《環境友好型磷酸鹽膠凝材料機理與性能研究》是依託深圳大學，由丁鑄擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：環境友好型磷酸鹽膠凝材料機理與性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁鑄
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磷酸鹽膠凝材料具有強度高、耐久性好、與舊混凝土的粘結相容性良好等優良性能，在混凝土結構耐久性修復補強中起到重要作用。但是傳統磷酸鹽水泥在使用中釋放氨，對環境不利，而且凝結時間太短，工作性能較差，不能作為混凝土結構的加固膠使用。而現有的纖維複合聚合物（FRP）材料，其使用的有機結構膠耐高溫性能、與混凝土相容性較差。本項目擬研究的環境友好型磷酸鹽水泥，具備傳統磷酸鹽水泥的優點，但沒有氨釋放，並且對粉煤灰有很好的活性激發作用。項目通過深入研究新型磷酸鹽膠凝材料的反應和凝結機理，方便地控制磷酸鎂水泥的凝結時間，提高工作性能；並研究磷酸鹽對粉煤灰（鋁矽酸鹽材料）膠凝性的激發機理；項目的實施賦予磷酸鹽膠凝材料具備理想的工作性能和力學性能，能夠作為建築加固膠與碳纖維等纖維材料複合，加固混凝土結構。克服有機膠複合碳纖維加固結構耐高溫、耐火性差的缺陷，提高加固材料與混凝土結構相容性和耐久性能。
結題摘要
項目研製了一種生態友好型磷酸鹽膠凝材料，深入研究了該膠凝體系的反應機理、微觀結構、巨觀性能和對混凝土的補強性能。計算了反應熱力學參數、測量了反應體系的溫升過程，研究了凝結時間、溫度升高歷程、強度發展規律，並延長了該水泥的凝結時間，提供了工作性能。微觀結構分析表明該反應體系中生成了一種膠凝性產物MgKPO46H2O(MKP)，該礦物在水泥的硬化漿體中同時晶體形式和膠體（無定形）存在，MKP的晶體微觀形貌呈現棒狀晶體，可以構成微觀骨架，而膠體產物即可填充其中，形成較為理想的膠凝材料的微觀結構。加入適量粉煤灰對本磷酸鹽水泥體系綜合性能具有提升作用，其作用機理有物理和化學兩個方面，從物理角度講粉煤灰球狀玻璃體顆粒提高了漿體的密實程度，從化學角度粉煤灰中的玻璃體溶出活性組分參與了水化反應，使得粉煤灰顆粒與水化產物之間產生緊密結合。研究了磷酸鹽水泥的力學行為與耐久性，分析了微觀孔隙與巨觀性能的關係。耐久性研究表明，該膠凝材料（與矽酸鹽水泥相比）具有很好的抵抗淡水、海水、硫酸鹽溶液乾濕循環作用的能力，優良的抵抗凍融循環的能力，也具有在酸溶液長期浸泡抵抗酸侵蝕的能力。磷酸鎂水泥具有抵抗高溫作用的能力，在1200oC高溫發生類似陶瓷燒結的反應，使得基體更加緻密。磷酸鹽水泥與混凝土進行粘結的試驗，表明該水泥與矽酸鹽水泥硬化材料表明具有很強的粘結性能，斷裂模式呈現脆性破壞。用連續纖維與磷酸鎂水泥複合製備複合材料對混凝土進行補強，對混凝土梁進行加固補強試驗，結果表明三點抗彎強度提高了近一倍，其破壞呈延性破壞，有可觀的緩衝時間。改進纖維複合材料製備工藝後，使無機膠充分浸潤到纖維束中，外貼混凝土試體的單剪實驗結果表明，磷酸鹽水泥碳纖維補強的混凝土的面內剪下破壞模式較為理想。對用無機膠纖維複合材料補強的混凝土試件進行噴火（高溫作用）後剩餘的貼上強度較高，即其具備非常好的耐高溫和防火性能，同時對碳纖維片材也起到保護作用，使得碳纖維片材在高溫下不被氧化。該項目通過對磷酸鎂膠凝材料系統地研究，闡明了其微觀機理與性能的關係，有助於擴展其作為高性能膠凝材料的套用領域。
