玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥制备工艺研究

以玻璃纤维为增强材料,木屑为轻质骨料,碱式硫酸镁水泥为胶凝材料制备了复合板材.研究了水泥的氧化镁活性、摩尔比、水灰比、外加剂掺量、养护温度、玻璃纤维层数对复合板材不同龄期下的抗折强度和抗压强度的影响.研究结果表明,采用a-MgO/MgSO4摩尔比为6.0,水灰比为0.35,木屑掺量为20%,玻璃纤维层数为3时可制备出抗压强度为35.89 MPa,抗折强度为15.6 MPa的复合板材.采用高温养护,可提高复合板材的早期强度.采用XRD、SEM分析了外加剂和养护工艺对水化相组成和形貌的影响.     

玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥的加速老化试验与微观机理

为了研究玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料的长期强度,正确评价其耐久性能,采用SIC(Strand In Cement)试验方法,分别测定了玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥GRBMS试样在50℃、80 ℃热水加速老化试验条件下的抗折强度变化.运用XRD和SEM分析其水化产物组成和微观结构形貌,观察了玻璃纤维在碱式硫酸镁水泥基体中的腐蚀特征.结果表明:GRBMS试样试样在老化条件下,抗折强度随着时间的增加有明显的下降,原因是碱式硫酸镁水泥中针杆状的517相分解为片状无胶结性能的Mg(OH)2;80℃老化下试样强度保留率达到50％所用的时间为12d,而氯氧镁水泥试样失效时间只有3d,因此玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料老化寿命时间长,更适合应用于实际工程中.     

碱式硫酸镁水泥胶砂流动性及强度试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥胶砂的流动性及强度性能,对不同材料配比的碱式硫酸镁水泥胶砂的流动度及硬化体的抗压、抗折强度进行了测试,讨论了材料配比对碱式硫酸镁水泥胶砂的流动性及强度性能的影响.结果表明,适当配比的碱式硫酸镁水泥胶砂在不掺入高效减水剂时就能够获得较好的流动性.FDN萘系高效减水剂对碱式硫酸镁水泥胶砂流动性具有更好的改善效果,而聚羧酸高效减水剂对碱式硫酸镁水泥胶砂流动性无明显改善作用.与复合硅酸盐水泥胶砂(32.5级)相比,碱式硫酸镁水泥胶砂3d前抗压和抗折强度发展非常快速,能达到28 d时强度的50％以上,28 d时抗压和抗折强度远高于复合硅酸盐水泥胶砂强度.     

碱式硫酸镁水泥的配料规律与基本物理力学性能研究

碱式硫酸镁水泥是一种新发明的具有优良力学性能与耐久性的节能环保型新型胶凝材料.本文研究了活性MgO(active magnesia,a-MgO)与MgSO4的摩尔比对其胶砂强度、凝结时间和安定性的影响规律,并在最佳摩尔比的基础上分别研究了粉磨工艺、养护湿度、硫酸镁结晶形态与a-MgO含量等对碱式硫酸镁水泥基本物理力学性能的影响.结果表明,碱式硫酸镁水泥宜采用a-MgO含量60％以上,f-CaO含量1.5％以下和过烧MgO含量不超过15％的轻烧氧化镁与七水硫酸镁或四水硫酸镁作为主要原材料,a-MgO/MgSO4摩尔比为8,混合工艺生产,(20±3)℃、60％土5％的湿度环境下养护.     

碱式硫酸镁水泥混凝土力学性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,通过实验系统测定了强度等级C20 ～ C60的碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,建立了其轴心抗压强度(fc,m)、劈裂抗拉强度(fsp,m)、抗折强度(ft,m)与立方体抗压强度(fcu,m)之间的线性关系,弹性模量(Ec)与立方体抗压强度(fcu,m)之间的双曲线关系及其回归计算公式,比较其与普通混凝土的差异.结果表明:在强度等级C20 ～ C60的范围内,碱式硫酸镁水泥混凝土的fc,m和fsp,m值分别比普通混凝土相应强度高出22％ ～ 27％和27％ ～ 66％;在较低强度等级C20与C30,碱式硫酸镁水泥混凝土的Ec值比普通混凝土分别降低了17％和3％,当强度等级为C40～ C60时其Ec值反而比普通混凝土高出9％ ～27％,而且随着强度等级的提高,两种混凝土之间的差距在扩大;碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土的ft,m值之间的差异规律与强度等级有关,在强度等级C20～C50的范围内其ft,m值比普通混凝土高出38％～1％,且随着强度等级的提高,提高的幅度在减小,对于高强度等级C60的碱式硫酸镁水泥混凝土,其ft,m值比普通混凝土反而降低了5％.     

菱苦土对轻烧白云石制备碱式硫酸镁水泥影响的研究

采用内掺法,在以轻烧白云石粉为原料制备的碱式硫酸镁水泥(basic magnesium sulfate cement,BMSC)中添加不同掺量轻烧菱镁矿粉,并通过研究其凝结时间、抗压强度、抗折强度、流动度、水泥放热速率等,结合XRD、SEM分析其水化产物组成、微观形貌,分析轻烧菱镁矿粉的掺量对以轻烧白云石粉为原料制备的BMSC的影响.实验现象表明,在以轻烧白云石粉为原料制备的BMSC中添加轻烧菱镁矿粉能有效提高抗压强度和抗折强度,缩短凝结时间,提高其耐水性能,但其流动度下降.     

碱式硫酸镁晶须增强阻燃聚丙烯的研究

初步探讨了碱式硫酸镁晶须的含量等对碱式硫酸镁增强聚丙烯的力学性能及加工性能的影响,同时对该晶须增强聚丙烯的燃烧性能进行了研究。     

水热环境下碱式硫酸镁水泥强度变化机理

为了进一步研究镁水泥在油井堵漏中的应用,本文分别对掺加粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥进行水热环境下的强度试验,研究其在50℃和80℃水热环境中强度变化规律.利用XRD与SEM技术手段,分析碱式硫酸镁水泥在50℃和80℃水热环境中的物相组成和显微形貌,研究碱式硫酸镁水泥强度在水热条件下的衰退机理.研究结果表明碱式硫酸镁水泥水化产物的物相匹配和显微形貌发生不利转变并使强度衰退,其强度随水热温度的升高而降低.在50℃水热环境下水泥石1d强度由66.9 MPa提高到77.1 MPa,3d强度保留98.1％,7d强度仍能保持77.6％左右;在80℃水热环境下其强度随养护时间衰退较快,1d、3d、7d强度保留率分别为79.7％、70.1％、62.5％.     

碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁静力荷载和疲劳性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁的静力和疲劳性能,分别制备了C30、C40和C50三种强度等级的碱式硫酸镁水泥(BMSC)和普通硅酸盐水泥(PO·C)钢筋混凝土梁试件.试验结果表明,钢筋混凝土梁试件跨中挠度随着静力荷载的增加而增加.C40(BMSC)和C50(BMSC)的极限承载力分别为33 kN和38 kN,相比C40(PO·C)、C50(PO·C)的19 kN和21 kN分别提高了73.7％和81％.说明,高强度等级的BMSC试件具有较高的承载能力.在疲劳荷载的作用下,试件挠度值随着疲劳次数的增加呈下降趋势.高强度等级的BMSC试件疲劳循环寿命要多于PO·C试件,且强度等级越高,越为明显.此外,BMSC试件跨中挠度小于PO·C试件.说明,BMSC试件的刚度较大,抵抗变形的能力好.BMSC试件裂缝宽度发展包括三个阶段:快速发展阶段、稳定阶段和破坏阶段.碱式硫酸镁水泥完全能够用于制作钢筋混凝土构件,且性能更加优异,本文为碱式硫酸镁水泥混凝土能够大规模应用于结构工程提供了重要理论依据.     

碱式硫酸镁水泥混凝土在硫酸盐溶液中的损伤过程研究

采用干湿循环的试验方法研究碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能.以质量变化和相对动弹模量作为评价指标,研究了不掺加矿物掺合料(BMSC)、掺加30％粉煤灰(BMSC-F)碱式硫酸镁水泥和普通硅酸盐水泥(POC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能.结果表明:干湿循环前期,混凝土的质量缓慢增加;后期,混凝土的质量损失比较明显.在干湿循环的环境下,BMSC混凝土的Erd变化包括以下4阶段:上升段,缓慢下降段,线性上升段,加速下降段;POC混凝土的Erd随着干湿循环次数的增加,呈现先升高后下降的趋势.同等条件下,BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能优于POC混凝土;掺加粉煤灰有利于提高BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力.     

玻璃纤维增强氯氧镁水泥的耐久性及其性能退化机理

采用热水加速老化试验和SIC(Strand in cement)试验方法研究玻璃纤维增强氯氧镁水泥(Glass fiber reinforced magnesium oxychloride cement,GRMC)的耐久性.通过分析试件的抗弯强度和变形特性,研究了50 ℃和80 ℃热水条件下GRMC加速老化的力学性能退化规律.运用X射线衍射仪(XRD)分析微观物相组成,并结合扫描电镜(SEM)观察老化过程中玻璃纤维在氯氧镁水泥基体中的腐蚀情况,分析其性能退化机理.结果表明,导致GRMC性能退化的主要因素是基体性能退化及由此造成的基体-纤维界面区的结构松散;次要因素是纤维腐蚀.纤维腐蚀程度与水泥基体性能有直接关系,若水泥基体的物相组成发生变化,玻璃纤维会发生化学腐蚀,导致材料性能下降.试验结果也显示抗水改性是提高GRMC耐久性的有效方法.     

稻草纤维碱萃取物对碱式硫酸镁水泥性能的影响

主要研究了稻草纤维碱处理液对碱式硫酸镁水泥凝结时间、流动度和强度的影响,同时利用XRD对水泥水化产物的物相组成进行了分析.研究结果显示,稻草纤维中的萃取物对水泥浆体有缓凝作用,并使得水泥浆体的流动度降低,早期强度也较低.由于纤维萃取物阻止了水泥浆体中MgO水解生成[Mg(OH)(H2O)x]+,抑制了早期水化产物中5Mg(OH)2· MgSO4· 7H2O(5· 1· 7)相的形成,因而早期强度发展缓慢.与溶剂为水的碱式硫酸镁水泥相比,碱处理过程中NaOH溶液加速了水泥的正常凝结,降低了水泥浆体的流动性,并对强度的发展有抑制作用.NaOH与MgSO4反应生成Mg(OH)2,使得水泥浆体中Mg2+减少,Mg(OH)2含量增加,导致水泥强度有所降低.     

高性能玻璃纤维增强氯氧镁水泥的加速寿命试验与微观机理

利用SIC( strand in cement)试验方法,测定了玻璃纤维增强氯氧镁水泥(glass fiber reinforced magnesium oxychloride cement,GRMC)板材在80℃热水加速老化试验条件下的弯曲强度变化,研究了其加速试验寿命,并运用XRD、DSC -TG、FT-IR和SEM分析其水化产物组成和微观结构形貌,观察了玻璃纤维在氯氧镁水泥基体中的腐蚀特征.结果表明:未添加任何改性剂的普通GRMC在80℃热水加速老化2.5d后,其主要水化产物5·1 ·8大量分解,物相以叶片状的Mg( OH)2为主,促使玻璃纤维被基体腐蚀,导致力学性能急剧下降,预期使用寿命不超过4y.掺加复合抗水外加剂和矿渣的高性能GRMC由于5·1 ·8相的稳定存在和玻璃纤维不被腐蚀,在加速老化试验条件下的强度保留率高达60％以上,预期使用寿命超过了50 y.因此,5·1 ·8的稳定存在是保证高性能GRMC的玻璃纤维稳定性和长期耐久性的重要基础.     

玻镁外墙挂板的抗水性、水化产物和微观结构

试验测定了普通玻镁外墙挂板、掺加复合抗水外加剂和矿物掺合料的高性能玻镁外墙挂板在自然和浸水状态下的弯曲力学性能和变形性能,并运用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了水化产物的组成和微观结构特征.结果表明:在浸水条件下,普通玻镁外墙挂板的主要水化产物5 ·1·8相发生了分解,破坏了微观结构,导致其抗弯强度降低;而掺加复合抗水外加剂和矿物掺合料的高性能玻镁外墙挂板的水化产物5·1·8相保持稳定,微观结构未发生变化,显示出较高的抗水性.因此,玻镁外墙挂板的水化产物组成和微观结构的稳定性是确保其抗水性的重要前提.