喷射型高延性磷酸镁水泥基复合材料制备及力学性能研究

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高延性磷酸镁水泥基复合材料(High ductility magnesium phosphate cement-based composites,简称HDMPCC)是一种以聚乙烯醇(PVA)纤维为增强纤维的磷酸镁水泥(MPC)基复合材料,它不仅能充分发挥MPC凝结速度快,早期强度高,粘结性好等优越性能,而且能够很好解决其脆性大的问题。目前,对于HDMPCC的研究和应用主要集中在普通浇筑施工技术上。本文首先探究了HDMPCC在不同配合比下的可喷性与流变性,并建立了两者的关系,其次研究了可喷性较好的配合比下力学性能,最后采用孔结构分析来解释相关的机理,获得的主要结果如下:(1)随着淀粉醚掺量的增大,喷射厚度先增大后降低,回弹率则是逐渐降低,屈服应力对淀粉醚的变化较为敏感,浇筑试块的抗压强度逐渐降低,拉伸性能先增大后降低,<50nm的孔径呈现出逐渐减小的规律。(2)随着水固比的增大,其塑性粘度和屈服应力大幅下降,浇筑试块与喷射试件的抗压强度均逐渐降低,拉伸性能指标则是先增大后降低,浇筑样品与喷射样品<50nm的孔径随着水固比的增大均呈现出逐渐降低的规律。(3)随着砂胶比的变化,一次喷射厚度和回弹率波动较大,流变指标随砂胶比的增加而增大,浇筑试块与喷射试块的抗压强度均下降,拉伸性能指标则是先增大后降低。浇筑样品在砂胶比为0.2时,<50nm的孔径占比最多;喷射样品<50nm的孔径占比随着砂胶比的增大呈现出逐渐降低的规律。(4)随着硼砂掺量的增加,一次喷射厚度先增大后降低,回弹率则逐渐增大,塑性粘度与屈服应力均是先增大后降低,浇筑试块的抗压强度与拉伸性能指标逐渐降低,喷射试块的抗压强度与拉伸性能指标先增大后降低,浇筑样品<50nm的孔径随着硼砂掺量的增加先减小后增大,喷射样品<50nm的占比随着硼砂掺量的增大呈现出逐渐增大的趋势。(5)随着FA替代量的增加,一次喷射厚度逐渐增大,流变参数先减小后增大,浇筑试块的抗压强度与拉伸性能指标先增大后降低,喷射试块的抗压强度逐渐增大,拉伸性能指标先增大后降低。浇筑样品<50nm的孔径随着FA替代量的增多先增大再降低;喷射样品>1000nm的孔径则随着FA替代量的增大而降低。(6)随着纤维掺量的增加,一次喷射厚度先增大后降低,回弹率则是先减小又增大,流变参数均会增大,浇筑试块的抗压强度与拉伸性能指标先增大后降低,喷射试件的抗压强度与拉伸性能指标逐渐增大,浇筑样品与喷射样品<100nm的孔径随着PVA纤维掺量的增多呈现出逐渐增多的规律。(7)回弹率与一次喷射厚度呈反比例关系,一次喷射厚度主要集中在20mm到40mm之间,回弹率主要集中于8%到22%之间。流变参数主要与一次喷射厚度呈正相关,与回弹率近似呈负相关。
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