化学结合磷酸镁胶结材料的研究现状及其发展趋势

系统介绍化学结合磷酸镁胶结材料（MPC）的性能特点、适用领域和国内外技术发展现状,总结了MPC胶结材料在应用中急需解决的问题,并对MPC胶结材料的发展趋势进行了展望。     

石灰石粉对水泥基材料水化动力学的影响

利用TONI差分量热仪,测量了石灰石粉掺量分别为0,30%,50%(质量分数,下同)以及粉煤灰掺量为50%的水泥基材料水化放热速率和水化放热量曲线.运用动力学方法进行分析,得到了反应速率常数K,水化度α,反应级数N等动力学参数,并依此评价了石灰石粉对水泥基材料水化机理和水化过程的影响.结果表明,石灰石粉对水泥基材料的早期水化有促进作用,特别是当石灰石粉掺量为50%时,水化迅速由NG过程向I过程转变,影响尤为明显.     

石灰石粉对混凝土性能的影响

探讨了掺加不同比表面积和不同掺量的石灰石粉对混凝土的工作性能、力学性能以及抗氯离子渗透性能的影响。适宜的石灰石粉掺量可提高混凝土的坍落度,减少混凝土坍落度的经时损失,并提高混凝土强度。随着石灰石粉掺量提高,混凝土的抗氯离子渗透性能降低。     

石灰石粉对复合胶凝材料水化特性的影响

采用压汞测孔仪(MIP)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试技术,研究了石灰石粉对复合胶凝材料水化特性的影响.结果表明:与掺入粉煤灰相比,掺入石灰石粉也可减少复合胶凝材料的需水量,同时使胶砂强度有所降低,但其对胶砂后期强度的影响会逐步减小;石灰石粉和粉煤灰均能降低复合胶凝材料的水化热;石灰石粉对胶砂孔结构具有显著改善作用,能细化砂浆孔隙;随着龄期的延长,石灰石粉和粉煤灰都会发生水化,石灰石粉后期将水化生成水化碳铝酸钙.     

石灰石粉对混凝土性能的影响

通过用石灰石粉替代粉煤灰或矿渣粉进行试验,研究石灰石粉对混凝土强度和工作性能的影响。试验结果表明:在混凝土中掺入适量的石灰石粉,可提高混凝土的和易性,减小坍落度损失,但石灰石粉替代量超过总掺合料的50%以上,混凝土坍损变大,后期强度增进变小。     

石灰石粉细度对水泥浆体流变性能的影响

为研究石灰石粉细度对水泥浆体流变特性的影响,选用旋转黏度计测定了水泥-石灰石粉浆体流变性能,采用Herschel-Bulkley模型对浆体流变曲线进行拟合得到相关流变参数.结果表明:随石灰石粉细度增加,水泥浆体结构新建能和稠度减小,动态屈服应力增大;增加石灰石粉细度会减小水泥浆体的触变性,延缓水泥浆体触变性的发展,促进水泥浆体瞬时结构恢复能力;随测试时间增加,水泥-石灰石粉浆体结构新建能减小,稠度和动态屈服应力增大.     

石灰石粉对水泥混凝土性能影响的研究进展

从石灰石粉对C3S、C3A和水泥混凝土水化影响方面入手,阐述了水泥-石灰石粉胶凝体系的水化特性,并在此基础上,进一步从石灰石粉对水泥基材料流变性、强度、尺寸稳定性、耐久性的影响等方面,综述了水泥-石灰石粉胶凝材料的国内外研究现状.针对现有水泥-石灰石粉基材料研究存在的问题,探讨了全面、系统研究水泥-石灰石粉胶凝体系的重要性.     

磷酸镁水泥材料的研究与发展趋势

磷酸镁水泥(MPC)具有凝结硬化快速、早期强度高、耐磨和可在低温环境下施工等优点。本文概述了MPC性能特点、研究历史和制备方法,介绍了两种磷酸镁水泥的水化产物。指出了MPC性能方面的研究热点,例如缓凝措施、矿物掺合料在MPC中的作用、水中稳定性等。同时也对MPC的抗冻性和耐磨性及其影响因素做了介绍。本文认为磷酸镁水泥未来的发展趋势,从结构材料向功能材料转化,这样可以充分发挥MPC的性能优势,提高其利用价值。     

浅析石灰石粉对混凝土性能的影响

通过不同掺量石灰石粉或相同掺量不同细度的石灰石粉在混凝土中的应用,对混凝土的工作性能、强度、耐久性能进行比对,得知石灰石粉掺量在10％时使用效果最佳,随着石灰石粉细度越细,对改善混凝土的工作性能,确保混凝土耐久性有较好效果。     

石灰石粉替代粉煤灰对混凝土性能的影响

通过测试六种石灰石粉在不同比例替代粉煤灰时的混凝土工作性能、力学性能及收缩率等指标,分析石灰石粉物理指标对混凝土性能的影响。结果表明：当石灰石粉流动度比低于100,MB值超过1.0,需要增加减水剂掺量才能达到相同初始扩展度;比表面积超过300 m²/kg,会增大混凝土经时损失;石灰石粉粒径分布中位值为7.75μm时,能较好地填充胶材空隙,增加混凝土早期强度;石灰石粉粒径分布中位值低于水泥时,能起到较好的填充作用,降低混凝土的收缩率。     

微硅粉改性磷酸镁水泥砂浆试验研究

以过烧镁砂和磷酸二氢铵为主要原料,掺入少量微硅粉和石英砂来制备磷酸镁水泥(MPC)砂浆,研究了微硅粉掺量对磷酸镁水泥砂浆性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等对其水化产物进行分析.结果表明:随着微硅粉掺量的增加,磷酸镁水泥砂浆的凝结时间和流动性呈下降趋势,而早期强度先增后减;微硅粉的掺入可大幅提高磷酸镁水泥砂浆的耐水性;微硅粉的掺入大幅提高了磷酸镁水泥砂浆水化产物结构的密实性,同时生成了麻花状硅酸镁晶体,该晶体将鸟粪石和未反应的MgO连接在一起,提升了磷酸镁水泥砂浆的力学性能和耐水性.     

海水浸泡养护对磷酸钾镁水泥浆体微观结构和性能的影响

为研究海水浸泡养护对磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体微观结构和性能的影响,测试了不同养护条件下MKPC浆体试件的抗压强度和干燥收缩率,分析了其物相组成和微观结构.结果表明:在海水浸泡环境下,如果MKPC浆体试件已凝结且具有一定的初始结构强度,其主要水化产物MgKPO_4·6H_2O(MKP)在呈弱碱性的海水环境下溶解度低、水解现象减轻;海水的渗入使MKPC浆体试件的水化反应得以持续进行,水化反应生成较多的MKP,在弱碱性海水环境下,MKP更易结晶,生成的MKP晶体结晶程度高、缺陷少,后续生成的MKP晶体不断填充MKPC硬化体的孔隙,使硬化体结构趋于致密;自然养护3d后浸入海水养护的MKPC试件有较高的抗压强度和较低的干燥收缩率,其28,60d抗压强度较全程自然养护的MKPC试件分别提高13%和5%,而其60d干燥收缩率仅为全程自然养护MKPC试件的12%,为28d后浸入海水养护MKPC试件的23%.     

磷酸镁水泥耐水性的研究

研究了不同养护条件对磷酸镁水泥（MPC）力学、收缩性能的影响,以及不同原料配比对MPC耐水性的影响,并对不同养护条件下MPC水化产物的成分和微观结构进行了分析.结果表明：水养条件下MPC的28 d强度发生较大倒缩,耐水性较差;原料配比对MPC耐水性的影响较大,磷酸盐含量对MPC耐水性影响显著.MPC耐水性差的主要原因是水养条件下基体中少量未反应的磷酸盐溶出,改变了水溶液的pH值环境,导致主要水化产物MgKPO4.6H2O在酸性环境下水解,使体系孔隙率增大,强度倒缩.     

石灰石粉对水泥浆体流变性能的影响及作用机理

研究了相同流动度下石灰石粉对水泥浆体流变性能的影响规律,并采用Zeta电位仪和偏光显微镜测试了浆体Zeta电位及显微结构,通过最小需水量法分析了水泥浆体中颗粒湿堆积密实度和颗粒表面的水膜层厚度,探讨了石灰石粉对水泥浆体流变性能的作用机理.结果表明:流动度相同时,浆体的屈服应力基本相同;随着石灰石粉细度的减小以及掺量的增加,水泥浆体的黏度逐渐降低;石灰石粉在水溶液中的Zeta电位显著高于水泥,因此可大幅度减少水泥浆体中的絮凝结构,增大水泥浆体中颗粒湿堆积密实度,从而释放出更多自由水,增加颗粒表面的水膜层厚度,进而降低颗粒间相互作用力,导致水泥浆体黏度显著降低.     

水玻璃对磷酸钾镁水泥性能的影响

研究了水玻璃对磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体在水中的分散特性及MKPC硬化体性能和显微结构的影响.结果表明:掺适量水玻璃对MKPC浆体有增稠作用,可抑制水的渗入和磷酸盐的溶解,减少磷酸钾镁水泥早期水化组分的变化;添加水玻璃可使MKPC硬化体中水化产物的晶粒明显变小,结构更加致密,在经受水环境侵蚀时,MKPC硬化体的强度损失率明显减小.     

基于磷酸镁水泥的植物茎秆增强混凝土试验研究

采用磷酸镁水泥(MPC)、粉煤灰和油菜茎秆制备新型绿色混凝土,探讨了该混凝土作为保温隔热墙体材料的可行性,并讨论了油菜茎秆的掺量和尺寸对混凝土性能的影响,测试了所制备的植物茎秆增强混凝土的表观密度、抗压强度和导热系数.结果表明:所制备的植物茎秆增强混凝土可以满足承重和非承重墙体材料的技术要求;油菜茎秆的多孔隙特征保证了该绿色混凝土具有优异的保温隔热特性;与硅酸盐水泥和石灰等其他胶凝材料相比,磷酸镁水泥更适宜制备植物茎秆增强混凝土.     

钢渣粉和粉煤灰对磷酸钾镁水泥抗盐冻性影响

在淡水和Na_2SO_4溶液中进行冻融循环试验,测试和分析掺加钢渣粉或粉煤灰的磷酸钾镁水泥(MKPC)强度、表观形貌、质量损失、线膨胀变形、吸水率、物相组成及微观结构,并将其与纯磷酸钾镁水泥的上述试验结果进行比较,研究掺加钢渣粉或粉煤灰MKPC的抗盐冻性能.结果表明:钢渣粉和粉煤灰均有助于减小MKPC在盐冻中的强度损失和质量损失;适量钢渣粉和粉煤灰掺入可与MgO粉形成良好颗粒级配,提高MKPC硬化体密实度;冻融中硫酸盐的存在可减少钢渣粉中钙离子的溶出,粉煤灰可明显改善MKPC在冻融循环中的线膨胀变形,其惰性SiO_2填充作用及形态效应均有利于提高MKPC的抗盐冻性.     

含重金属Pb的磷酸钾镁水泥性能

测试了掺Pb(NO_3)_2的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的流动度、凝结时间、抗压强度、收缩变形和重金属Pb的浸出质量浓度,分析了MKPC浆体的水化放热特性、物相组成和微观形貌.结果表明:复合缓凝剂和适量Pb(NO_3)_2可有效延缓MKPC浆体的凝结时间;掺入适量Pb(NO_3)_2虽然会降低MKPC浆体的抗压强度,并使其收缩变形略微增加,但掺10%(质量分数)Pb(NO_3)_2的MKPC浆体28d抗压强度仍大于20MPa,其收缩变形仍比硅酸盐水泥砂浆小1个数量级;在相同水化龄期,MKPC浆体中重金属Pb的浸出质量浓度随着Pb(NO_3)_2掺量的增加逐步升高,但在掺10%Pb(NO_3)_2的MKPC浆体中,重金属Pb的浸出质量浓度仍远低于GB 5085.3—2007标准要求.     

掺复合缓凝剂的磷酸钾镁水泥浆体的水化硬化特性

测试和分析了掺复合缓凝剂(CR)的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的凝结时间、水化热、液相pH值、抗压强度、物相组成和微观结构,将其与掺硼砂(NB)的MKPC浆体进行比较,研究了掺CR的MKPC浆体的水化硬化特性.结果表明:CR通过控制MKPC水化体系液相pH值,使MKPC浆体的凝结时间延长、早期水化反应速度减慢、水化体系最高温度降低、总水化放热量减少;掺CR的MKPC硬化体中主要水化产物磷酸钾镁晶体(MKP)的生成量增加、晶体生长完好、稳定性好,MKPC硬化体的微观结构更完善,后期抗压强度显著提高.     

石灰石粉粒度分布对水泥性能的影响

利用灰色关联分析方法研究了石灰石粉的粒度分布对水泥性能的影响.研究结果表明,5 ～11μm、0～5 μm的石灰石粉颗粒分别是水泥3d、28 d抗压强度的最强影响因子.0～23 μm的石灰石粉颗粒对3d、28 d强度起增进作用;石灰石粉颗粒＞23 μm时,水泥强度随着石灰石粉含量的增大而降低.因此,可以通过优化石灰石粉的粒度分布来改善水泥性能.