磷酸镁水泥性能提升与创新应用_李悦,王子赓_9787519860691

磷酸镁水泥是一种在室温下通过化学反应形成的新型胶凝材料,在修补加固、建筑制品、油井水泥等应用领域具有很大的优势。同时磷酸镁水泥可以胶结各种工业废弃物如粉煤灰、矿渣等,因此是一种非常有研究价值、节能环保的新型绿色材料。
本书共分12章,主要内容包括磷酸镁水泥概述、磷酸镁水泥的基本组成材料、磷酸镁水泥的改性材料、磷酸镁水泥的力学性能、磷酸镁水泥加固砂浆和混凝土的力学性能、液体环境磷酸镁水泥的耐久性、磷酸镁水泥的耐火性能、磷酸镁水泥的抗压细观模拟、六水磷酸钾镁的抗压细观模拟、六水磷酸钾镁在氯化钠溶液中的微观动力学模拟、磷酸镁水泥在轻质混凝土中的应用、磷酸镁水泥黏结碳纤维增强复合材料在混凝土结构及砌体结构中的应用等。
本书可供从事水泥、混凝土结构修补加固相关专业的科研、技术与管理人员使用,也可供一线员工使用。

前言磷酸镁水泥(MagnesiumPhosphateCement,MPC)是由磷酸盐、高温煅烧氧化镁及外加剂组成的以酸碱中和反应为实质的一种新型胶凝材料。由于其凝结硬化快、早期强度高、黏结强度高、干缩小、低温环境下可施工、耐磨性好和抗冻性好等优点,磷酸镁水泥常被用于机场跑道、道路桥梁、建筑结构快速修补及加固,已成为新型水泥基功能材料的研究热点。但MPC存在凝结硬化迅速、水化过程中放热量大及耐水性差等不足,其水化硬化机理也需进一步研究,因此目前MPC的推广应用受到限制。在国家自然科学基金(51678011)、北京市长城学者培养计划(CIT&TCD20150310)、固废资源化利用与节能建材国家重点实验室开放课题(SWR-2014-008)等的资助下,作者对磷酸镁水泥微结构与性能优化进行了一系列研究,探讨了磷酸镁水泥的水化硬化机理、耐蚀性规律及提高其耐久性方法,并以MPC为基础材料,制备出不同用途的轻质保温材料、新型黏结修补加固材料和氯离子萃取复合材料等,这些研究成果在本书中进行了介绍。本书包括四篇共12章:篇在综述磷酸镁水泥研究进展的基础上,介绍了磷酸镁水泥的原材料对其性能的影响,包括基本组成材料和改性材料对磷酸镁水泥性能的影响;第二篇介绍了磷酸镁水泥的力学性能及耐久性,力学性能方面除了常规力学性能外,重点介绍了磷酸镁水泥对砂浆和混凝土的黏结性能,耐久性方面介绍了耐水性、耐盐性、耐碱性和耐火性能等;第三篇介绍了磷酸镁水泥的微细观模拟,如磷酸镁水泥及水化产物六水磷酸钾镁受压过程的有限元模拟、六水磷酸钾镁在氯化钠溶液中的动力学特性等;第四篇介绍了磷酸镁水泥的实际应用,提出了轻质磷酸镁水泥混凝土的制备方法、磷酸镁水泥黏结碳纤维增强塑性材料电化学除氯-加固锈蚀钢筋混凝土构件的一体化技术、磷酸镁水泥黏结碳纤维增强塑性材料加固混凝土结构及砌体结构的效果等。本书对科研工作者和专业技术人员充分认识磷酸镁水泥的反应机理及性能、掌握该材料的生成制备技术以及工程推广应用具有较大帮助。上海交通大学陈兵教授,北京工业大学林辉博士、刘雄飞博士、朱金才博士、白伟亮博士、李亚强博士、张国胜博士等人在本书的研究和成果整理中进行了大量的工作,在此一并谨向他们表示衷心的感谢!由于作者水平有限,书中疏漏之处在所难免。如蒙指正,不胜感谢。作者2021年12月

目录
前言
篇磷酸镁水泥的原材料
第1章磷酸镁水泥概述 1
1.1 磷酸镁水泥性能的影响因素 1
1.2 磷酸镁水泥的物理力学性能及耐久性特点 3
1.3 磷酸镁水泥研究存在的问题 4
第2章磷酸镁水泥的基本组成材料 7
2.1 镁砂 7
2.2 粉煤灰 11
2.3 硼酸 14
2.4 磷酸氢二钾与磷酸二氢钾 15
第3章磷酸镁水泥的改性材料 21
3.1 钢渣 22
3.2 纤维 26
3.3 水合盐低温相变材料 29
3.4 碳纳米管 36
第二篇磷酸镁水泥的力学性能及耐久性
第4章磷酸镁水泥的力学性能 47
4.1 磷酸镁水泥的强度 47
4.2 磷酸镁水泥的断裂韧性 52
4.3 磷酸镁水泥的抗冲击性 54
4.4 磷酸镁水泥的微观试验研究 56
第5章磷酸镁水泥加固砂浆和混凝土的力学性能 59
5.1 砂浆单轴抗拉强度 59
5.2 砂浆的微观试验研究 61
5.3 混凝土劈裂抗拉强度 64
5.4 混凝土抗折强度 66
5.5 混凝土抗剪强度 68
第6章液体环境磷酸镁水泥的耐久性 72
6.1 磷酸镁水泥的耐水性 72
6.2 磷酸镁水泥的耐盐性 76
6.3 磷酸镁水泥的耐碱性 88
第7章磷酸镁水泥的耐火性能 96
7.1 磷酸镁水泥的耐火形貌特征 96
7.2 磷酸镁水泥的耐火抗压强度 99
7.3 磷酸镁水泥耐火性能的微观试验研究 100
第三篇磷酸镁水泥的微细观模拟
第8章磷酸镁水泥的抗压细观模拟 105
8.1 磷酸镁水泥有限元模型的输入参数测定 106
8.2 磷酸镁水泥和六水磷酸钾镁弹性模量的均匀化分析 110
8.3 磷酸镁水泥的抗压行为细观分析 113
第9章六水磷酸钾镁的抗压细观模拟 120
9.1 六水磷酸钾镁有限元模型的建立 120
9.2 基于X-CT的六水磷酸钾镁纳米压痕试验模拟 125
9.3 基于随机集料投放法的六水磷酸钾镁模拟纳米压痕试验模拟 132
第10章六水磷酸钾镁在氯化钠溶液中的微观动力学模拟 137
10.1 六水磷酸钾镁-氯化钠溶液分子动力学模型建立 137
10.2 水分子的界面结构 139
10.3 六水磷酸钾镁表面的离子吸附规律 146
10.4 界面区水和离子的动力学性质 150
第四篇磷酸镁水泥的实际应用
第11章磷酸镁水泥在轻质混凝土中的应用 154
11.1 磷酸镁水泥在超轻泡沫混凝土中的应用 155
11.2 磷酸镁水泥-聚苯乙烯在轻质混凝土中的应用 163
第12章磷酸镁水泥黏结碳纤维增强复合材料在混凝土结构及砌体结构中的应用 170
12.1 磷酸镁水泥黏结碳纤维增强复合材料电化学除氯-加固混凝土柱的应用 171
12.2 磷酸镁水泥黏结碳纤维增强复合材料电化学除氯-加固混凝土梁的应用 189
12.3 磷酸镁水泥黏结碳纤维增强复合材料加固砌块砖的应用 197

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