Coir-MPC受压和弯曲性能试验研究及微观机理分析

作     者：耿涛 

作者单位：广州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张俊平;张力文

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：磷酸镁水泥 椰子纤维 静态压缩 三点弯曲 微观测试 

摘      要：磷酸镁水泥（Magnesium Phosphate Cement,简称MPC）是一种新型无机胶凝材料,具有凝结时间短、早期强度高、体积稳定性高、耐磨性能好等优点,常用于道路、桥梁、机场跑道以及军事工程加固和快速修补等方面。然而,MPC与普通硅酸盐水泥一样亦存在韧性差、易开裂的问题,这限制了其应用范围。椰子纤维（Coir Fiber,简称CF）是一种可再生绿色植物纤维,其具有生态环保、价格低廉、机械性能良好等特点。鉴于此,本文将采用CF改善上述问题,并通过宏观试验和微观测试相结合的方法研究CF对MPC静态压缩性能、弯曲性能和微观结构的影响,为进一步研究CF-MPC的耐久性和工程应用提供基础,主要研究内容如下:（1）研究处理方式对CF化学成分、表面形貌的影响。结果表明:煮沸处理方式提高CF中的纤维素含量,增大纤维素结晶度,易于形成大量氢键;与此同时改善了CF表面洁净度,形成粗糙度较高的表观形貌,二者有助于增强CF与MPC二者的界面黏结,发挥CF桥联作用。（2）通过静态压缩试验,研究不同体积掺量、长度CF对MPC破坏模式、抗压强度、应力-应变曲线、割线模量、塑性的影响。结果表明:CF的掺入,MPC基体由脆性破坏模式转为塑性破坏模式;随着CF体积掺量、长度的增大,MPC抗压强度总体呈缓慢下降趋势,但影响很小,与此同时应力-应变曲线上升段平缓、割线模量逐渐变小,下降段亦趋于平缓、塑性增强。（3）通过三点弯曲试验,研究不同体积掺量、长度CF对MPC破坏模式、抗折强度、荷载-位移曲线、割线刚度、韧性、塑性的影响。结果表明:CF的掺入,MPC基体由脆性破坏模式转为低韧性、高韧性破坏模式;CF对MPC抗折强度的影响显著,表现为随着CF体积掺量、长度的增大,MPC抗折强度总体呈先上升后下降的趋势,并分别在CF体积掺量3%、长度20mm时达到最大抗折强度,与此同时荷载-位移曲线近似线弹性段逐渐平缓,割线刚度缓慢下降,下降段亦趋于平缓,韧性、塑性逐渐增强。（4）通过XRD、SEM微观测试研究CF对MPC水化成分、微观结构的影响,结果表明:CF阻碍MPC水化过程,MPC水化物含量缓慢下降,MPC密实度缓慢下降。