磷酸鎂水泥機(jī)場快速修補(bǔ)材料的物理力學(xué)性能和耐久性.pdf

1、磷酸鎂水泥（MPC）是一種氣硬性膠凝材料，具備快硬、早強(qiáng)、黏結(jié)力強(qiáng)、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，但是傳統(tǒng)的MPC制備成本很高，限制了其工程應(yīng)用。
　　本文利用鹽湖提鋰副產(chǎn)含硼氧化鎂作為重?zé)趸V的替代原料用來制備MPC。首先對課題組制備MPC的3個最優(yōu)配比進(jìn)行基本物理力學(xué)性能測試，并系統(tǒng)研究了最優(yōu)配比下的MPC的凝結(jié)時間、流動度、不同齡期的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度。此外，在最優(yōu)配比條件下通過修補(bǔ)不同類型的混凝土缺陷，并進(jìn)行相關(guān)的力學(xué)性能測

2、試，以評價 MPC材料的修補(bǔ)性能。最后研究了混凝土缺陷用MPC修補(bǔ)后的耐久性。這種MPC材料實(shí)現(xiàn)了鹽湖資源循環(huán)利用，也為這種含硼氧化鎂投入工程使用提供了理論依據(jù)。本文取得的主要研究成果如下：
　　（1）最優(yōu)配比下MPC材料的基本力學(xué)性能。以凝結(jié)時間、流動度、不同齡期的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度為考察指標(biāo)，在不摻加硼的情況下，系統(tǒng)地研究了水膠比、礦物摻合料、氧化鎂與磷酸鹽的物質(zhì)的量比（M/P）對MPC水泥性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：

3、制備低成本高性能的MPC凈漿的最優(yōu)配比為： M/P比為6:1，水膠比為0.16，其3h和1d抗壓強(qiáng)度很高，達(dá)到36.1MPa和49.6MPa。當(dāng)內(nèi)摻40％粉煤灰（Fly ash，F(xiàn)A）或20%磨細(xì)礦渣（Slag，SG）時，其3h抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到了27.3MPa和32.5MPa，比基準(zhǔn)MPC凈漿降低了24.4%和10%，但是，仍然具有早強(qiáng)特性，其1d抗壓強(qiáng)度分別仍然高達(dá)35.5MPa和43.6MPa。制備低成本高性能的MPC砂漿的最優(yōu)配比

4、為：M/P比為6:1，膠砂比為1:1，水膠比為0.18，基準(zhǔn)MPC砂漿3h抗壓強(qiáng)度達(dá)到30.5MPa，內(nèi)摻40%粉煤灰或20%礦渣，同樣具有良好的快凝、早強(qiáng)和高強(qiáng)特性。
　?。?）混凝土缺陷的MPC材料快速修補(bǔ)技術(shù)與修補(bǔ)性能。系統(tǒng)研究了基準(zhǔn)MPC、摻加40%FA的MPC（簡稱FAMPC）和摻加20%SG的MPC（簡稱SGMPC）修補(bǔ)材料對機(jī)場道面混凝土裂縫和表面剝落等不同類型缺陷的修補(bǔ)方法，并通過抗折粘結(jié)強(qiáng)度、劈裂抗拉粘結(jié)強(qiáng)度、表

5、面拉拔強(qiáng)度和斷裂韌性來評價其修補(bǔ)性能。MPC凈漿對混凝土道面裂縫直接修補(bǔ)后，3h劈裂抗拉粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到1.56MPa，為原基體強(qiáng)度的61.6%，28d能達(dá)到原基體的87.3%；采用FAMPC凈漿修補(bǔ)裂縫的3h和28d劈裂抗拉粘結(jié)強(qiáng)度比基準(zhǔn)MPC凈漿修補(bǔ)略有降低，降低幅度分別為21.7%和5.4%；采用SGMPC凈漿修補(bǔ)裂縫后的3h和28d劈裂抗拉粘結(jié)強(qiáng)度比基準(zhǔn)MPC凈漿修補(bǔ)反而分別提高了3.2%和3.1%。基準(zhǔn) MPC凈漿修補(bǔ)裂縫3h后的

6、斷裂韌度達(dá)到0.394 MPa·m1/2，為原基體斷裂韌度的56.2%，7d和28d均達(dá)到原基體的89.6%。采用FAMPC和SGMPC凈漿修補(bǔ)裂縫的3h、7d和28d斷裂韌度比基準(zhǔn)MPC凈漿修補(bǔ)略有降低，而且后者的降低幅度更小。通過MPC砂漿修補(bǔ)混凝土表面剝落面后，其3h表面拉拔強(qiáng)度達(dá)到0.34MPa，28d達(dá)到0.66MPa；采用FAMPC和SGMPC砂漿修補(bǔ)時其3h和28d表面拉拔有所下降，不過，后者的降低幅度較小，約為0.3MP

7、a和0.65MPa?？梢园l(fā)現(xiàn)，基準(zhǔn)MPC和SGMPC因其早強(qiáng)特性，更加適合于裂縫和表面剝落的快速修補(bǔ)。MPC修補(bǔ)材料對水泥混凝土的修補(bǔ)效果與 MPC修補(bǔ)材料自身的性能有關(guān)，與MPC的原材料、配比等無關(guān)。
　　(3)混凝土缺陷用MPC修補(bǔ)后的耐久性。研究了混凝土表面缺陷修補(bǔ)后的耐水性能、混凝土基體表層砂漿修補(bǔ)的抗海水腐蝕性能，試驗(yàn)中選用了氯化鈉溶液作為腐蝕性介質(zhì)。結(jié)果表明：表面剝落混凝土經(jīng)基準(zhǔn)MPC砂漿修補(bǔ)后其耐水性能性能優(yōu)良，養(yǎng)護(hù)

8、3h后其3h的表面吸水速率只有3．13×10-8 g·s-1mm-2。經(jīng)過基準(zhǔn)MPC砂漿對混凝土表層進(jìn)行修補(bǔ)的混凝土試件，在模擬海水侵蝕28d后，其抗腐蝕系數(shù)為0．843，F(xiàn)AMPC砂漿與SGMPC砂漿修補(bǔ)后的抗腐蝕系數(shù)分別為0．764和0．849；在模擬海水侵蝕60d后，其自由氯離子擴(kuò)散系數(shù)為9．03×10-6mm2·s-1，F(xiàn)AMPC砂漿與SGMPC砂漿修補(bǔ)后的基體抗氯離子滲透系數(shù)分別為9．997×10-6mm2·s-1和8．771