摘要
随着经济的快速发展，我国的基础建设取得了重大的成就，但是大量混凝土结构和道路因服役环境的复杂性而提前发生破坏，因此，混凝土结构和道路的修补及加固成为发展趋势，为了满足现场修补的时效性和功能性，磷酸镁水泥(Magnesiumphosphatecement,MPC)修补材料以其凝结硬化快、早期强度发展迅速等优势逐渐受到建筑市场的关注。目前，市场上MPC砂浆修补材料多以河砂作为细骨料，但随着河砂资源日益枯竭及政府禁采河砂政策的推行，机制砂等人工砂代替河砂用于MPC砂浆成为趋势。但河砂表面光滑、近似球形，而机制砂表面粗糙，棱角较多，这些因素都会在不同程度上影响MPC砂浆的性能，因此，结合修补材料和当前细骨料实际存在的情况，本论文通过系统研究不同品种和不同粗细的细骨料对MPC砂浆性能的影响，从而明确机制砂配制MPC修补砂浆的可行性，这对于提升MPC砂浆性能、推动人工砂、尾矿砂等非天然砂的市场化应用具有重要意义。 本文在确定MPC基本组成的基础上主要研究了细骨料品种及细度模数分别对新拌和硬化MPC砂浆性能的影响，包括新拌MPC砂浆的流动度、塑性粘度、屈服应力和凝结时间，硬化MPC砂浆的力学性能、体积稳定性及耐久性能。同时，结合对MPC砂浆微观结构进行分析，从而探究细骨料品种及细度模数对MPC砂浆性能的影响，主要结论如下: (1)对于新拌MPC砂浆，机制砂MPC砂浆的流动度优于河砂，增加约28.1％;随着细度模数的增加，机制砂MPC砂浆流动度先增大后减小，河砂MPC流动度逐渐增加;MPC砂浆流动度随着石粉含量的增加呈现出先增大后减小的趋势，石粉含量为15％流动度最大。细骨料的种类、细度模数及石粉含量对MPC砂浆的屈服应力均影响较小，机制砂MPC砂浆塑性粘度比河砂较小，且随着细度模数的增加MPC砂浆的塑性粘度逐渐减小，但机制砂MPC砂浆的塑性粘度会随石粉含量的增加而略有增加。在凝结时间方面，机制砂MPC砂浆的凝结时间大于河砂砂浆，两种砂浆的凝结时间均随细骨料细度模数的增加而逐渐增加;机制砂MPC砂浆的凝结时间随着石粉含量的增加呈先增高后降低的趋势，石粉含量为10％时凝结时间最长。 (2)对于硬化MPC砂浆，同细度模数下机制砂与河砂MPC砂浆抗折和抗压强度在相同龄期下相差不大;机制砂MPC砂浆强度随细度模数增加呈先升高后降低的现象，Mx=2.8时机制砂MPC砂浆抗压强度最大;随着石粉含量的增加，机制砂MPC砂浆的抗折和抗压强度在不同龄期均呈现出先增加后降低的趋势，当石粉含量为15％时强度最高。在体积稳定性方面，机制砂和河砂MPC砂浆区别不大，细度模数Mx=2.8的机制砂和河砂MPC砂浆的体积稳定性略优于Mx=2.2和3.3。在耐久性方面，MPC砂浆经水浸泡、冻融循环及硫酸盐侵蚀后，机制砂MPC砂浆的强度损失率均大于河砂;机制砂为中砂时(Mx=2.8)的MPC砂浆耐久性优于细砂和粗砂。 (3)机制砂和河砂MPC砂浆的显微硬度均为细骨料区＞浆体区域＞界面过渡区，且机制砂MPC砂浆的显微硬度整体略小于河砂MPC砂浆，显微硬度结果与宏观性能一致;两种细骨料砂浆的SEM-EDS结果显示，机制砂MPC砂浆基体的裂纹较多，界面过渡区的裂纹较大，这在一定程度上影响了机制砂MPC的宏观性能;同细度模数下机制砂MPC砂浆质量吸水率在不同龄期均高于河砂MPC砂浆，且两种细骨料砂浆均随着细度模数的增加，质量吸水率减小;同细度模数下机制砂MPC砂浆的平均孔径、最可几孔径及孔隙率均大于河砂MPC砂浆，且两种细骨料MPC砂浆随着细骨料细度模数的增加，孔隙率均逐渐增大。
NETL