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添加剂对磷酸钾镁水泥抗冻性能的影响

数下的质量损失率图。图(a)为MKPC基立方体(30mm × 30 mm × 30 mm)试块的质量损失率图,从图中可以看出,在海水冻融环境中,M1、M5和M6试块随着冻融循环次数的增加其质量损失逐渐增加,经过300次的海水冻融循环后M1、M5和M6试块的质量损失率分别为6.25%、5.69%和4.96%,M1、M5和M6试块的质量损失的增长趋势基本一致,在250次冻融循环之前其质量损失随冻融循环次数的增加上升比较缓慢,此后其质量损失迅速上升。图(b)为MKPC基棱柱体(40 mm × 40 mm × 160 mm)试块的质量损失率图,从图中可以看出,在海水冻融环境中,M1、M5和M6棱柱体试块的质量损失趋势与其立方体试块的质量损失趋势大致相同,只是相对立方体试块而言棱柱体试块在海水冻融环境中的质量损失较小,经过300次的海水冻融循环后其质量损失分别为3.79%、3.2%和3.56%。由此得出:在海水冻融环境中,掺入硫酸亚铁、水玻璃等化学添加的MKPC基复合材料试块的质量损失随着冻融循环次数的增加逐渐变大,与不添加任何其他成份的MKPC基复合材料试块本身相比,掺入硫酸亚铁、水玻璃对MKPC基复合材料在海水冻融环境中的质量损失无明显的改善效果。

(a)立方体试块

(b)棱柱体试块

图3.25 M1、M5、M6试块在海水冻融环境中不同冻融循环次数下的质量变化

B.强度变化

图3.26为MKPC基复合材料试块在海水冻融环境中不同循环次数下的抗压强度,从图中可以看出,经过300次的海水冻融循环后M1、M5和M6试块的抗压强度相比0次冻融循环时试块的抗压强度均发生了变化,其抗压强度分别提高了34.21%、5.47%和35.5%。M1试块的抗压强度变化规律如前所述。M5试块的抗压强度随着冻融循环次数的增加其变化趋势为先上升随后下降,然后上升最后下降,但整个冻融循环过程其抗压强度变化幅度不大,300次冻融循环结束时其抗压强度相比0次抗压强度提高了5.47%。M6试块的抗压强度随着冻融循环次数的增加成一直缓慢上升趋势,300次冻融循环结束时其抗压强度相比0次冻融循环时的抗压强度提高了35.5%。

图3.27为MKPC基复合材料试块在海水冻融环境中不同冻融循环次数下的抗压强度与自然养护28d的抗压强度比值(抗腐蚀系数),从图中可以看出,M5试块的

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抗压腐蚀系数随着冻融循环次数的增加其变化趋势为先下降随后上升,而后又下降,最后上升,整个过程中其变化幅度不大,在300次冻融循环结束时其抗压腐蚀系数提高了0.05。M6试块的抗压腐蚀系数在的耐腐蚀系数随着循环冻融次数的增加MKPC基复合材料的耐腐蚀系数不断增加,在300次结束时,抗腐蚀系数提高了0.36。M5和M6试块的抗压腐蚀系数的变化规律与其在海水冻融环境中抗压强度的变化规律相对应。

中不同循环次数下的抗压强度

次数下的抗压腐蚀系数

图3.26 M1、M5、M6试块在海水冻融环境图3.27 M1、M5、M6试块在不同冻融循环

表3.6为不同配比的MKPC基试块在不同养护条件下的强度损失率(%),由表

可得,300次冻融循环结束时的抗压强度与120d自然养护强度相比,M1和M6的抗压强度分别提高了0.3%和0.51%,而M5的抗压强度则下降了19.47%。结合图3.26和图3.27,可以得出:不添加任何其他成分的MKPC基复合材料试块本身在海水冻融环境中具有较高的抗压强度,单掺水玻璃对MKPC基复合材料试块在海水冻融环境中的抗压强度具有一定的改善作用,而单掺硫酸亚铁对MKPC基复合材料试块在海水冻融环境中的抗压强度的提高具有一定的抑制作用。

表3.6 MKPC基复合材料试块在不同养护条件下的强度损失率(%) 抗压强度(MPa) M1 M5 M6 28d自然养护(A) 300次海水冻融(B) 43.91 45.74 53.66 58.93 48.24 72.71 120d自然养护(C) 58.19 59.90 72.34 损失强度 1-B/C (%) -0.30 19.47 -0.51 C. 外观分析

图3.28为MKPC基复合材料试块在海水冻融环境中冻融0次与300次的外观对比,从图中可以看出,添加硫酸亚铁的M5试块经过300次冻融循环之后试块表面剥落严重,棱角模糊,表面空隙明显增多,添加硅酸钠溶液的M6试块经过300次的冻融之后试块表面剥落较严重,空隙数量增多,这对应了的M5和M6试块在海水冻融环境中的质量损失规律。

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0次冻融 300次冻融

图3.28 不同配比的MKPC基复合材料试块在海水冻融环境中冻融0次与300次的外观对

4 结论与展望

4.1 结论

本文参考《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009,研究了添加不同矿物掺合料、化学添加剂等对MKPC基复合材料的抗冻融侵蚀性能的影响,通过各种理化测试与分析手段对 MKPC 基复合材料抗冻融侵蚀性能进行了较为详尽的研究分析,与此同时,结合SEM等微观分析手段对MKPC基复合材料浆体长期经受各种冻融环境后的水化产物的组成与结构变化进行的一定研究分析后得出如下几点结论:

A. MKPC基复合材料浆体在水冻融环境中经过300次的冻融循环后,M1、M2、M3、M4、M5和M6的质量损失率分别为10.87%、10.64%、6.11%、7.68%、8.73%和8.71%,M1、M3、M4、M5和M6浆体的抗压强度分别提高了21%、17%、24%、24%和44%,而M2浆体的抗压强度则下降了26%。结果表明: a) 单掺硅灰、双掺硅灰和石灰石粉等矿物掺合料对MKPC基复合材料浆体在水冻融环境中的抗冻性能具有很好的改善效果,而单掺石灰石粉对MKPC基复合材料浆体在水冻融环境中的抗冻性能无改善作用。 b) 添加硫酸亚铁、硅酸钠溶液等化学添加剂对MKPC基复合材料浆体在水冻融环境中的抗冻性能具有一定的改善效果,其中添加硅酸钠溶液对MKPC基复合材料在水冻融环境中的抗冻性能的提高效果更为明显。

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B. MKPC基复合材料浆体在氯化钠溶液冻融环境中经过300次的冻融循环后,M1、M2、M3、M4、M5和M6浆体的质量损失率分别为9.19%、9.08%、5.79%、6.37%、8.27%和7.96%,M1、M3、M4、M5和M6浆体的抗压强度分别提高了17%、32%、54%、4%和26%,而M2浆体的抗压强度则下降了11%,结果表明:

a) 单掺硅灰、双掺硅灰和石灰石粉等矿物掺合料对MKPC基复合材料浆体在氯化钠溶液冻融环境中的抗冻性能具有很好的改善作用,其中双掺硅灰和石灰石粉对MKPC基复合材料浆体在氯化钠溶液冻融环境中的抗压强度的提高效果更明显,而单掺石灰石粉对MKPC基复合材料浆体在氯化钠溶液冻融环境中的抗冻性能无改善效果。

b) 添加硅酸钠溶液试剂对MKPC基复合材料在氯化钠溶液冻融环境中的抗冻性能具有一定的改善效果,而添加硫酸亚铁试剂对MKPC基复合材料浆体在氯化钠溶液冻融环境中的抗冻性能无改善作用。

C. MKPC基复合材料浆体在海水冻融环境中经过300次的冻融循环后,M1、M2、M3、M4、M5和M6浆体的质量损失率分别为10.42%、10.82%、6.20%、7.10%、9.48%和10.30%,,M1、M3、M4、M5和M6浆体的抗压强度分别提高了34%、29%、49%、5%和36%,而M2浆体的抗压强度则下降了12%,结果表明:

a) 不添加任何其他成份的MKPC基复合材料本身在海水冻融环境中具有较高的抗冻性能。

b) 单掺硅灰、双掺硅灰和石灰石粉等矿物掺合料对MKPC基复合材料浆体在海水冻融环境中的抗冻性能具有很好的提高功效,而单掺石灰石粉对MKPC基复合材料在海水冻融环境中的抗冻性能具有负面作用。

c) 添加硅酸钠溶液试剂对MKPC基复合材料在海水冻融环境中的抗冻性能具有一定的改善效果,而添加硫酸亚铁试剂对MKPC基复合材料浆体在海水冻融环境中的抗冻性能无改善功效。 4.2 展望

本次试验是在盐城工学院土木工程材料试验室内进行的,实验室内对材料在工程实践中的运用进行研究有其自身的不足,加之添加剂对MKPC基复合材料抗冻性能的影响涉及多方面的因素,所以本次试验所得的结论需在工程实践中予以不断地提高与完善。针对本次试验存在的种种不足,希望在以下几个方面还需要做进一步的探讨与研究:

A. 本次试验所得结论是在周期75 d、冻融循环300次的基础上得出的,这与工程实践中周期长、冻融循环次数多相比存在明显的不足,所以,接下来的科研研究应建立在更长周期,更多循环次数的基础之上。

B. 本次试验中所涉及的环境因素、人为因素等因素都是可控的,这与工程实践中存在的环境因素、人为因素等诸多均为不可控因素相比存在明显的缺陷与不足,所以在工程实况下进行的试验研究有待开发与运行。

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