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1、碳纤维增韧磷酸镁水泥研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：吴洲指导教师：贾兴文副教授专业：材料科学与工程学科门类：工学重庆大学材料科学与工程学院二O一五年四月ReserachonCarbonFiberTougheningMagnesiumPhosphateCementAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWuZhouSupervisedbyAssociateProfessorJiaXingw
2、enSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringCollegeofMaterialScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要磷酸镁水泥（MPC）是由氧化镁、可溶性磷酸盐、缓凝剂配制而成的胶凝材料，又被称为化学结合陶瓷，具有快凝、快硬、超早强、体积稳定性好、粘结性能好等优点，在混凝土结构修补，混凝土道路路面修补，有毒及核废料固化等领域均可使用。磷酸镁水泥主要由离子键、共价键和氢键胶结，其中离子键、共价键有较高的抗畸变
3、和阻碍位移运动的能力；且强度发展快，在快速的凝结硬化过程中裂纹和缺陷不可避免的出现；另外，磷酸镁水泥水化过程中放出氨气，存在于晶界处的气孔也会引起应力集中等缺陷，这些都使磷酸镁水泥具有较高的脆性。碳纤维模量高，抗拉强度高，耐腐蚀性能好，掺加到混凝土中可以改善混凝土韧性。本文借鉴碳纤维对混凝土的改性，尝试使用碳纤维改善磷酸镁水泥韧性。首先研究了水胶比、碳纤维掺量、碳纤维长度对磷酸镁水泥砂浆扩展度及碳纤维分散性能的影响，其次研究了碳纤维掺加及长度对磷酸镁水泥砂浆抗压抗折强度，劈裂抗拉强度等力学性能的影响；由于碳纤维表面平滑，与磷酸镁水泥结合性能差，本文最后使用硝酸氧化碳纤维，改
4、善碳纤维表面性能，研究硝酸氧化的时间、温度、浓度对碳纤维抗拉强度及碳纤维改性磷酸镁水泥砂浆的抗压抗折强度、劈裂抗拉强度及断裂性能的影响。结果表明水胶比增加可以提高磷酸镁水泥砂浆扩展度，但是不利于碳纤维的分散；碳纤维长度及掺量的增加对磷酸镁水泥砂浆扩展度及碳纤维分散性均有不利的影响。掺加碳纤维对磷酸镁水泥砂浆后期抗压强度的影响较小，但是可以提高抗折及劈裂抗拉强度，其中短纤维的提高幅度更大。硝酸处理碳纤维对磷酸镁水泥砂浆抗压抗折强度的影响较小；延长处理时间可以提高磷酸镁水泥砂浆劈裂抗拉强度、断裂能及延性；提高处理温度也可以达到提高磷酸镁水泥砂浆断裂能及延性的效果，但是温度达到8
5、0oC后，碳纤维存在过度氧化的现象，磷酸镁水泥砂浆的劈裂抗拉强度及极限抗折强度均有小幅降低；低浓度硝酸的处理效果不佳，对磷酸镁水泥砂浆劈裂抗拉强度、断裂能及延性的改善效果较小。关键词：磷酸镁水泥，碳纤维，韧性，力学性能，预处理I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTMagnesiumPhosphateCement(MPC),alsoknowaschemicalybondedceramics,isacementitiousmaterialcompositedofmagnesiumoxide,phosphateandretarder.Withcharactersticof
6、fastsetting,highearlystrength,voloumstability,highbondingstrength,MPCcanbeusedinrepairmentofconcretestructureandpavement,sodificationoftoxicandnuclearwaste.However,MPCisbondedbycovalentbond,ionicbondandhydrogenbond,whichhavehighbilityofresistdistortionandmovementofdisplacement.Asthefaststr
7、engthdevelopment,cracksanddefectsinprocessofhardeningisinevitable.Moreover,someofammonia,releasedinprocessofhydrotion,cancausedefectssuchasstresscencentration,whenit’sinsubboundary.SoMPChasadisadventageofhighbrittleness.Carbonfiberhascharactersticofhighmodulus
