磷酸钾镁水泥水化产物K型鸟粪石稳定性研究

磷酸钾镁水泥是一种凝结硬化快、黏结强度高且环境适应性广的新型胶凝材料,广泛应用于工程快速加固、快速修补和国防建设及有害物质固化等方面。K型鸟粪石是磷酸钾镁水泥主要水化产物,是强度的主要来源,K型鸟粪石的热稳定性对于磷酸钾镁水泥在面临各种复杂环境时更好发挥各项优势具有重要的影响。采用溶解-沉淀法合成高纯度的K型鸟粪石,利用X射线衍射（XRD）、热重分析（TG/DSC）、红外光谱分析（FTIR）等方法研究了温度对K型鸟粪石稳定性的影响规律。结果表明：经50～110℃低温加热后K型鸟粪石有不同程度的损失,50℃时损失较少,110℃时物相已完全被破坏。     

磷酸钾镁水泥水化体系的微结构演化

通过测试磷酸钾镁水泥(MKPC)水化体系的水化放热特性和抗压强度发展,分析不同龄期MKPC硬化体的固相组成和微观结构,研究MKPC水化体系的微结构演化过程.结果表明:MKPC水化体系水化反应速度快且大量水化热在水化反应初期集中释放,水化反应主要在水化开始3d完成,水化产物主要为含6个结晶水的MKP,还存在一些低结合水的水化产物;MKPC水化体系中快速水化生成的水化产物晶体缺陷多和稳定性差,生长过程中会产生较大的内应力,其中低结合水的水化产物还会逐步吸收空气中的水份转化为MKP,均会造成MKPC硬化体结构的劣化,即随水化龄期增长,硬化体出现较多的裂缝和缺陷;造成MKPC硬化体抗压强度在水化开始3d发展迅速,之后抗压强度出现倒缩,但随龄期延长又逐步恢复并增长.     

定型相变材料对磷酸钾镁水泥性能的影响

利用实验室制备的癸酸/膨胀石墨定型相变材料、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料和石蜡/膨胀石墨定型相变材料对磷酸钾镁水泥(MKPC)水化温升进行调控,同时研究了定型相变材料对MKPC水泥工作性能、水化热和强度的影响。结果表明:掺入癸酸/膨胀石墨定型相变材料、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料后,MKPC的水化过程发生变化,磷酸钾镁水泥的性能改变:凝结时间缩短,流动度减小,水化温峰T_(max)和水化热降低,但强度有较大幅度减小。掺入石蜡/膨胀石墨定型相变材料后,MKPC水化温峰T_(max)随其掺量增加呈规律性降低。较癸酸和月桂酸,石蜡对MKPC水化过程影响较小,石蜡/膨胀石墨定型相变材料的MKPC工作性能更优。     

硼砂与蔗糖对磷酸钾镁水泥性能的影响及作用机制

在保证凝结时间可控前提下,提高磷酸钾镁水泥早期强度是其工程应用的关键。本研究以硼砂、蔗糖为缓凝组分调控磷酸钾镁水泥水化和硬化过程。结果表明,与凝结时间相同的单掺硼砂、单掺蔗糖组相比,二者复掺(硼砂、蔗糖分别占MgO质量的1.5%、6.0%)的磷酸钾镁水泥水化第二放热峰明显延迟,但放热速率、总放热量均增大,水化产物MgKPO₄·6H₂O生成量增多,3 h强度提高104.1%,且后期强度与单掺硼砂组样品相当。     

磷酸钾镁水泥耐高温性能研究

研究了不同温度处理对磷酸钾镁水泥性能的影响,并利用X射线衍射仪、综合热分析仪、扫描电子显微镜对机理进行了分析。试验结果表明,在100℃以上的高温环境下,磷酸钾镁水泥质量会减少、强度会发生降低;物相分析的结果显示,高温处理后磷酸钾镁水泥的主要水化产物Mg KPO4·6H2O衍射峰会降低;热重分析的结果显示,磷酸钾镁水泥试样在108℃左右有一个明显的吸热谷并伴随着明显的质量损失;微观形貌分析的结果显示,经高温处理后磷酸钾镁水泥的水化产物减少,过烧氧化镁会大量裸露。磷酸钾镁水泥经高温处理后性能下降是水化产物在高温下分解导致的。     

不同磷酸盐对磷酸镁水泥水化硬化性能的影响

以四种酸式磷酸盐P(NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、KH2PO4、K2HPO4),与电解镁砂(MgO)配制磷酸镁水泥,测试了其凝结时间及3h、1d、3d硬化体的抗压、抗折强度;并利用六偏磷酸钠作为缓凝剂,研究了其对所配制磷酸镁水泥水化历程的影响.试验结果表明,在相同摩尔浓度下,磷酸二氢盐较一氢盐更能促进MPC的水化历程,使MPC凝结时间缩短、早期强度增长较快.SEM、XRD证明,在不影响水化产物种类的情况下,六偏磷酸钠可改变磷酸镁水泥的水化历程,能有效控制其水化反应速率,同时不影响其强度的发展.     

偏高岭土/粉煤灰-磷酸钾镁水泥体系早期水化研究

试验研究分析了偏高岭土/粉煤灰-磷酸钾镁水泥体系的早期水化特性,及其力学性能和微结构的发展.结果表明,磷酸钾镁水泥体系早期水化放热特征同硅酸盐类水泥相似.偏高岭土和粉煤灰的掺入加速了磷酸钾镁水泥体系的早期水化,降低了凝结时间,提高了体系的早期强度,其中,偏高岭土在体系中比粉煤灰具有更高的活性.结合低场核磁共振对水化早期微孔结构的分析,偏高岭土在体系中的化学效应大于物理效应,粉煤灰在体系中的物理效应大于化学效应,粉煤灰主要起填充密实作用.     

不同细度MgO对磷酸钾镁水泥性能的影响

研究了MgO细度对磷酸钾镁水泥(MKPC)流动性、凝结时间、水化温度变化、水化产物生成量与抗压强度等方面的影响。结合MgO的粒度分析,发现MKPC净浆的流动性和凝结时间是由30μm以下的MgO颗粒控制。水泥浆体的温升测试和差热分析结果表明MgO比表面积对MKPC的水化有显著影响。在MgO比表面积小于322 m2/kg时,MKPC水化过程中出现2个温度峰,其过程可分为快速溶解、水化过渡、加速水化和衰减4个阶段。当MgO比表面积大于322m2/kg时,水化过程只出现一个温度峰。强度测试结果表明,MgO的细度对MKPC的早期强度没有明显影响,但其后期强度主要由尺寸在30～60μm范围内的MgO颗粒所控制,因此,为控制MKPC早期的水化速率并获得较高的后期强度,MgO的比表面积应该控制在238～322m2/kg之间。     

水灰比对磷酸钾镁水泥性能的影响

通过测试不同水灰比的含复合缓凝剂的新型磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的凝结时间、流动性和水化过程温度变化,测试其硬化体的抗压强度、分析硬化体的物相组成和微观结构,研究水灰比对MKPC浆体特性的影响.结果表明:水灰比对MKPC的抗压强度和微观结构有显著影响;存在最佳的水灰比范围(0.10,0.11),使MKPC硬化体的结构较完善和后期抗压强度较高.     

硼砂对磷酸镁水泥抗压强度的影响研究

研究了磷酸二氢钾与重烧氧化镁的质量比(P/M)、水胶比对磷酸镁水泥(MPC)硬化性能的影响,并探讨了硼砂对磷酸镁水泥性能的影响.测试了磷酸镁水泥的抗压强度,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,磷酸镁水泥的抗压强度随P/M质量比的增加先增大后减小,当P/M=1∶3时达到最大值,此时产生的水化产物为结晶度很好的板状晶体;随着水胶比的增大,磷酸镁水泥的抗压强度先增大后减小,当其在0.12～0.14时达到最大值;随着硼砂掺量的增加,磷酸镁水泥各龄期的抗压强度先增大后减小,且随着龄期的增长抗压强度逐渐增大;加入硼砂后,磷酸镁水泥晶体呈现出裂纹和缺陷.     

马来酸三乙醇胺酯对水泥水化的影响

为克服三乙醇胺早强剂对水泥抗折强度和后期强度的影响,合成了马来酸三乙醇胺酯,并通过背散射电子成像(BSE)和BET分析,研究了马来酸三乙醇胺酯对水泥水化程度、C-S-H含量和水泥水化28 d分形维数的影响。结果表明:马来酸三乙醇胺酯可促进水泥水化尤其是水泥中硅酸盐相的水化;复掺马来酸三乙醇胺酯和聚羧酸减水剂,可显著提高水泥水化产物中C-S-H的含量;三乙醇胺降低了水泥石28 d的分形维数,马来酸三乙醇胺酯单掺及与聚羧酸减水剂复掺则使水泥石28 d的分形维数提高。由此可见,马来酸三乙醇胺酯作为增强型水泥早强剂具有广阔的应用前景。     

早龄期磷酸钾镁水泥砂浆的抗冻性评价

为了研究早龄期磷酸钾镁水泥(MKPC)砂浆的抗冻性,测试了在水和5％(质量分数)Na2 SO4溶液中快速冻融早龄期MKPC砂浆试件的强度、体积变形和吸水率,分析了其物相组成和微观形貌,并将其与水化28 d的MKPC砂浆试件相比较.结果表明,快速冻融循环环境下,早龄期MKPC砂浆试件(水化龄期超过1 d)的强度衰减程度低...     

磷酸钾镁水泥修补材料研究综述

磷酸钾镁水泥是一种通过化学键结合的新型胶凝材料,具有比传统硅酸盐水泥更优异的性能,目前已成为快速修补材料研究的热点之一。本文介绍了修补材料的研究现状,总结了磷酸钾镁水泥的制备与水化过程,详述了其工作性、力学性能、耐久性、体积稳定性和裂缝修复的研究进展,分析了当前研究存在的问题,指出了磷酸钾镁水泥发展趋势以及其在修补加固工程中的应用前景。     

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.     

氯化钠与三乙醇胺复合对粉煤灰水泥水化程度影响的研究

探讨氯化钠与三乙醇胺复合对粉煤灰水泥不同水化阶段水化程度的影响。结果表明:将一定掺量的氯化钠与三乙醇胺复合掺入可以不同程度地提高粉煤灰水泥不同龄期的水化程度,其水化3d的水化程度的增幅最大,水化28d的水化程度的增幅最小;且随着粉磨时间的延长,粉煤灰水泥不同龄期的水化程度均有不同程度的提高但增幅下降。将一定掺量的氯化钠与三乙醇胺复合掺入后粉煤灰水泥不同龄期的水化程度均高于单掺氯化钠或三乙醇胺,其中氯化钠对早期水化程度的提高效果优于三乙醇胺;而三乙醇胺对后期水化程度的提高效果优于氯化钠;当氯化钠掺量为2%,三乙醇胺掺量为0.06%进行复掺且粉磨时间为15min时粉煤灰水泥不同龄期的水化程度均达到最大值。     

富含重金属的焚烧飞灰对磷酸钾镁水泥体系性能的影响

为了研究富含Pb、Cd的模拟垃圾焚烧飞灰对磷酸钾镁水泥(MKPC)性能的影响,测试了含垃圾焚烧飞灰的MKPC体系的流动度、凝结时间、抗压强度和其中重金属Pb、Cd的浸出浓度,分析了MKPC体系的水化放热特性、物相组成和微观形貌,结果表明:复合缓凝剂和适量垃圾焚烧飞灰可有效延缓MKPC浆体的凝结时间.垃圾焚烧飞灰的加入和含量增加使MKPC浆体的早期抗压强度明显降低,随着水化龄期的延长,其抗压强度逐步提高,水化28 d时,掺50％飞灰的MKPC的抗压强度仍大于20 MPa.含垃圾焚烧飞灰的MKPC浆体中Pb、Cd的浸出浓度随垃圾焚烧飞灰含量的增加而增加、随水化龄期的延长而明降低.但含50％飞灰的MKPC硬化体(28 d)中Pb、Cd的浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准》(GB5085.3-2007)要求.     

磷酸钾镁胶结材料早期水稳定性调控技术研究

通过测试磷酸钾镁胶结材料(MKPC)浆体的抗压强度和水养护剩余强度率,研究酸碱组份比例、粉煤灰掺量对MKPC浆体早期水稳定性的影响.通过测试MKPC浆体的初始水化温度和MKPC硬化体的吸水率,分析其影响机理,结果表明:由于复合缓凝剂有效延缓了MKPC浆体的早期水化反应速度,MKPC浆体组成结构中酸组份比例可大幅降低,有足量未反应的MgO颗粒存在起到微集料作用.在MKPC中掺适量粉煤灰且保证较高的碱组份比例,粉煤灰球形颗粒可填充水化物之间孔隙,且与足量未水化的MgO颗粒形成较好的级配搭配,使MKPC硬化体结构更加致密;在水养护条件下,水份不易渗入,磷酸盐及其水化物溶解和水解的可能性均减小,早期水稳定性明显提高.其中酸碱质量比例为1∶3和粉煤灰掺量为20％的MKPC硬化体的水养护剩余强度率达到90％以上.