高温后磷酸镁混凝土力学性能实验研究

高温后磷酸镁混凝土力学性能实验研究摘要：火灾的经常发生常会使建筑物发生不可修复的破坏，从而研发新的耐火材料对经济的发展显得尤其重要。近几十年来，国内外的研究学者们对高温作用后普通混凝土试件的抗压强度进行了大量的实验研究，但对于高温作用后磷酸镁混凝土试件的力学性能研究很少。本文主要是对高温作用后磷酸镁混凝土试件的外观特征、抗压强度等方面进行实验研究及理论分析，力求可为日后的实际工程提供一些参考。关键词：高温,磷酸镁混凝土,力学性能,实验研究引言：混凝土是以水泥为主要胶结材料，拌和一定比例的砂、石骨料和水，经过搅拌、注模、振捣、养护等工序后，逐渐凝固硬化而成的人工混合材料。因其强度高、取材方便等优点被广泛应用。混凝土中各组成材料的成分、性质和相互比例，以及制备和硬化过程中的各种条件和环境因素，都对混凝土的力学性能有不同程度的影响。火灾的经常发生以及建筑物的发展对新的耐火材料的需求愈发急切。为此作者对高温作用后磷酸镁混凝土试件的外观特征、抗压强度、质量损失等方面进行实验研究，通过与普通混凝土相关性能的表分析得到相关的结论，力求可为日后的实际工程提供一些参考。1常温下磷酸镁混凝土实验设计1.1实验设备及过程常温下磷酸镁混凝土实验采用上海新三思计量仪器制造有限公司生产的微机控制电液伺服万能实验机、混凝土搅拌机、浇注试块所用钢模、坍落度仪、直尺、振捣棒等。1.称取适量的氧化镁作为实验原材料，放入混凝土搅拌机中，再根据1不同的配比称取相应的磷酸二氢钾、硼砂、砂和石子，并将其置于搅拌机搅拌均匀。将部分搅拌好的磷酸镁混凝土拌合物装入坍落度筒内混凝土拌合物由于自重将产生坍落现象，量出向下坍落尺寸。将过程1中搅拌好的磷酸镁混凝土倒入提前准备好的的钢模中，每个配比制作30个的立方体试件、5个的立方体试件。将制作好的立方体试件置于标准养护室养护。对按照要求养护的试件进行抗压强度测试，每个配比的试件测试两个，并记录所有实验结果。1.2常温下磷酸镁混凝土的配制及抗压性能实验该实验通过调整氧化镁掺量、氧化镁和磷酸二氢钾的摩尔比、硼砂与氧化镁的比、水灰比及砂、石子的掺量等指标，优化磷酸镁混凝土配比，优选强度较高、工作度较好的混凝土配比，进一步做高温性能实验。影响混凝土试件强度和凝结时间的主要因素有石子与灰的比Agg/B、砂灰比S/B、硼砂与氧化镁的比、氧化镁与磷酸二氢钾的比、水灰比等。经抗压强度实验表明，对同一配比试件而言，室内试件强度明显高于室外试件强度，主要原因是室外温度低，减缓了氧化镁与磷酸二氢钾的反应速度与程度。综合实验现象及结果，可知磷酸镁混凝土以表5-3中的18组到22组的试件强度相对较高、和易性较好、工作度满足基本的施工要求，适于配制磷酸镁混凝土。2表1-1磷酸镁混凝土抗压强度实验注：1.试件尺寸100mm×100mm×100mm;搅拌时间单位：分钟B=MgO+KDP+BRX;BRX/MgO：BRX/MgOweightratio;W/B：water/Bratio(weight);M/P：MgO/KDPweightratio;S/B:sand/Bweightratio;Agg/B:Agg/Bweightratio3.I,O分别代表室内(Indoor)和室外(Outdoor)。室内温度为15℃，室外温度为0℃。高温作用后磷酸镁混凝土的力学性能2.1试件加载装置及升温制度根据1.1实验过程中的步骤3每个配比制作30个的立方体试件、5个的立方体试件，并按照步骤4进行养护。本实验加热设备采用龙口市电炉总厂出品的高温箱式实验炉。升温曲线采用实测的炉温曲线，如图2.1所示。为了研究高温作用后磷酸镁混凝土试件的力学性能，将制作好的磷酸镁混凝土试件在标准养护条件下养护28天，放在高温箱式实验炉中，将炉温从室温分别升温到200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃，并分别恒温1小时，然3后将试件用铁钳取出，使之自然冷却1天后，测定其抗压强度如图2.2。2.2实验结果分析为了便于分析比较，高温作用后磷酸镁混凝土试件的配比，即根据表1-1选择18组到22组配比，分别用C1、C2、C3、C4、C5来表示。实验结果见表2-2~表2-6及图2.3所示。注：每组数据取2-3个数据的平均值注：每组数据取2-3个数据的平均值注：每组数据取2-3个数据的平均值注：每组数据取2-3个数据的平均值注：每组数据取2-3个数据的平均值4实验结果表明，将试件由室温升温到200℃且恒温1h，自然冷却1天后，磷酸镁混凝土中的化学结合水开始排出，发生氢氧化钙脱水，开始分解，导致水泥石结构开始破坏，使混凝土的强度显著降低，抗压强度平均降幅超过50%，抗压强度变化明显。将试件由室温升温到400℃，试件抗压强度继续降低，但降低幅度变小。将试件由室温升温到600℃时，与升温到400℃比较，抗压强度变化不明显。试件由室温升温到800℃，试件抗压强度与常温下相比降幅超过70%。升温到1000℃时，冷却后试件一触即碎，无法成型，砂和石子变成灰白色，石子变碎，如图5.13(d)所示。总体上看，高温作用后磷酸镁混凝土的力学性能总体上呈现随温度升高逐渐劣化的趋势，初始阶段降低幅度较大，中期变化不大，升温到800℃时，试件抗压强度与常温下相比降幅超过70%，粘结力几乎完全丧失，混凝土发生彻底破坏。3初步试验及结论：通过对上述磷酸镁混凝土试件的实验分析与比较，可以得出以下结论：1.影响混凝土试件强度和凝结时间的主要因素有石子与灰的质量比、砂灰比、硼砂与氧化镁的比、氧化镁与磷酸二氢钾的比、水灰比及养护温度等。磷酸镁混凝土试件高温作用下的抗压强度呈现随温度升高逐渐劣化的趋势。升温到200℃时，抗压强度降低幅度较