【摘 要】
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随着我国“八纵八横”高速铁路网络的持续推进与通车,截止2021年,全国超过80%的大中城市均已实现高速铁路的通车与运营。水泥混凝土因抗压强度高、取材广泛、价格低廉等因素成为国家基础设施建设中最重要的材料之一。复杂、极端服役环境以及日益增长的交通量导致大量道路桥梁在设计使用年限内即出现破损,这使得水泥混凝土面临着新的机会与挑战。磷酸镁水泥（Magnesium Phosphate Cement,下文称
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随着我国“八纵八横”高速铁路网络的持续推进与通车,截止2021年,全国超过80%的大中城市均已实现高速铁路的通车与运营。水泥混凝土因抗压强度高、取材广泛、价格低廉等因素成为国家基础设施建设中最重要的材料之一。复杂、极端服役环境以及日益增长的交通量导致大量道路桥梁在设计使用年限内即出现破损,这使得水泥混凝土面临着新的机会与挑战。磷酸镁水泥（Magnesium Phosphate Cement,下文称MPC）是由重（过）烧氧化镁（Mg O）、可溶性酸式磷酸盐和缓凝剂及其他矿物掺合料等组分在酸性环境中发生酸碱中和反应及物理作用生成的以磷酸盐为基体相的无机胶凝材料。其水化产物早期力学性能优异、凝结时间短、粘结性强、附着性好,被广泛应用于交通养护行业建构筑物的快速修补。MPC在我国起步较晚,凝结速度过快、原材料性能不稳定、脆性大、粘结效率低等问题在实践过程中频频出现。为解决MPC在工程实践中出现的种种问题,本论文从配合比入手,采用纳米二氧化硅（Nano-Silica,下文称NS）、聚丙烯纤维（Polypropylene fiber,下文称PP纤维）、外加剂等对MPC进行改性,调控MPC的缓凝机制;采用镁磷比（M/P）、硼镁比（B/M）通过抗压、抗折强度试验、流动度试验、凝结时间试验提出一组性能优异的配合比;研究了NS、PP纤维对MPC的工作及力学性能的影响;研究了界面粗糙度、界面剂、基体试件养护龄期等界面情况对MPC界面粘结性能的影响,借助微观分析技术揭示MPC与普通硅酸盐水泥（下文称OPC）的界面粘结机制,实现MPC与基体结构快速融为一体,提高其在Cl-侵蚀环境下长期保持强度和外观完整性的能力。主要研究结论如下:（1）MPC的流动度、凝结时间随M/P值的增大而减小,抗压、折强度随M/P值的增加呈现先提升后降低的趋势;（2）适量的NS可显著提升MPC的抗压、抗折强度,PP纤维的掺入可有效提升MPC的抗折强度;（3）界面粗糙度（f）、MPC净浆界面剂、高基体试件养护龄期均不同程度提升MPC-OPC之间的界面粘结强度;（4）水分子的介入造成MPC水化产物发生溶蚀,导致力学性能的降低。微观研究发现Cl-通过水泥石的毛细通道、裂缝等孔道涌入水泥石内部,与电离出的Mg2+发生化合反应,生成了Mg（Cl O2）6?6H2O,对水泥石进行填充。抗Cl-试验总电通量结果为:普通MPC＞FA改性MPC＞NS改性MPC。
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