赤泥磷酸镁水泥修补砂浆物理力学性能研究

作     者：燕依梦 

作者单位：中原工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：刘俊霞;海然;张茂亮

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：磷酸镁水泥 修补砂浆 赤泥 耐水性 界面弯拉强度 

摘      要：磷酸镁水泥(MPC)修补砂浆是一种由重烧氧化镁、酸式磷酸盐、缓凝剂、水以及细骨料按适当比例配制而成的修补材料,具有早强快硬、高水化热、低膨胀以及界面粘结强度高的特性。通常用于道路、机场跑道、桥梁、隧道和工厂地板的紧急修复,以及寒冷条件下的施工,但其水化热高和成本高的问题制约了其应用。本课题组的前期研究表明,预处理赤泥可以有效降低MPC的水化热,并在一定程度上提高其耐水性和经济性,对MPC修补砂浆的影响机制有待系统研究。本文以赤泥MPC为胶凝材料制备修补砂浆,通过试验研究和微观分析阐明原材料组成、水胶比、砂胶比、细骨料类型、聚合物纤维的加入对其水化产物、硬化机理、微观结构、物理力学性能的影响规律,并进一步探索MPC修补砂浆耐水性、界面弯拉性能的改性机制,为推进其工程应用提供基础数据。(1)赤泥MPC修补砂浆制备技术及机理研究:通过XRD、SEM、水化热分析和毛细吸水试验研究赤泥掺量、水胶比、砂胶比和细骨料种类对MPC修补砂浆流动性和力学性能影响机制。结果表明,赤泥掺入后MPC修补砂浆的水化热降低、耐水性提高。赤泥MPC修补砂浆的抗压强度、抗折强度和耐水性随着赤泥掺量和砂胶比的增加均呈先增后降的趋势,随着水胶比的降低而升高。当赤泥掺量为15wt%、水胶比为0.20、砂胶比为1:1、骨料类型为石英砂时,赤泥MPC修补砂浆的28d抗压强度达到49.7MPa,强度保留系数达到0.96,毛细孔隙率和毛细吸收系数最低,硬化体的微观结构致密,赤泥颗粒之间包裹大量的短柱状鸟粪石。(2)聚合物纤维增强赤泥MPC修补砂浆物理力学性能研究:对比研究了聚合物纤维种类和掺量对赤泥MPC修补砂浆物理力学性能影响规律。结果表明,聚合物纤维的掺入显著降低了赤泥MPC修补砂浆拌合物的流动度和凝结时间,并对抗压强度造成不利影响,但能够小幅提高抗折强度和界面弯拉强度,并有效抑制其硬化过程中的干缩。相较于聚丙烯纤维和聚酯纤维,聚乙烯醇纤维对赤泥MPC修补砂浆界面粘结性能的改善最为显著,但聚乙烯醇纤维长细比越高,越不利于赤泥MPC修补砂浆物理力学性能的发展。当聚乙烯醇纤维长度为6mm、体积掺量为1.6v%时,赤泥MPC修补砂浆的抗折强度和界面弯拉强度分别达到10.6MPa、4.9MPa,干缩率降低至2.25×10。