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。     

磷酸镁水泥的制备及其快速修补应用研究进展

磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement,MPC)是一种基于氧化镁和磷酸盐的酸碱反应而凝结硬化的新型胶凝材料。该材料具有凝结速度快、早期强度高、粘结性能好、干燥收缩小、耐磨、抗冻等特点。优异的性能使其能够替代传统水泥基修复材料,满足水泥混凝土结构修复要求,已成为目前快速修补材料研究的热点之一。本文对近年来MPC用作快速修补材料方面的研究进展做了综述,分别讨论了MPC的凝结时间、流动性、强度发展、与旧混凝土结构的粘结性能、体积稳定性及其影响因素。在此基础上讨论了MPC作为修补材料存在的问题并给出了相关的建议。     

磷酸镁水泥制备及生物医学应用研究进展

磷酸镁水泥(MPC)是一种凝结硬化快、早期强度高、黏结强度高、干燥收缩小、耐磨、抗冻、生物相容性好的新型胶凝材料,无论在民用、军事建筑还是生物骨修复材料上都有很好的应用前景,因此得到了广泛的关注。主要对MPC的制备、水化产物、机理以及在生物医学领域的应用研究现状进行了综述。     

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.     

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。     

纤维增强磷酸镁水泥基复合材料研究进展

磷酸镁水泥(MPC)是一种由重烧氧化镁与可溶性磷酸盐通过酸碱反应在早期形成高强度的新型无机胶凝材料,具有强度发展迅速、碱度低、粘接能力强等优势。然而,由于微观结构、物相组成等特点,MPC脆性大,易开裂,其应用受到极大影响。通过纤维增强提升韧性的纤维增强磷酸镁水泥基复合材料(FRMPC)引起了人们的广泛关注。本文系统介绍了近年来不同类型纤维制备的FRMPC的抗压、抗拉和抗弯等力学性能,结合MPC自身特性分析了不同纤维通过桥接、界面作用的增韧机制,并分析了FRMPC现阶段的主要应用途径,在纤维增强水泥基材料的研究进展基础上提出了未来FRMPC在组成设计、分析测试和机理研究等方面的发展趋势。     

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.     

海工磷酸镁水泥基材料强度特性及其微观机理分析

将采用海砂、海水制备的海工磷酸镁水泥基材料,分别在海洋气候环境下自然养护和海水中浸泡养护,通过对材料强度特性、微观结构及组成的测试分析,研究材料的长期强度发展规律、抗海水侵蚀性能及其微观作用机理。结果表明:海工磷酸镁水泥基材料的力学性能受海砂、海水的影响不大,材料长期强度发展较好,自然养护下材料7d的抗压强度达到43MPa以上,900d的抗压强度达到90MPa左右;海工磷酸镁水泥基材料抗海水侵蚀性能较好,海水浸泡养护900d时抗压强度达到37.9MPa;初步建立了材料微观组成结构与宏观特性的关系,为进一步提高材料应用特性打下理论基础。     

磷酸镁水泥抗冲击性能试验研究

磷酸镁水泥是一种由氧化镁、磷酸盐和缓凝剂等按一定比例混合而成,在室温下通过化学反应形成快硬高强的新型胶凝材料。研究掺加了不同掺合材料的磷酸镁水泥在冲击力作用下的性能,并结合SEM分析磷酸镁水泥冲击性能变化的原因。研究表明,磷酸镁水泥的抗冲击性能较差,掺合料不同对其冲击性能有一定影响。由SEM分析,可知抗冲击性能较好的磷酸镁水泥,内部细微裂缝变少,结构更加紧密。     

超高性能磷酸镁水泥混凝土的制备和力学性能研究

磷酸镁水泥(MPC)凝结硬化速度快,早期强度高,采用MPC作为胶凝材料,有利于在无养护条件下制备出具有高早强特征的超高性能磷酸镁水泥混凝土(UHPMPCC)。研究了钢纤维掺量和长径比等参数对UHPMPCC物理力学性能的影响,分析了UHPMPCC中钢纤维的增强机制和影响规律。结果表明25 mm钢纤维有利于提高早期抗压强度,而13 mm钢纤维更有利于提高长期力学性能;13 mm钢纤维的掺量2.5%(体积分数)时,无养护的UHPMPCC6h抗压强度和抗折强度超过60和25 MPa, 28 d抗压强度和抗折强度超过120和38 MPa。MPC浆体早期呈酸性,使钢纤维表面产生刻蚀,鸟粪石嵌入钢纤维中,增强MPC基体和钢纤维的界面粘结,有助于提高UHPMPCC的抗弯强度。     

缓凝剂硼砂对磷酸镁水泥水化硬化特性的影响

为了探讨缓凝剂硼砂(B)对磷酸镁水泥(MPC)的作用机理,测试和分析了不同掺量硼砂(B)的磷酸镁水泥(MPC)浆体的凝结时间、pH值、体系温度以及硬化体的强度和微观结构。结果表明:硼砂在一定掺量范围内对磷酸镁水泥(MPC)浆体有较明显的吸热降温促进作用和调节pH值作用,两种作用均可减慢浆体的水化反应速度且进一步影响硬化体的微观结构形貌和强度。由此推论硼砂在磷酸镁水泥(MPC)浆体中,除在MgO表面形成保护膜外,还通过降低体系温度和调节浆体pH值进而减慢水化反应速度来延缓浆体的凝结,随着硼砂(B)掺量的变化,不同因素起主导作用。     

磷酸钙骨水泥的研究进展

磷酸钙骨水泥是目前研究最多并被认为是最有发展前途的一种生物活性骨水泥.综述了磷酸钙骨水泥生物材料的开发与研究.首先简要介绍了磷酸钙骨水泥,然后分析了影响磷酸钙骨水泥强度的因素并重点综述目前提高强度的措施,最后展望了磷酸钙骨水泥的研究方向和应用前景.     

聚合物改性砂浆界面粘接特性的研究

根据聚合物改性砂浆不同的界面破坏形式,提出了表征界面粘接特性的内聚强度和界面结合强度概念,并通过二者的总体宏现效应-粘接强度试验探讨了乙烯-醋酸乙酸共聚物、双级配填料和水泥对砂浆内聚强度和界面结合强度的影响.试验表明,在本试验务件下乙烯-醋酸乙酸共聚物的最佳掺量范围为1.5%～3.5%.当聚合物掺量低于3.5%时,随着聚合物掺量的增加,聚合物改性砂浆的粘接强度增大,破坏形式为内聚破坏;当聚合物掺量高于3.5%时,聚合物改性砂浆界面的结合强度降低,导致粘接强度降低,破坏形式为界面破坏.具有合适配比的双级配填料可增强砂浆粘接强度,但大粒径填料的增加会降低砂浆与基材界面的结合强度,导致砂浆的粘接强度降低,在本试验条件下填料A/填料B的比例取1:2为宜.聚合物改性砂浆的粘接强度随水泥掺量的增加而增大,并在掺量为30%时出现拐点,故在本试验条件下水泥掺量取30%较佳.     

纸/铝/塑复合水泥袋的研究与应用

该种新型复合材料的磨擦系数、透气性和透湿性能符合国标要求,因而适合干燥粉状物质的包装.在制袋材料对水泥强度影响的试验中,试体3天抗折强度比R'f=94.24%≥93%,3天抗压强度比Rc'=95.38%≥95%;同时,在水泥包装袋防潮性能的试验中,试体3天抗压强度比Rc'=94.56%≥90%.因此,制袋材料对水泥强度的影响和防潮性能符合GB 9774-2002的要求.     

新型钇-羟基磷灰石骨水泥的制备及性能研究

利用高温固相法合成了掺钇的磷酸四钙,将其与无水磷酸氢钙以物质的量比1∶1混合制备了钇-羟基磷灰石骨水泥(Y-HAC)。结果表明:少量钇的掺入不会改变骨水泥的水化产物,骨水泥能正常水化,水化产物为弱结晶羟基磷灰石。与纯羟基磷灰石骨水泥(HAC)相比,Y-HAC的湿态抗压强度提高了120%,干态抗压强度提高了85%。同时,钇的掺入还提高了材料的孔隙率。Y-HAC的微观结构呈现紧密结合的片状羟基磷灰石结晶体。体外释放实验表明,钇的释放量极低,说明钇-羟基磷灰石骨水泥具有较好的稳定性。Y-HAC是一种很有前途的骨组织修复材料,并可用于载药材料和骨组织工程支架材料。     

An Octacalcium Phosphate Forming Cement

The osteoconductive and possibly osteoinductive characteristics of OCP increased the interest in preparation of bone graft materials that contain OCP in its composition. Calcium phosphate cements (CPCs) were prepared using a mixture of α-tricalcium phosphate (α-TCP) and dicalcium phosphate anhydrous (DCPA), with α-TCP / DCPA molar ratio of 1/1 and distilled water or 0.5 mol / L phosphate aqueous solution (pH = 6.1 ± 0.1) as the cement liquid. Hardening time was (30 ± 1) min for the CPC mixed with water and (5 ± 1) min for the CPC mixed with phosphate solution. Diametral tensile strength (DTS), porosity (P), and phase composition (powder x-ray diffraction) were determined after the hardened specimens had been immersed in a physiological-like solution (PLS) for 1 d, 3 d, and 7 d. In CPC specimens prepared with water, calcium hydroxyapatite (HA) was formed and DTS and P were (9.03 ± 0.48) MPa and (37.05 ± 0.20) vol % after 1 d, respectively, and (9.15 ± 0.45) MPa and (37.24 ± 0.63) vol % after 3 d, respectively. In CPC specimens prepared with phosphate solution OCP and HA were formed and DTS and P were (4.38 ± 0.49) MPa and (41.44 ± 1.25) vol % after 1 d, respectively,(4.38 ± 0.29) MPa and (42.52 ± 2.15) vol % after 3 d, respectively, and (4.30 ± 0.60) MPa and (41.38 ± 1.65) vol % after 7 d, respectively. For each group DTS and P did not change with PLS immersion time. DTS was significantly higher and P was significantly lower for CPCs prepared with water. HA formation slightly increased with immersion time from 40 mass % after 1 d to 50 mass % after 3 d in CPCs prepared with water. OCP + HA formation increased with immersion time from 30 mass % after 1 d to 35 mass % after 3 d and to 45 mass % after 7 d in CPCs prepared with 0.5 mol / L phosphate solution.     

水泥粒径分布对水泥石强度的影响

以水泥石水化物填充度最高为原则,综合考虑水泥水化度、水泥固相体积增量和水泥浆体初始堆积密度两个方面的匹配关系,通过理论推导和试验验证建立了多粒径(连续粒径分布)单组分水泥石强度与水泥粒径分布之间关系的计算方法,在此基础上就水泥粒径分布对水泥石强度的影响进行探讨。结果表明:计算值与试验值比较吻合,用本文中提供的方法可以根据水泥的粒径分布和各水灰比计算其不同龄期的填充度和抗压强度。     

含锶磷酸钙骨水泥的制备及性能研究

通过混合磷酸四钙、磷酸氢钙、磷酸氢锶及稀磷酸制备了一种含锶磷酸钙骨水泥(Sr-CPC),研究了水泥固/液比、含锶量及仿生浸泡时间对其结构组态及抗压强度的影响.结果表明,不同组分的CPC在调和浆体时均存在最佳固/液比,且对应的凝结时间适合临床手术要求;Sr-CPC试样在模拟体液(SBF)中浸泡24h后固化产物为含锶缺钙羟基磷灰石;适量锶的加入及较短时间仿生浸泡均可显著改善Sr-CPC固化体的抗压强度,并且浸泡过程对固化体抗压强度的影响主要体现在其微观结构的变化.     

抗水型钙磷水泥生物活性骨修复材料研究

采用纤维素作为添加剂、以非水相溶剂作为固化液, 研究了一种抗水型磷酸钙骨水泥生物活性骨修复材料. 对其抗水性能、理化性能、水化产物及生物相容性进行了研究. 结果表明: 该骨水泥可任意塑形, 也可用针管注射成形, 抗水性能优良, 添加剂纤维素的加入, 对骨水泥的凝结时间、抗压强度及最后的转化产物没有明显影响. 培养细胞在材料表面粘附铺展且增殖良好, 初步表明材料有较好的生物相容性. 该材料有望用于骨缺损填充及椎体成形等微创手术.