磷酸镁水泥水化热研究进展

磷酸镁水泥(MPC)作为一种新型化学胶凝材料,具有快硬早强、耐磨耐高温等优良特性,但其过快的凝结速度以及过高的水化热对其实际应用产生不利影响。综述了磷酸镁水泥水化机理,水化热对磷酸镁水泥性能影响以及磷酸镁水泥水化热的调控研究进展,对现有的水化热调控技术的不足及未来研究方向进行了探讨。     

基于热动力学的磷酸镁水泥水化机理

使用等温微量量热仪测试磷酸镁水泥的水化放热行为,基于热动力学方法研究了磷酸镁水泥的水化机理。结果表明:根据各水化阶段不同的主要反应,可将磷酸镁水泥的水化划分为初始期、MgO溶解期、[Mg(H_2O)]_6~(2+)生成期、MKP加速生成期、MKP减速生成期和稳定期。磷酸镁水泥的水化需要酸性环境激发,随着水化反应的进行水化体系中的H~+逐渐消耗,MgO的微溶和水解使水化中后期的水化体系向碱性环境变化。水化的早期产物MKP晶体快速生长并搭接构成磷酸镁水泥整体结构的框架,磷酸镁水泥的抗压强度快速提高。水化8 h后MKP生成量增长的幅度下降,磷酸镁水泥抗压强度的提高主要源于MKP晶体的联结。     

膨润土对磷酸镁水泥性能的影响

采用膨润土等量取代磷酸镁水泥的方法,研究了膨润土对磷酸镁水泥流动度、凝结时间、强度、水化热和早期收缩的影响,并对水化产物进行了分析与讨论。结果表明,膨润土降低了磷酸镁水泥的流动度、凝结时间和强度,为保证施工的可操作性,其掺量应控制在10%以内;膨润土有效降低了磷酸镁水泥的放热速率和放热量,减少了其早期收缩;掺有膨润土的磷酸镁水泥的水化产物中存在膨润土的主要成分蒙脱石和石英;膨润土影响了磷酸镁水泥的水化过程、水化产物的数量及其结晶程度。     

磷酸镁水泥的研究与发展前景

磷酸镁水泥是一种新型无机胶凝材料,兼有水泥、陶瓷和耐火材料的优点。综述了国内外磷酸镁水泥的制备、性能及水化硬化机理的研究进展,并分析了磷酸镁水泥推广应用中存在的一些问题,展望了磷酸镁水泥今后的发展前景。     

磷酸镁水泥的研究与应用进展

论述了磷酸镁水泥的一些研究进展,包括磷酸镁水泥的水化机理、水化产物、性能及其影响因素等,着重综述了磷酸镁水泥的耐久性问题和改性研究,在此基础上探讨了磷酸镁水泥的应用前景。     

矿物掺合料对自流平磷酸钾镁水泥砂浆性能的影响

为开发磷酸钾镁水泥(MKPC)砂浆的喷涂和灌缝工艺,研究了不同矿物掺合料的自流平磷酸钾镁水泥砂浆力学性能、体积变形、水化温度和水稳定性及其影响规律.分析了水化产物的物相组成和微观形貌对磷酸钾镁水泥砂浆性能的影响及作用机理.研究结果表明:粉煤灰和偏高岭土由于其材料特性,不会降低MK P C砂浆的流动性,而硅灰比表面积过大...     

缓凝剂对磷酸镁水泥性能及其水化机制影响研究进展

磷酸镁水泥(MPC)作为一种新型无机胶凝材料,具有早期强度高、干缩小、耐久性好等优良性能,在土木结构工程的快速修补和危废快速固化处理等领域有着极大优势.但磷酸镁水泥因强烈的放热反应,凝结速度过快,可施工操作性较低,所以其缓凝技术研究成为了该类材料规模化应用需解决的关键技术之一.缓凝剂的添加,可有效延缓磷酸镁水泥的凝结速度,改善其可施工操作性.本文基于国内外磷酸镁水泥缓凝剂研究,综述了几种常用的缓凝剂(硼砂(B)、硼酸(BA)和三聚磷酸钠(STP))对磷酸镁水泥性能(水化热、抗压强度、凝结特性)及其水化机制的影响,对其缓凝机理进行了分析讨论.就当前缓凝剂改性MPC研究中的优势及不足,并结合实际应用需求展望其今后研究和发展方向,为MPC后续缓凝研究提供文献支撑.     

铅离子对复合磷酸盐磷酸镁水泥水化硬化特性的影响

研究了铅离子对复合磷酸盐磷酸镁水泥水化硬化特性的影响及其在复合磷酸盐磷酸镁水泥中的稳定性。实验结果表明,复合磷酸盐磷酸镁水泥抗压强度随着铅离子掺量的增加而降低,其中硝酸铅掺量达到10%时,复合磷酸盐磷酸镁水泥的各个龄期的抗压强度发生明显下降。铅离子对复合磷酸盐磷酸镁水泥凝结时间没有明显影响。在复合磷酸盐磷酸镁水泥水化过程中,铅离子对水泥体系的pH值影响不大,但能够造成水泥水化放热峰出现的时间延迟,水化放热的总量减少并影响主要水化产物的结晶程度。在复合磷酸盐磷酸镁水泥水化反应后期,当硝酸铅掺量达到10%以上时,在水化产物中出现了较为明显的Pb2P2O7的衍射峰。复合磷酸盐磷酸镁水泥固化铅离子的浸出毒性试验结果(43μg/L)远低于国家标准要求(5mg/L)。     

磷酸镁水泥的研究进展

分析了磷酸镁水泥的原料制备、水化机理及主要水化产物,介绍了磷酸镁水泥凝结影响因素、强度影响因素研究现状,在此基础上对磷酸镁水泥的应用前景及亟需解决的问题进行了初步探讨.     

磷酸镁水泥水化热的影响因素研究

采用八通道微量热仪研究了不同m(M)/m(P)(氧化镁和磷酸二氢钾质量比)比值、水胶比(W/B)、硼砂掺量、粉煤灰掺量和磷酸盐种类对磷酸镁水泥水化热的影响规律。实验结果表明,磷酸镁水泥的水化存在吸热和放热两个过程,包含一个吸热谷和两个放热峰,吸热谷产生于磷酸盐的溶解,放热峰与氧化镁溶于酸性溶液及产物的形成有关;提高m(M)/m(P)比值、水胶比、硼砂掺量和粉煤灰掺量都会降低磷酸镁水泥水化的放热速率和放热量;以磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾为磷酸盐所制备的磷酸镁水泥的水化放热峰峰值和放热量分别达到了0.430714,0.145677,0.194626 W和1198.949,452.798,902.872J,表明了磷酸盐种类对磷酸镁水泥水化热和放热速率有显著的影响,这与三者的溶解度和pH值有关。     

粉煤灰掺量对轻烧氧化镁基制备3d打印用磷酸镁水泥性能的影响

以实现轻烧氧化镁为原料制备低碳磷酸镁水泥材料的3d打印为目标,采用自主研发的混搅挤功能一化建筑3d打印设备,探究了不同粉煤灰掺量对以轻烧氧化镁为基制备磷酸镁水泥材料性能与打印性能的影响规律,并结合XRD与SEM微观试验进一步分析粉煤灰对其水化产物及晶体样貌的影响。结果表明：与重烧氧化镁相比,由轻烧氧化镁制备磷酸镁水泥的凝结时间大幅缩短;粉煤灰的加入对材料凝结时间影响较小,均在2～3 min左右,但对抗压强度与界面粘结强度有负面影响,当粉煤灰掺量为磷酸镁水泥质量的30%时,抗压强度及界面粘结强度分别下降约34.24%、48.94%;粉煤灰掺量在20%以内时,可有效改善轻烧氧化镁基磷酸镁水泥材料的干缩率,提高体积稳定性;粉煤灰中的活性物质参与水化反应,生成的水化产物与磷酸镁水泥展现出良好的化学相容性,使结构内部更为密实;当粉煤灰掺量为20%～25%时,制备的3d打印用轻烧氧化镁基磷酸镁水泥具有良好的工作性能、体积稳定性能、挤出性能以及建造性能,且满足3d打印对水泥基材料的力学要求。     

Rietveld全谱拟合方法对磷酸镁水泥水化产物的定量分析研究

在X射线衍射定性分析的基础上,结合Rietveld全谱拟合方法对不同龄期磷酸镁水泥样品的水化产物晶相含量进行了定量研究。结果表明,龄期为10 min、1 h及1 d的磷酸镁水泥样品中水化产物MgKPO4·6H2O的相对含量分别为12.39%、15.77%和18.38%,拟合的Rwp因子为9.73%～12. 8%,说明该方法能准确、直观、快速的确定不同龄期样品中各晶相的组成及相对含量,并获得各相的相关晶体学结构参数,同时结合相关理论对磷酸镁水泥的水化及性能作出客观分析,为加深对水泥材料的认识提供了一种可行的研究方法。     

无机骨粘固剂--磷酸镁骨水泥的研究进展

综述了磷酸镁骨水泥的合成工艺、理化特性、反应机理、缓凝机理及水化产物组成.研究表明,快凝、高早强特性以及良好的胶粘性使磷酸镁骨水泥有望用于不稳定骨折治疗及人工关节假体粘结固定.     

m(M)/m(P)比值对磷酸镁水泥干燥收缩的影响及机理研究

研究了m(M)/m(P)比值对磷酸镁水泥干燥收缩行为的影响,采用温度记录仪、压汞仪、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等分析手段探讨了m(M)/m(P)比值对磷酸镁水泥干燥收缩的作用机理。结果表明,随着m(M)/m(P)比值的增大,磷酸镁水泥水化初期的膨胀量以及干燥收缩减小;水化8h左右水泥开始收缩,龄期达到20d左右收缩趋于稳定;磷酸镁水泥收缩量的减少,是由于m(M)/m(P)比值的增大导致磷酸镁水泥水化温度降低,孔隙率增大,水化产物MgKPO_4·6H_2O减少,水化产物结构趋于疏松。     

磷酸镁水泥耐酸碱性能及机理研究

通过质量损失、抗压强度损失、物相分析、微观形貌分析等方法研究了硫酸溶液、氢氧化钠溶液对磷酸镁水泥的腐蚀情况。研究结果表明硫酸、氢氧化钠溶液会对磷酸镁水泥造成腐蚀。硫酸可与磷酸镁水泥的主要水化产物六水磷酸镁钾(MgKPO4·6H2O,MKP)及未水化的氧化镁发生反应。低浓度的氢氧化钠溶液对磷酸镁水泥的腐蚀作用很小,与纯水对磷酸镁水泥的作用相似。高浓度的氢氧化钠溶液对磷酸镁水泥腐蚀作用强烈,高浓度的氢氧化钠溶液与MKP发生反应生成可溶物质。     

基于极化曲线的磷酸镁水泥体系中钢筋锈蚀行为研究

通过磷酸镁水泥体系和普通水泥中的钢筋锈蚀的对比实验,利用电化学工作站,分析钢筋锈蚀过程中的开路电位和极化曲线,研究了磷酸镁水泥体系的钢筋锈蚀行为。同时利用光学显微镜观察了不同龄期的磷酸镁水泥中钢筋的锈蚀形貌。结合磷酸镁水泥水化过程中pH值的变化和极化曲线理论深究了磷酸镁水泥体系抗钢筋锈蚀能力的机理。研究表明,磷酸镁水泥具有很强的抗钢筋锈蚀能力。磷酸镁水泥体系中的钢筋锈蚀行为虽然存在,但是其发展非常缓慢。磷酸镁水泥pH值的变化以及弱碱环境中磷酸铵金属络合物的形成是磷酸镁水泥抗钢筋锈蚀能力的控制因素。     

EVA乳液对磷酸镁水泥性能的影响研究

选择原材料是改善磷酸镁水泥性能的重要方法,为扩大磷酸镁水泥的应用范围,对EVA乳液改性磷酸镁水泥进行研究,结果表明,EVA乳液的掺加对磷酸镁水泥的凝结时间与流动性影响小;磷酸镁水泥的抗压与抗折强度均随着EVA乳液掺量的增大,表现出先提高后降低的趋势,但存在不同的适宜掺量;EVA乳液显著增大磷酸镁水泥的粘结强度与断裂能;微观分析表明EVA乳液不改变磷酸镁水泥水化产物类型,但改变水化反应速度,影响水化产物形貌,其中MgNH4PO4·6H2O主要以柱状存在,并且结构更加致密。     

m(P)/m(M)比值对磷酸镁水泥性能影响及作用机理分析

研究了原材料磷酸二氢铵(P)与氧化镁(M)的质量比值对磷酸镁水泥抗压强度和凝结时间的影响,通过XRD、扫描电镜和能谱检测分析了该比值影响的作用机理。研究发现,材料体系是由大量未反应的氧化镁颗粒被水化产物胶结而形成的强度体系,氧化镁对水化反应速率和强度发展至关重要;水化产物主要为磷酸铵镁和磷酸镁类化合物,其组成及晶体形貌结构受m(P)/m(M)比值影响较大,当m(P)/m(M)比值在1/4~1/5时,水化产物晶体微观形貌结构密实,材料强度较高。     

磷酸镁水泥性能的研究进展

磷酸镁水泥由过烧氧化镁和可溶性磷酸盐组成,是一种新型的水硬性胶凝材料.它早期强度高、收缩小、抗硫酸盐侵蚀能力强,能够与硅酸盐水泥基材料形成较强的粘结力,但其耐水性较差,原材料成本较高.因此,各类矿物掺合料如矿渣、粉煤灰、偏高岭土等被尝试用来取代部分原材料.在适当的掺量与取代方式下,矿物掺合料能够延缓凝结时间,提高抗压强度,并且能够改善耐水性.此外,氧化镁与磷酸盐的物质的量比、水胶比等也决定着磷酸镁水泥的性能.本文对磷酸镁水泥的水化机理、抗压强度、粘结强度、耐久性、体积稳定性进行了总结,指出了现有研究中的不足,并给出了建议与展望.     

磷酸镁水泥修补材料耐磨性影响因素研究

以重烧MgO和磷酸二氢铵为主要原料制备磷酸镁水泥修补材料,研究了氧化镁与磷酸二氢铵的比值(M/P)、水胶比(W/B)、硼砂掺量、粉煤灰掺量及龄期对磷酸镁水泥石耐磨性的影响,采用X射线衍射分析和扫描电镜探讨不同龄期水化产物的物相组成及结构。结果表明,M/P=4时磷酸镁水泥石耐磨性最强;7d内磷酸镁水泥石耐磨性随W/B增大而减弱;掺入硼砂和粉煤灰都会影响磷酸镁水泥石的耐磨性,且掺量越大耐磨性越差;磷酸镁水泥石耐磨性随龄期延长而提升。