采用固定水胶比和固定流动度两种方案进行对比试验,研究了不同掺量的玄武岩纤维对复合磷酸镁水泥(MPC)砂浆流动度和力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了微观形貌。结果表明:在固定水胶比的情况下,随着玄武岩纤维掺量的增加,MPC砂浆的流动度降低,但力学性能有所提高,且掺量为3.5 kg/m3时,力学性能最优,超过此掺量则增幅下降;在固定流动度而水胶比随纤维掺量增加而增大的情况下,MPC砂浆的力学性能整体呈下降趋势;SEM结果表明,在一定掺量范围内,玄武岩纤维在MPC砂浆中分散均匀,掺量过多则会产生纤维团聚现象;MPC砂浆与玄武岩纤维之间有一定的黏接力和摩擦力,但二者的黏结性或相容性不足;MPC砂浆的水化过程不会对玄武岩纤维造成损伤。

综述了近年来磷酸镁水泥(MPC)作为修复加固材料的研究进展,介绍了在工程结构中MPC的修复、加固及防锈作用,并解释了其修复、加固作用的原理及应用效果,还指出了目前存在的问题和今后的研究趋势。

以磷酸镁水泥砂浆3 d、7 d和28 d的抗压、抗折和拉伸黏结强度为评判指标,研究了玄武岩纤维对磷酸镁水泥砂浆力学性能的影响,建立了声波纵波脉冲速度与抗压强度的理论关系式。结果表明,掺量不超过2 kg/m^3的玄武岩短切纤维有助于提高砂浆的抗压强度;短切玄武岩纤维的掺入可以显著增强砂浆的抗折强度,建议掺量为3~5.5 kg/m^3;砂浆的拉伸黏结强度会随纤维掺量的增加而提高,建议掺量为5~6 kg/m^3;纵波波速可以用于测定磷酸镁水泥修补砂浆的抗压强度。

研究了尿素对磷酸镁水泥(MPC)凝结时间和水化放热过程的影响。结果表明,在磷酸二氢钾与氧化镁质量比为1:3、水胶比为0.16时,单独添加尿素作为缓凝剂,对MPC凝结时间和水化放热影响不显著。当尿素和硼砂同时添加时,体系的凝结时间和水化放热曲线有显著的不同。在硼砂量为磷酸二氢钾与氧化镁质量总和的1%时,随尿素添加量的增加,MPC的凝结时间显著延长,其第一和第二水化放热峰峰高显著降低;但当硼砂添加量达2.5%时(在尿素掺量相同的情况下),体系的凝结时间又有所缩短,水化放热峰峰值相应增高。

采用不同粒径的钢渣作为骨料,具有快硬早强的磷酸镁水泥作为胶凝材料制备高强透水混凝土。研究了钢渣骨料粒径大小和成型方式对透水混凝土不同龄期的抗压强度、抗折强度、孔隙率和透水系数的影响。试验研究表明:磷酸镁水泥具有较高的黏结强度,配制的透水混凝土具有较高的早期力学性能和优异的抗折强度。在相同成型条件下,中粒径透水混凝土抗压强度最高且透水系数良好;对比三种成型方式,振动成型透水混凝土力学性能最优。

使用磷酸二氢铵和磷酸二氢钾按比例(A/K)复合后作为磷酸盐原料,对磷酸镁水泥膨胀率、凝结时间和流动度等性能的影响进行了研究,并通过X射线衍射对各样品进行了物相分析。研究表明,当A/K=4∶1时的膨胀率最小,凝结时间为18min,流动度为213mm;随着水胶比和缓凝剂的增大,磷酸镁水泥的膨胀率明显减小;当A/K=3∶2时,磷酸盐水泥具有较高的机械强度。

为了探究PVA纤维对磷酸镁水泥性能的影响,制备了不同掺量PVA纤维复合MPC,测试其抗压、抗折强度、弯曲性能,并用X射线三维重构显微镜(XCT)分析了微观结构。研究结果表明,PVA纤维的加入对磷酸镁水泥抗折性能有显著的提高,但是对抗压强度影响不大;PVA纤维的加入对于弯曲性能有较好的改善,延性显著提高,显示出明显的弯曲硬化特点,可以有效改善磷酸镁水泥的脆性破坏特征。微观分析发现,PVA纤维在基体中成均匀乱向分散,有利于阻止裂缝的发展。