新型镁水泥基复合材料的组成与性能研究

论文摘要

氯氧镁水泥具有节能环保的特点和许多优异的工程特性。我国具有开发镁水泥基复合材料的资源优势。但因其耐水性差、易发生吸潮返卤等技术缺陷,镁水泥在许多领域被限制使用。因此,利用外加剂改性技术克服镁质胶凝材料的缺陷,开发新型镁水泥基复合材料对于合理而有效利用我国镁质资源,扩大镁水泥的使用范围,发挥其节能环保优势具有重要意义。本文首先以氯氧镁水泥的耐水系数和吸潮返卤性能为考核指标,讨论MgO:MgCl2摩尔比对试件性能的影响,得出一个综合性能较好的氯氧镁水泥的基本配比,再选取一系列外加剂分别对该基本配比进行改性,考察了化学外加剂、矿物掺合料以及聚合物乳液对氯氧镁水泥的耐水系数、氯离子溶出率等性能的影响；然后设计正交试验,考察共掺外加剂对氯氧镁水泥性能的影响,进行一些校核实验后,获得复合镁质胶凝材料的最佳配比。论文最后以该最佳配合比作为胶结料,分别以锯末、珍珠岩和聚苯颗粒为集料,制备镁水泥基复合材料,探讨不同集料用量和不同减水剂及掺量对镁水泥基复合材料性能的影响。实验研究得出以下主要结论：1.化学外加剂、矿物掺合料均在不同程度改善氯氧镁水泥试件的耐水性能和吸潮返卤情况,其中以磷酸的改性效果最佳：试件耐水系数(kcn)最高可达1.100,试件置于人工气候箱中未发生返卤；但聚合物乳液对试件性能具有负面影响。2.改性后镁质胶凝材料的最佳配比为MgO:MgCl2=7,粉煤灰、硅灰、磷酸、铁矾的掺量分别为轻烧氧化镁质量的40%,15%,1%,4%,该配比耐水系数(kcn)为1.083,28d氯离子溶出率(Cl28)为1.422%,试件未发生吸潮返卤。3.容重相近的未掺外加剂的镁水泥基复合材料中,镁水泥锯末混凝土的抗折强度最高；镁水泥珍珠岩混凝土的抗压强度最高,试件形变最小；镁水泥聚苯混凝土的吸水率最低。4.随集料用量和减水剂掺量增大,新型镁水泥基复合材料的容重(ρb)、强度(R)及耐水系数(kcn)下降,而吸水率(β)和氯离子溶出率(Cl28)上升；减水剂在该材料体系中无减水效果,其引气作用对材料有不利影响.5.改性镁水泥锯末混凝土和改性镁水泥珍珠岩混凝土试件的形变趋势是形变率(St)随龄期延长先上升后下降,试件养护至30d试件形变趋于稳定；水泥聚苯混凝土试镁水泥聚苯混凝土试件的形变趋势是St随龄期延长不断增长,试件养护至24d后试件形变基本稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 氯氧镁水泥综述
• 1.2.1 氯氧镁水泥组成原材料
• 1.2.2 氯氧镁水泥的水化硬化及相变
• 1.2.3 氯氧镁水泥的物理化学性质
• 1.3 镁水泥基复合材料的研究与应用状况
• 1.3.1 镁水泥基复合材料的研究状况
• 1.3.2 镁水泥基复合材料的应用状况
• 1.4 课题研究目标及主要内容
• 第2章 实验原料及试验方法
• 2.1 试验用原材料
• 2.2 试验仪器与设备
• 2.3 各种试件的制备方法
• 2.4 试件基本性能的测试
• 第3章 镁水泥的改性研究
• 2摩尔比的确定'>3.1 MgO:MgCl₂摩尔比的确定
• 3.2 外加剂对氯氧镁水泥耐水性的影响
• 3.2.1 氯氧镁水泥耐水性差的原因
• 3.2.2 改性思路
• 3.2.3 实验方案
• 3.2.4 实验结果与讨论
• 3.3 外加剂对氯氧镁水泥氯离子溶出率的影响
• 3.3.1 镁水泥中氯离子的溶出机理
• 3.3.2 化学外加剂对氯离子溶出率的影响
• 3.3.3 矿物掺合料对氯离子溶出率的影响
• 3.3.4 聚合物乳液对氯离子溶出率的影响
• 3.3.5 关于氯离子溶出率的讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 镁水泥轻集料混凝土的研究
• 4.1 胶凝材料配合比设计
• 4.1.1 实验方案
• 4.1.2 实验结果与分析
• 4.1.3 校核实验
• 4.2 镁水泥轻集料混凝土
• 4.2.1 镁水泥锯末混凝土
• 4.2.2 镁水泥珍珠岩混凝土
• 4.2.3 镁水泥聚苯混凝土
• 4.2.4 不同镁水泥混凝土性能的对比
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录