【摘 要】
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传统胶凝材料已无法满足当今社会发展的需要,碱式硫酸镁水泥（BMSC）作为一种新型绿色镁质工程材料。因其具有轻质高强、韧性好以及优异的抗裂、抗震和抗疲劳性能,使其代替硅酸盐水泥成为可能,但BMSC仍存在凝结时间较长、早期强度不足、干缩变形较大、耐水性能不足等问题。这些问题的存在都制约了BMSC的推广和使用。本课题的研究目的是以镁质晶须（5?1?7型碱式硫酸镁（MHSH）晶须、5?1?3型MHSH晶须
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传统胶凝材料已无法满足当今社会发展的需要,碱式硫酸镁水泥（BMSC）作为一种新型绿色镁质工程材料。因其具有轻质高强、韧性好以及优异的抗裂、抗震和抗疲劳性能,使其代替硅酸盐水泥成为可能,但BMSC仍存在凝结时间较长、早期强度不足、干缩变形较大、耐水性能不足等问题。这些问题的存在都制约了BMSC的推广和使用。本课题的研究目的是以镁质晶须（5?1?7型碱式硫酸镁（MHSH）晶须、5?1?3型MHSH晶须）为增强材料,改善BMSC的早期强度、耐水性能以及干缩性能。将合成的5?1?7型MHSH晶须和市售的5?1?3型MHSH晶须分别掺入BMSC中,研究不同晶须掺量下,BMSC流动性、水化进程、力学性能、干缩、耐水性的变化,通过分析晶须掺入前后,BMSC中物相组成及微观结构的改变,进一步得出两种镁质晶须改性BMSC的机制。主要的研究结论如下:（1）5·1·7型MHSH晶须的合成在以0.1g磷酸二氢钾为改性剂、氧化镁与硫酸镁摩尔比（M/S）为1:2、反应温度为40℃的条件下反应24h最佳;过高的M/S和反应温度不利于晶须的合成;5·1·7型MHSH晶须的生长机理与拓展的ACP模型的适配性较好,其生长过程可解释为[Mg-（OH）6]4-与[S-O4]2-两种生长基元的堆叠,其中[Mg-（OH）6]4-的脱水联结保证了晶须一维方向上的生长。（2）5·1·7型MHSH晶须和5·1·3型MHSH晶须的掺入均能改善BMSC的力学性能,随晶须掺量的增加,BMSC的抗压强度与抗折强度均呈先升高后降低的趋势,但BMSC的流动性和凝结时间逐步下降,当5·1·7型MHSH晶须掺量为3%时,其力学性能最佳;当5·1·3型MHSH晶须掺量为1%时抗压强度最大,掺量为4%时抗折强度最大。5·1·7型MHSH晶须能有效促进BMSC的水化,减少了BMSC中氧化镁的残余,有利于5·1·7相的成核和生长,使5·1·7相密集生长,长径比提高,BMSC耐水性能改善;同时两种晶须均表现为亲水性,有效抑制了BMSC的质量损失,减小了BMSC的干缩,5·1·7型MHSH在3%掺量时效果最佳,5·1·3型MHSH在2%掺量时效果最佳。（3）5·1·7型晶须对BMSC的改性作用侧重于对水泥水化进程的促进,5·1·7型晶须起到了晶核的作用,利于5·1·7相的二次成核和生长,可有效取代改性剂;同时5·1·7型晶须可使BMSC中生成的5·1·7相密集生长、长径比提高,使基体更加密实。5·1·3型MHSH晶须对BMSC的改性作用则主要为“纤维增强”,其通过晶须断裂和晶须-水泥联合拔出两种效应的协同作用,耗散了体系中的能量并改善了试样中应力的分布。
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