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磷酸镁水泥和普通水泥相比具有很多优点,例如:凝结速度快、早期强度高、与不同材料之间的粘结力强、干缩小、耐磨性好等。这些优点使得磷酸镁水泥可以广泛地应用于建筑物修补与加固工程中。国内外对于磷酸镁水泥的耐高温性能研究较少,特别是关于耐高温性能改善方法与相关机理还不清楚。同时,有机胶外贴碳纤维布加固混凝土结构已经在全世界范围内得到系统研究与广泛应用;尽管碳纤维丝在绝氧条件下具有良好的耐高温性能,但是普遍采用的环氧类胶粘剂的性能在高温下会迅速劣化。为了提高外贴碳纤维布加固混凝土结构的适用范围与耐高温性能,采用耐高温优良的无机胶代替有机环氧类胶粘剂是一个重要发展方向。本文的一个研究重点是硅灰石对磷酸镁水泥耐高温性的改性效果与作用机理。研究结果发现:随着硅灰石掺量的增加,硅灰石改性磷酸镁水泥的抗折强度和抗压强度不断增加。磷酸镁水泥具有优良的抗冻融能力、抗干湿循环的性能以及耐水和耐硫酸盐侵蚀性能,但是磷酸镁水泥试件在强碱及强酸中的力学性能却会大幅下降。利用SEM-EDS发现硅灰石没有参与化学反应,没有影响磷酸镁水泥原有水化产物的生成。但是纤维状的硅灰石填补在磷酸镁水泥中的缝隙中,使得磷酸镁水泥的结构更加密实,从而提高了磷酸镁水泥的抗压强度。通过研究磷酸镁水泥高温后基本力学性能试验得知:硅灰石的掺加对试件高温后的质量损失影响不大,掺加了硅灰石的磷酸镁水泥在温度高达600℃时抗压强度没有降低。虽然硅灰石加入磷酸镁水泥之后没有直接参与化学反应,经过高温处理后也没有改变磷酸镁水泥的化学产物和物相变化。但是硅灰石本身在经历1000℃高温后的化学稳定性良好,正是这种具有高温稳定的微米级纤维状硅灰石限制了磷酸镁水泥水化产物的脱水收缩而减轻了其力学强度衰减。本文的另一个研究重点是改性磷酸镁水泥作为胶粘剂的混凝土外贴碳纤维布的剪切强度及其随不同温度与环境条件作用后的演变规律,为磷酸镁水泥代替环氧树脂胶应用于碳纤维布加固混凝土结构奠定基础。结果发现:改性磷酸镁水泥代替环氧树脂胶可使碳纤维布粘贴混凝土试件的剪切强度提高40%以上,同时使经历105500℃高温后的剪切强度损失率显著降低。经过不同高温处理后的改性磷酸镁水泥加固试件都没有发生最理想的破坏形式:即胶层下混凝土被撕下一层。这最主要应该是高温下改性磷酸镁水泥抗剪强度逐渐降低引起的。用改性磷酸镁水泥粘贴碳纤维布的混凝土双剪试件经历干湿循环、自来水浸泡、MgSO4溶液侵蚀后的粘结性能均优于用环氧树脂粘贴碳纤维布的混凝土双剪试件的粘结性能,但是其抗硫酸侵蚀能力、抗Na OH溶液侵蚀能力、抗Na2SO4溶液侵蚀能力却比用环氧树脂粘贴碳纤维布的混凝土双剪试件略差。总之,硅灰石的加入有效提高了磷酸镁水泥的耐高温性能。改性磷酸镁水泥的粘结性能比环氧树脂更优良,其可以作为一种新型无机胶体来粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土结构。虽然在高温后磷酸镁水泥双剪试件的破坏形式都没有发生与胶层毗邻的混凝土完全剥离的破坏形式,而发生的是纤维布的剥离破坏,但是其常温下和高温后良好的粘结性能证明用磷酸镁水泥代替环氧树脂作胶粘剂粘贴碳纤维布用于实际工程加固是可行的。同时,磷酸镁水泥作为胶粘剂粘贴碳纤维布加固混凝土结构还具有良好的经济性和环保性效益。