磷酸镁水泥及其纤维复合材料补强性能研究

发布时间：2018-03-01 20:20

本文关键词： 磷酸镁水泥纤维复合材料补强粘结材料耐酸浸蚀　出处：《深圳大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：磷酸镁水泥(MPC)属于化学结合无机胶凝材料,也称为化学结合陶瓷材料。磷酸镁水泥的胶凝特性来自于在酸性条件下通过酸碱化学反应生成磷酸盐水化物胶凝相。磷酸镁水泥具有快凝高强特性、环境温度适应性强、与混凝土的黏结性好、体积变形小等优点,已经用于作为混凝土结构的快速修补材料,但是作为纤维复合材料基体的研究还未见报道,本论文设计了一种新型磷酸镁水泥,研究了其物理力学性能,将其与碳纤维复合制备补强加固材料,并研究了该材料抵抗酸性溶液侵蚀性能,取得的主要成果如下:1.作为纤维复合材料的基体材料要求磷酸镁水泥具备良好的工作性能和比较高的粘结强度。因此新拌的磷酸镁水泥浆体必须具有合适的工作性能,即凝结时间、浆体流动度,由此保证对纤维的浸润性,同时磷酸镁水泥浆体必须具有良好的力学性能。传统的磷酸镁水泥强度高、粘结性能优良,但是凝结时间太短,不利于纤维复合材料的制备。本研究通过设计新型磷酸镁水泥的材料组成,改善了磷酸镁水泥浆体的工作性能。结果表明掺加粉煤灰和硅灰石的磷酸镁水泥浆体流动性能较好、凝结时间也比较长、抗压强度较高。2.采用不同矿物掺料的磷酸镁水泥浆体制备碳纤维复合材料,黏贴于陶瓷板材(尺寸:180mm×60mm×1.1mm)背面,对陶瓷板材进行补强,在常温、浸水和高温等不同养护条件下进行三点抗弯性能测试。结果表明,在室温(20℃)和高温(250℃)条件下,使用加入硅灰石的磷酸镁水泥作为基体材料时陶瓷板的抗弯强度较高。粘结一层碳纤维布补强陶瓷板可以使陶瓷板的抗弯强度提高4.9倍。采用不同矿物掺料的磷酸镁水泥浆体制备碳纤维复合材料,黏贴于混凝土梁(100mm×100mm×400mm)表面,对混凝土进行补强。分别在常温(20℃)和高温(100℃)下测试了四点抗弯强度和单剪性能,同时和环氧树脂基碳纤维复合材料补强混凝土小梁作了对比研究。结果表明,高温后,掺加硅灰石、偏高岭土和粉煤灰磷酸镁水泥基碳纤维复合材料补强混凝土试件的抗弯强度均有所降低,但降低幅度不大,均在10%左右;而补强混凝土试件的单剪性能除加入硅灰石的磷酸镁水泥基纤维复合材料之外,均有所提高,最大增幅可达3.7%。3.对含有不同矿物掺料的磷酸镁水泥砂浆进行了耐酸浸蚀试验,侵蚀溶液的p H分别为3、5、7,磷酸镁砂浆试体在酸性溶液中浸泡60天,测试了砂浆试体的剩余强度。结果表明,掺加硅灰石可以明显改善磷酸镁水泥砂浆试块的耐酸浸蚀性能;掺加硅灰石、偏高岭土和粉煤灰的磷酸镁水泥砂浆试块的耐酸腐蚀性能要比其耐水性能好;从总体上来看,掺加偏高岭土的磷酸镁水泥砂浆试块的结构密实性比掺加硅灰石和粉煤灰的好。本论文通过改进材料组份,得到了工作性能和力学性能都比较理想的磷酸镁水泥材料配合比,利用该磷酸镁水泥材料可以方便地制备纤维复合材料用于补强和加固。同时本磷酸镁水泥也具有较强的抗酸性溶液侵蚀的能力。
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【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ172.7;TB33

【参考文献】