會開裂，因為有收縮裂縫。不過，可以摻點iso標準砂，做出來膠砂試塊還不錯。

不加骨料的話用樹脂類代替水就可以啦，不過成本很高哦

可以考慮快硬水泥及乳化瀝青

還是定做異形模具比較靠譜

硫鋁酸鹽水泥，應該可以滿足你得需求。山東有家廠生產這種水泥。其特點是早強，可以很快拆模。另外不知道你說的收縮是什麼概念，但是一般的混凝土收縮可以通過摻入膨脹劑控制收縮，達到不收縮或者微膨脹。

不行，材料新人不能說出太專業的答案，但是有句話想說，不管是特種水泥還是普通水泥，歷史都不怎麼久，現在用的很多配方還是以前人瞎編來的，更可怕的是很多配方几十年都沒什麼變化。咳，扯遠了，水泥是剛性比較好，韌性不足，不管多硬，多摔幾次就碎了，加入高韌性材料做骨架就是聚攏的作用