论文部分内容阅读
混凝土自问世以来被广泛的应用在各种实际工程中,然而混凝土也经受着不同自然环境的考验,在盐腐蚀、冻融循环等恶劣环境下,混凝土常常发生破坏,有关于混凝土结构的二次修补成为研究的热点。混凝土修补材料的选择,需要满足粘结性能、收缩应变、热膨胀系数、泊松比、弹性模量、抗拉强度等方面的指标,为了满足上述各项指标,国内外学者进行了大量的研究并已经研发出了若干种特种水泥,其中MPC由于优良的特性近几年来被广泛关注。MPC（Mgnesium phosphate cement）是一种新型无机胶凝材料,它具有快硬早强、体积稳定性好、环境温度适应性强、与混凝土相容性好、耐久性好等特性,正是因为MPC具有上述诸多优点,使其在混凝土结构的快速修补中得到了应用,国外早在20世纪末就有将MPC应用于机场跑道的工程实例。早期成熟的工艺是用MgO和NH4H2PO4为原料制备MPC,水化反应的主要产物为鸟粪石（NH4MgPO4·6H2O）,但反应生成的大量氨气对设备造成了损害。1998年Singh等人将钾磷酸盐作为酸组分,再与重烧MgO、缓凝剂等按一定比例配制而成磷酸钾镁水泥（MKPC）,在水化反应过程中无有害气体放出,因此磷酸钾镁水泥成为更加理想的材料。本文就MKPC净浆与混凝土粘结耐久性问题进行相关试验研究:（1）本文研究了MKPC净浆与混凝土粘结试块在淡水、循坏水以及5%Na2SO4溶液三种侵蚀环境中粘结强度的变化情况,同时研究了MKPC净浆与混凝土粘结试块经过多次冻融循环后粘结强度的退化机制,对比了淡水和5%Na2SO4溶液两种不同冻融环境对试件粘结耐久性的影响。试验结果表明,在5%Na2SO4溶液侵蚀环境中,MKPC净浆的粘结强度残留值最高,而循环水作用下试件的粘结强度衰减幅度最大,空白组试件120d龄期强度衰减了91.56%,淡水侵蚀介于二者之间。淡水和5%Na2SO4溶液两种冻融环境中的MKPC粘结强度值都有较为明显的衰退,但120次冻融循环后,5%Na2SO4溶液中空白组试件的粘结强度仍保持在1.5MPa以上,其均值是淡水环境中的1.5倍。（2）本文研究了MKPC基体在淡水、循坏水、5%Na2SO4溶液和冻融环境中的抗压强度、抗折强度、变形等指标,探求MKPC基体本身的耐久性能。试验结果表明,在淡水、循坏水和5%Na2SO4溶液中,MKPC基体的抗压强度呈现先上升后下降的趋势,循环水作用对MKPC基体的损伤最严重,抗压强度下降值最大。在5%Na2SO4溶液的冻融循环作用中,MKPC基体抗折强度损失不到15%,但淡水环境中则高达30%。水环境和冻融环境中,MKPC基体都出现了不同程度的膨胀变形,5%Na2SO4溶液中的膨胀变形要高于淡水,循环水中各龄期的膨胀变形值为三种侵蚀环境之最。（3）本文研究了长期水浸泡、冻融循环及电脉冲作用下,SO42-在MKPC基体中的扩散情况,并探讨了MK和FA两种矿物掺合料对抵抗硫酸根离子扩散的影响。试验结果表明,MKPC作为修补材,其耐硫酸盐侵蚀的性能较好。空白组试件300d龄期浸泡后,SO42-最大扩散深度不超过30mm;120次冻融循环后,不超过20mm;而在14d电脉冲作用下,A组试件中90%以上的SO42-集中在阴极区040mm的范围内。加入改性矿物掺合料后,SO42-最大扩散深度明显降低,尤其混掺10%MK和10%FA的D组试件,14d龄期电脉冲作用下SO42-最大扩散深度约为30mm。（4）本文在MKPC基体中单掺和混掺偏高岭土（MK）、粉煤灰（FA）两种改性掺合料,研究其在长期水浸泡和冻融环境中粘结强度、抗压强度、变形等方面的变化情况。加入MK后,MKPC试件的水化产物更加丰富,正常室内环境中的粘结强度、抗压强度都有一定的提高,但其耐水性和抗冻融性能较差。混掺10%MK和10%FA后,由于良好的颗粒级配和FA的相关效应,使试件的粘结耐水性、粘结抗冻性都有很大程度上的改善。此外加入FA的MKPC基体早期具有微膨胀效应,正常室内环境的28d龄期收缩值最小;在水环境和冻融环境中,其膨胀值最小。