水泥基材料作为土木建筑工程不可缺少的材料,种类繁多。混凝土作为传统及常用的水泥基材料,但其自重大、脆性大和抗震性能差的特点难以抵御日益频生的自然灾害,如水灾、地震等。因此,以超轻质水泥基复合材料(Ultra Lightweight Cement Composites,ULCC)为代表的高比强度材料和以工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)为代表的高抗震性材料被广泛研究和使用。现今,对水泥基材料质量要求越来越高,开展早期预测水泥基材料强度研究具有重要的理论意义和实际价值。本课题利用微波电磁特性,以国标混凝土、轻质水泥基复合材料、超轻质水泥基复合材料和工程水泥基复合材料为研究对象,早期预测水泥基材料强度为研究目的,开展以下几部分内容:(1)采用四种水泥基材料配比,组成材料并介绍其化学和物理参数。根据试验内容进行了试块浇筑与养护。利用传统力学性能方法,对三种水胶比国标混凝土、三种水胶比轻质水泥基复合材料、三种水胶比超轻质水泥基复合材料和三种水胶比工程水泥基复合材料脱模3天、7天、14天和28天的传统力学性能进行了研究。试验结果表明:四种材料强度随龄期增加、水胶比减少而增大;同种水胶比材料强度随着纤维、水泥含量增加而增大。(2)采用开口同轴探头法,对上述前三种材料进行连续一周电磁特性测量与分析,试验结果表明:三种材料早龄期介电常数和损耗因子随龄期增加而减小,随水胶比与水泥用量减少而减小。利用开口矩形波导法,对工程水泥基复合材料进行连续一周电磁特性测量与分析,试验结果表明:等效电导随龄期增加而减小,随水胶比减少而减小。(3)利用MATLAB软件对四种材料传统力学试验数据进行分析,建立了统一的抗压强度、抗弯强度与龄期关系模型。同时对以上电磁特性的数据进行分析,分别建立了介电常数、损耗因子、等效电导与龄期的关系模型。以龄期为中间变量,最终建立统一的介电常数预测强度模型、电导率预测强度模型和等效电导预测强度模型。(4)将传统的Jonscher模型进行了改进,模型改进后具有更宽的工作频带,并且能够拟合水泥基材料损耗因子出现最小值情况。采用分子理论对损耗因子出现最小点的原因进行了分析说明,并引用Cole-Cole模型加以确定最小值的相应频率,本文建议的改进模型揭示了水泥基材料损耗因子的真实变化。