超快硬磷酸镁水泥研究进展

概述了制备磷酸镁水泥所使用的原料和水泥的制备方法。探讨了磷酸镁水泥的水化机理和缓凝机理,并对主要水化产物磷酸镁铵（MgNH4PO4·6H2O）的晶体化学结构进行了分析。综述了磷酸镁水泥的研究进展和应用前景。指出：磷酸镁水泥基础性研究不够深入,特别是水化机理和水化产物等方面存在争议;在磷酸镁水泥中采用较多的化学原料时会造成成本偏高;磷酸镁水泥在水化反应过程中释放氨气会造成空气污染;中国对磷酸镁水泥的研究报道较少,应用领域也较有限。以上种种因素限制了磷酸镁水泥的规模化生产和应用。因此,在深入开展磷酸镁水泥基础理论研究的同时,仍需对其应用领域进行推广,特别是寻求廉价的矿物和岩石原料或工业废弃物作为替代原料（如菱镁矿替代轻质碳酸镁等镁盐）或填料,这是磷酸镁水泥大量规模化生产和应用的关键。     

磷酸镁水泥的研究现状及发展趋势

鉴于磷酸镁水泥的优良性能和广泛应用,从磷酸盐、氧化镁及外加剂三方面论述了磷酸镁水泥的制备,从水化历程、水化产物及缓凝机理三部分探讨了磷酸镁水泥的水化机理,然后综述了磷酸镁水泥的工作及力学性能的研究进展,在此基础上总结了磷酸镁水泥在应用过程中存在的问题和未来发展趋势.     

磷酸镁水泥的研究进展

综述了原材料和配比设计对磷酸镁水泥性能的影响,对磷酸镁水泥关键技术问题进行了分析,讨论了磷酸镁水泥新型缓凝剂的制备路径,提出了进一步改善磷酸镁水泥性能和降低成本等方面的研究思路,对其在防火、防锈等方面的应用进行了展望.     

矿物掺合料改性磷酸镁水泥研究进展

在总结磷酸镁水泥水化产物、水化速度、孔结构、流动性和物理力学性能等的基础上,综述了粉煤灰、矿渣、硅灰、赤泥和偏高岭土等矿物掺合料对磷酸镁水泥的改性效果和作用机理。矿物掺合料改性磷酸镁水泥具有优异的物理力学性能和经济性,耐水性、严苛条件下耐久性、负温下水化硬化特征和矿物掺合料改性机制等课题尚待深入研究,以期为促进磷酸镁水泥及其修补砂浆在重点工程中的应用提供参考。     

磷酸镁水泥应急固化模拟放射性核素90Sr

以重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂为原料制备磷酸镁水泥(MPC)快速固化模拟放射性核素90 Sr.研究了龄期对磷酸镁水泥固化体抗压强度的影响、不同Sr掺量对磷酸镁水泥固化体体积收缩的影响和不同温度、pH值对磷酸镁水泥固化体早期浸出性能影响,采用X射线衍射分析和扫描电镜探讨不同龄期磷酸镁水泥固化体的物相组成及微观结构.结果表明:磷酸镁水泥固化体抗压强度在2h～1d增长速度最快,1d时抗压强度达34.3 MPa;随着Sr掺量提高,磷酸镁水泥固化体收缩率增大;低温和碱性环境下磷酸镁水泥固化体累计浸出分数较高;磷酸镁水泥固化体微观结构随龄期增长而变致密,掺入Sr会阻碍磷酸镁水泥水化产物形成.     

磷酸镁水泥基材料与混凝土粘结性能研究进展

磷酸镁水泥具有早强、粘结强度高、体积稳定性好等优点,在混凝土结构修补加固中表现出巨大的应用潜力.为使修补加固材料与基体形成整体共同工作,其粘结性能极其重要,本文综述了原材料、环境条件和界面情况对磷酸镁水泥基材料与混凝土粘结性能的影响以及磷酸镁水泥基材料与硅酸盐水泥材料的粘结机理,并对磷酸镁水泥基材料未来的研究方向提出建议.     

粉煤灰对磷酸镁水泥早期性能的影响

磷酸镁水泥具有早强快硬性的特点,导致了其制备的混凝土存在长距离运输不易搅拌、难以泵送等施工问题.针对这一问题,采用粉煤灰对磷酸镁水泥进行改性,研究了不同粉煤灰掺量对磷酸镁水泥流变性的影响.采用布氏粘度计测定了磷酸镁水泥浆体在不同剪切速率下的流变参数,使用宾汉姆流体模型拟合了磷酸镁水泥流变曲线.利用冷场发射扫描电镜与X射线衍射仪研究了粉煤灰对磷酸镁水泥微观结构与水化产物的影响,并探讨了粉煤灰对磷酸镁水泥流变性的改性机理.结果 表明,粉煤灰可以有效地改善磷酸镁水泥的流变性并延长凝结时间;“形貌效应”是粉煤灰提高磷酸镁水泥流变性的主要原因;粉煤灰的掺入不会改变磷酸镁水泥水化产物的物相组成,但会对磷酸镁水泥的部分力学特性产生不良影响.     

三维打印磷酸镁水泥复杂艺术品的工艺研究

为了获得任意复杂形状的水泥艺术品,提出基于磷酸镁水泥(MPC)粉末,以硼砂溶液作为粘接剂,通过粉末床三维打印技术制备了磷酸镁水泥试样和复杂艺术品.研究了三维打印磷酸镁水泥试样的形状精度,并探讨了硼砂溶液对磷酸镁水泥力学性能的影响;测试了磷酸镁水泥在空气里养护及水保养条件下的抗压强度,并利用XRD和SEM分析了磷酸镁水泥的水化产物的物相组成和微观形貌.结果表明,三维打印磷酸镁水泥成型精度较高,尺寸误差在2.5％以内,打印坯体抗压强度达到1.35 MPa;磷酸镁水泥经水护保养后,抗压强度可提升至2.26 MPa,在水中浸泡后抗压强度达到了9.44 MPa;最后,利用优化的材料方案和工艺参数,三维打印了复杂形状扭环和齿轮水泥艺术品.     

磷酸镁水泥研究进展

综述了磷酸镁水泥的发展历程、水化机理、基本性能的影响因素及其应用研究现状,指出当前磷酸镁水泥研究中存在的问题,并结合实际应用需求展望了其今后研究和发展方向.     

钢渣对磷酸镁水泥性能的影响研究

研究了钢渣掺量对磷酸镁水泥力学性能和导电性的影响,并结合压汞法、XRD和SEM分析其机理.研究结果表明:随着钢渣掺量的增加磷酸镁水泥的抗压强度先上升后降低,15％时达到最优;而其抗折强度逐渐减小.钢渣的加入并未改变磷酸镁水泥的水化产物,它主要作为一种惰性填充材料分散在磷酸镁水泥基体中.钢渣的加入提高了磷酸镁水泥的导电性,随其掺量的增加,磷酸镁水泥的电阻率逐渐降低.     

P (AMPS-DMAA-MEP)三元共聚降失水剂的制备及其性能研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和2-(甲基丙烯酸氧基)乙基磷酸酯(MEP)为原料,采用水溶液自由基共聚法合成了一种磷酸盐改性的三元共聚物,并将其作为油井水泥降失水剂进行了评价。结果表明,与通常使用的AMPS-DMAA共聚物相比,该三元聚合物能有效提高15%盐水水泥浆在140℃下的降失水效果和高温稳定性,并确定出最佳添加量2%下,该水泥浆浆体的滤饼渗透率能降低至4. 2μD,滤失量低于30 mL。     

磷酸钾镁水泥净浆抗盐冻性能研究

为了研究磷酸钾镁水泥抗盐冻性能,通过测定四种不同冻融介质中磷酸钾镁水泥净浆试件的质量损失、强度、体积变形和表观破坏形态,并与相同龄期的长期浸泡环境下的磷酸钾镁水泥净浆试件比较,借助微观手段研究磷酸钾镁水泥硬化体的物相组成和微结构.结果表明:磷酸钾镁水泥经过400次冻融循环时仍保持质量损失不超过5％、强度损失不超过25％、体积膨胀变形最大为0.275％,具有较好的抗盐冻性.四种冻融介质中,以5％硫酸钠溶液为冻融介质时破坏最严重,可作为评价磷酸钾镁水泥抗盐冻性能好坏的指标.     

Brushite Cements from Polyphosphoric Acid, Calcium Phosphate Systems

Brushite cement is more soluble than apatitic cement under physiological conditions. Thus, brushite cement may be resorbable in vivo when used as a bone substitute material. Our group has previously reported the formation of brushite cement from orthophosphoric acid and several calcium phosphates such as β-tricalcium phosphate or nanocrystalline hydroxyapatite. In this study, polyphosphoric acid was investigated as a calcium phosphate cement component. We found that brushite cement was not formed when polyphosphoric acid was mixed with β-tricalcium phosphate but instead monocalcium phosphate monohydrate (MCPM) was formed. Although stronger in compression when tested dry, MCPM is readily soluble under physiological conditions and cement loses structural integrity within hours of aging in water. However, by varying the solid component phases, we have discovered a new route to the formation of brushite cement. The mixture of polyphosphoric acid, water, and tetracalcium phosphate yielded cement composed predominantly of brushite. The mechanical performance, microstructure, and setting time of this cement appeared to be dependent on the composition of the set cement, which in turn was determined by the composition of cement reactants in the cement slurry.     

Effects of organo-modified montmorillonite on strengths and permeability of cement mortars

Organo-modified montmorillonites (OMMT) which have been widely used in polymer/clay nano-composites are employed here as fillers and reinforcements in cement mortars. The ratio of quartz sand and cement is 2.75 while the water/cement ratios of 0.40, 0.485 and 0.55 are considered for the cement mortars we studied. Experimental results indicate that the coefficients of permeability of cement mortars could be 100 times lower if a lower dosage of OMMT micro-particles is added. At the same time, the compressive and flexural strengths of cement mortars can be even increased up to 40% and 10%, respectively. It is also found that the optimal dosage of OMMT micro-particles to give higher compressive and flexural strengths and a lower coefficient of permeability for cement mortars is less than 1%. Meanwhile, the microstructure of cement mortars is characterized by using SEM, EDS and MIP to evaluate the effects of OMMT micro-particles on the improvements of strengths and permeability of cement mortars.     

硬化水泥浆体气体渗透特征研究

渗透性直接决定了有害物质在混凝土等水泥基材料中的传输速度,是影响混凝土耐久性的关键指标。基于水泥浆体三维孔隙结构和压汞试验数据,分别采用Katz-Thompson方程和格子Boltzmann方法模拟计算水泥浆体试样的渗透率,并与气体渗透测试结果进行对比,其结果表明:硬化水泥净浆气体渗透率测试结果为3.82×10^-18~7.29×10^-18 m²;Katz-Thompson方程的预测结果仅具有数量级的准确度,不能真实准确地预测水泥浆体孔隙结构的渗透率;格子Boltzmann方法能够准确地预测水泥浆体的本质渗透率,为4.88×10^-19~15.48×10^-19 m²;气体渗透测试结果比模拟结果高约2~10倍,表明水泥浆体中毛细孔依然是渗透的主要路径,而气孔和微裂缝仅在局部起到了提高气体渗透率的作用。     

改良黄土渗透试验研究

以改良黄土的水力学性质优化分析为核心,研究了改良黄土的渗透性能和渗透过程中渗透系数的变化。通过对黄土添加水泥、石灰和粉煤灰作为改良材料,进行了改良黄土渗透性试验。试验结果表明,在击实试验控制干密度情况下且改良材料含量较低情况下,随着改良材料含量的增大,改良黄土的渗透系数呈增大趋势,黄土的结构性明显得到了改善;渗透过程持续,随着改良黄土中石灰、水泥和粉煤灰-水泥混合物水化作用的进行,改良黄土的渗透系数呈减小趋势。因此,根据工程需要,可以通过进一步优化改良材料添加配比方案,在改良渗透性能的基础上增加强度,满足黄土地区施工安全要求。     

粉煤灰对磷酸镁水泥的影响

研究了粉煤灰掺量对磷酸镁水泥凝结时间、流动度和抗压强度的影响规律,通过XRD和SEM-EDS分析了粉煤灰对磷酸镁水泥的作用机理.结果表明:随着粉煤灰掺量的增大,磷酸镁水泥的凝结时间先减小后增大,流动度先增大后减小,而抗压强度随着粉煤灰掺量的增大而降低.     

不同方法测定水泥土渗透系数的研究

为研究适合测定水泥土渗透系数的试验方法,结合工程实际,对防渗墙进行现场钻孔注水试验,对钻芯取样的水泥土试样进行室内变水头渗透试验和三轴渗透试验,对比室内试验结果和现场试验结果,探讨适合检测水泥土芯样的室内试验方法,分析三轴渗透试验中孔隙水压和围压对水泥土渗透性的影响.对重新配制的水泥土试样进行室内变水头渗透试验、三轴渗...     

水泥抗氯离子渗透试验方法的研究

借鉴当前混凝土抗Cl-渗透试验方法中较成熟、先进的饱盐混凝土电导率法(NEL法)检测技术,研究讨论了在GB/T17671—1999水泥强度检验方法基础上建立的水泥抗Cl-渗透试验方法,并对方法的可靠性进行了验证。同时,研究了水泥与混凝土Cl-扩散系数关系,初步提出了评定水泥抗Cl-渗透能力指标。