摘要
随着我国西部大开发战略的实施，青海盐湖地区的基础工程建设越来越多，由于该地区的恶劣气候环境和特殊的地理环境造成混凝土结构耐久性严重不足，亟待研制一种适应这一恶劣环境的混凝土修复材料。磷酸镁混凝土(简称MPC)具有早强、快硬、粘结性优、耐久性好等特点，在修补工程领域表现出独特的优势，本文通过在磷酸镁混凝土中掺加聚丙烯纤维（J）、活性材料二氧化硅(Si)制备改性磷酸镁混凝土，大大的提高了其耐久性能；通过卤水腐蚀、干湿循环、冻融等单一因素、双重因素、交替因素来模拟盐湖恶劣侵蚀环境,对其力学性能、微观结构进行了研究，探究了不同类型（无添加、单掺聚丙烯纤维、单掺二氧化硅、双掺聚丙烯纤维和二氧化硅）磷酸镁混凝土、钢筋及磷酸镁混凝土与钢筋和纤维筋黏结滑移在盐湖复杂环境作用下的损伤失效规律、特点及劣化机理，建立了相应的退化模型，主要研究内容和结论如下： （1）在力学性能研究方面：研究磷酸镁混凝土的物理力学性能，获得最佳配合比，在此基础上添加聚丙烯纤维、二氧化硅对MPC进行改性；通过试验数据回归分析，建立了不同镁磷比（M/P）、水灰比（W/C）、硼砂（B）掺量、粉煤灰(FA)掺量在不同养护周期下磷酸镁混凝土抗压强度模型，通过理论值和试验值对比分析吻合较好。 （2）在微观结构研究方面：运用XRD、SEM电镜分析、核磁分析等测试方法对微观结构及成分进行分析，结果表明：产物为NH4MgPO4·6H2O，俗称鸟粪石（Struvite）,硅铝酸钙（CaAl2Si2O8·4H2O）晶体，硼胶（H6B2O4）；当M/P=2.5、W/C=0.35、B掺量为16%、FA掺量为15%、骨胶比（(S+G)/C）=3、J掺量为1.1Kg/m3、Si掺量为1%时结构最密实，孔径最小，孔隙率低。 （3）在改性磷酸镁混凝土损伤失效研究方面：通过试验测定不同类型磷酸镁混凝土在盐湖环境单因素（水冻融，水干湿、卤水腐蚀、水软化）、双重因素（卤水冻融、卤水干湿）、交替因素（水冻融+卤水干湿、水冻融+卤水腐蚀）作用下的质量、动弹性模量及微观结构，探究损伤失效规律。结果表明：双掺聚丙烯纤维和二氧化硅时在盐湖环境作用下的性能最好，改性磷酸镁混凝土在双重因素的交替作用下损伤程度较为严重，明显高于单重因素及双重因素长期作用，并且后期损伤程度加快；对试验数据进行拟合提出二次函数Er=1+nB+1/2Cn2为各因素作用下的损伤失效方程，对寿命进行预测，1其试验值和理论值接近拟合效果较好。 （4）在钢筋锈蚀研究方面：通过电化学工作站测试不同类型的改性磷酸镁混凝土在卤水干湿、卤水腐蚀、冻融+卤水干湿、冻融+卤水腐蚀作用下磷酸镁混凝土内钢筋的极化曲线和阻抗，探究钢筋的锈蚀规律，建立时变模型。结果表明：在干湿环境下，钢筋锈蚀较为严重。通过极化曲线及交流阻抗图谱分析，在盐湖地区环境下抗腐蚀性能从高到低为：双掺聚丙烯纤维+二氧化硅＞单掺二氧化硅＞单掺聚丙烯纤维。 （5）在钢筋和纤维筋黏结滑移研究方面：通过拉拔试验，研究不同类型磷酸镁混凝土在卤水腐蚀、卤水干湿环境下与钢筋和纤维筋之间的黏结滑移性能，获得黏结滑移曲线。结果表明：钢筋的黏结滑移曲线由上升段和下降段两部分组成，其中上升段可分为刚性阶段、强化阶段，下降段可分为弱化阶段、残余阶段，纤维筋的黏结滑移曲线表现为上升段，其中包括微滑移阶段、强化阶段、破坏阶段，揭示它们之间的黏结滑移规律，建立黏结滑移本构关系模型。
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