氧化镁砂浆的膨胀效能及其在硫酸镁盐冻环境下的耐久性研究

发布时间：2020-10-08 20:47

　　 氧化镁膨胀剂因与传统膨胀剂相比具有诸多优良特性而越来越多地应用与实际工程中,取得了显著的工程效益。目前其理论研究已取得了丰硕成果,但是关于其膨胀效能在不同条件下的发挥、其膨胀混凝土在不同环境中的耐久性等方面仍然存在诸多问题亟待解决。本课题研究了氧化镁膨胀砂浆在不同环境条件下的限制膨胀规律、力学强度、硫酸镁盐冻耐久性和氧化镁净浆硬化浆体的孔隙结构特征,对比分析了氧化镁掺量、活性,温度,湿度等各种因素对水泥砂浆宏观性能的影响,并尝试从孔结构的微观角度进行相关机理解释。试验结果表明:氧化镁膨胀砂浆在水浴养护、干燥养护、环境变化养护和硫酸镁侵蚀养护条件下,其膨胀规律不尽相同。水养环境下,氧化镁砂浆前期的限制膨胀率和膨胀速率随氧化镁掺量和温度的增大而增大。氧化镁的温度敏感性和最终膨胀率与其活性成负相关。高温养护转为低温养护不利于氧化镁膨胀性能的发挥。干养环境下,氧化镁砂浆的膨胀落差随氧化镁掺量、活性以及前期养护温度的增大而增大,亦即氧化镁砂浆的湿度敏感性与氧化镁掺量、活性以及前期养护温度成正相关。变化养护环境下,氧化镁砂浆具有较强的干缩可逆性,其膨胀性能会随环境的温度、湿度等因素的不断耦合变化而波动,膨胀规律与水养和干养环境下相比出现了一定程度的偏离。侵蚀养护环境下,氧化镁砂浆的膨胀效能几乎没有受到影响,说明其在5%浓度硫酸镁侵蚀环境中的适应性较好。同环境下空白组的应变几乎没有变化,说明工程中尽量选用铝元素含量较低的胶凝材料可以提高建筑物抵抗硫酸盐侵蚀的能力。随着氧化镁膨胀剂掺量和温度的增大,膨胀砂浆的抗压抗折强度整体上呈现出略微下降的趋势,但氧化镁的掺加并不会对强度造成过大的不利影响,有时甚至会使强度略有提高。与自由水养相比,限制湿养的养护方式能够使强度明显地提高。氧化镁膨胀砂浆和空白组砂浆在硫酸镁侵蚀环境下冻融循环200次后依旧能够保持较为完整的外观,其质量几乎没有变化。氧化镁膨胀砂浆在冻融循环过程中的抗压强度低于空白组,劣化速度快于空白组;氧化镁膨胀砂浆和空白组的抗折强度劣化速度无明显差别,冻融循环前期,前者的抗折强度低于后者,后期两者差距逐渐缩小。氧化镁膨胀剂的掺入对其砂浆抗压强度的影响大于抗折强度。前期高温养护的试验组,其在冻融循环过程中的强度整体小于低温养护的试验组。掺加氧化镁膨胀剂会使其水泥净浆硬化浆体的总孔隙率、最可几孔径和阈值孔径相对于空白组有所增大,50nm以上孔隙的数量增多,因此氧化镁膨胀砂浆在自由水养和硫酸镁盐冻环境下的抗压抗折强度整体低于空白组。养护龄期相同时,温度升高会使水泥硬化浆体50nm以上大孔的体积增加;40℃养护环境下,水泥硬化浆体50nm以上的大孔体积会随龄期的延长而增加,而养护温度为20℃时该类孔隙体积的变化趋势却是相反的。与总孔隙率相比,孔径分布能够更全面更准确地反映水化水泥浆体在强度、耐久性等方面的宏观特性,但水泥硬化浆体50nm以下孔隙的分布与氧化镁活性、掺量和养护温度却并非是单一的线性关系,这与氧化镁膨胀砂浆在干缩行为方面的宏观表现并不完全相符。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV432
【部分图文】：

14电子比长仪 养护箱图 1 限制膨胀率试验仪器Fig. 1 Instruments for Limited Expansion Rate Test境条件条件：前 28d 为 20℃±1℃或 40℃±1℃的水浴环境；由于试验条件所限，℃的试验组转为 20℃水养环境。相对湿度始终为 100%。条件：前 7d 为 20℃或 40℃水养环境；7d 之后转为 20℃的干空养护环境 45%±25%。养护：前7d为20℃或40℃水养环境；7d之后转为温湿度不断变化的养护环养护：前 28d 为 20℃或 40℃水养环境；28d 之后转为 20℃的 5%浓度硫酸境。相对湿度始终为 100%。

图 2 膨胀试件养护环境Fig. 2 Curing Environment of Expansive Specimen.3.3 试体的制备、养护及测长不同试验组砂浆试件的配合比详见表 6。试验分组详见表 7。其中，KLQ 的 K 表化镁掺量为 0（空白组），L 表示养护温度为 20℃，Q 表示试件后期(28d 后)处于硫溶液侵蚀的环境中；M10HW 的 M 表示氧化镁活性为 M 型，10 表示其掺量为 10 表示前期（前 7d 或前 28d）养护温度为 40℃，W 表示试件处于水养环境中，其它相应位置的代号 D、V 分别表示干养和变化养护，其余试验组以此类推。按照 GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》中的相关方法成型各组，每组成型 3 条试体，成型时在每条试体中加入 1 条限制骨架以对试体的变形进制。每条试体全长为 158mm，其中胶砂部分尺寸为 40mm×40mm×140mm。成型覆将各试验组置于标准养护室养护至拆模龄期，拆模后在 1h 内测定初长。拆模时间

山东农业大学硕士学位论文测定试验方案设计镁膨胀砂浆在不同养护条件下抗压抗折强度的发展情况，两种养护方式，对比分析了氧化镁掺量（0%、6%、8%、℃）和养护状态（自由水养、限制湿养）等因素对氧化镁验方法参照 GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检测方法（I其基础上对养护环境等作了一定变化。器设备有水泥砂浆搅拌机、振动台、抗压抗折一体试验机折一体试验机如图 3 所示。

【参考文献】

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本文编号：2832737