磷酸镁水泥的研究与应用

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1、李十泉1j，陈蓓坦，陆春华2’吴丽雅，，罗建潇1，蒋邵轩1，葛佳龙1(1．南京理工大学泰州科技学院，江苏泰州225300；2．江苏大学土木工程与力学学院，江苏镇江212013；3．泰州市同一建设工程质量检测有限公司，江苏泰州225300)摘要：结合国内外的研究现状，介绍了磷酸镁水泥的制备原理，基本性能，具体改性措施，以及国内外的实际应用。磷酸镁水泥具有旱强高强、快凝高粘、耐热耐磨、抗冻耐腐、生物可吸收性等优越性能，应用前景广泛。关键词：MPC；基本性能；改性Ahtract：Incombination

2、稍tlltllecun．ent阳∞arch，tlIisp叩erin删ucestlleprincipleofthep陀paration，tlIe眦inb鹪icperfb珊锄ce，t}Ie谢ousme鼬u陀sofimprovingped．o珊髓ce舳d印plic8￡ionex锄pl船ofMPCbotllathomeandabroad．Mf'Ch硒extensive印plicationpmspects，witlIhighedystI．engtll，f缸tcondensation，highviscosity

3、，heat陀sistaIlt蛐ce，wearresistant町lce，antdke粥，conDsionresistaIltaIIce，bio—absorbabili哆蛐dot}Ierpropenies．Keywords：MPC；b鹊icperfb瑚蚰ce；impr0Vedpe而珊舳ce0引言磷酸镁水泥(MagIlesiumphosphatecem衄t，MPC：国外又称Chemicauybondedphosph砒ecer咖．ics。CBPCs)是一种新型无机胶凝材料，兼具水泥和陶瓷的优点。MPC具有

4、早强、快凝、高粘结、干缩小、耐热、耐磨和抗冻等优点，可用于工程快速修补，冻土处理及有害、放射性物质的处理和固化旧。此外，MPC生物安全性和相容性好、可降解阳，已被广泛应用于国内外的医学(骨、牙粘结)研究M中。在20世纪70年代。Rov等暇就开始研究磷酸盐胶结材料的应用。随即，美国Brookhaven实验室进行了研究阴。Sugama等【lq对MPC的水化、缓凝机理、显微结构开展研究。WagIl等l·-提出了采用KH2P04代替(NH4)2HP04制备磷酸镁钾水泥(Ml(1)C)，后者在生产过程中会产生

5、氨气。研究证实【翻。MKPC具有与MPC同样优越的性能。据此，有的文献例中基金项目：国家自然科学基金(51378241)；江苏省创新创业训练计划项目201413842007Y。一10一将两者均称为MPC。1制备与原理MPC主要由重烧M异。粉末、磷酸盐、外加剂、掺和料加水制备。磷酸盐类型主要有(NH4)2HP04、KH2P04、l渊P04。外加剂以缓凝剂为主，如硼砂。掺和料包括粉煤灰、硅灰、水玻璃、乳胶粉、各种纤维、放射性物质等。以KH2PO。为例，爿a望毛水化铲‘物是MgKPO和H200MgKP04

6、·6H20晶体结构是以P043一四面体、Mgo·6H20八面体及K+结合而成【13l，见图l(a)。主要原理是酸碱中和，总反应见(1)式：MgID+KH2P04+5H20=MgKP04·6H20(1)主要过程明：Mgo、KH2PO。加水混合，Mgo颗粒遇水(由表面开始)形成M卵耽M卵如在水中逐渐溶解出现M^OH-；KH2PO。迅速溶于水，电离出H+；最终反应形成MgKPO。，并在Mgo颗粒周围形成包裹层。在产物凝结硬化前，Mgo颗粒不断溶解，(1)式反应继续进行。随反应，体系pH值增加。当pH值>7

7、时，_·‘杰材型墅幽MKP开始结晶析出MgKP04·6H20，见图l(b)。晶体低温环境下仍然可以快速发展早期强度，特别适用形状为棒状，易相互搭接成网状结构，浆体凝结、密于混凝土建筑物的快速修补倒。实、最终硬化。2．3耐热耐磨·以■·(a】(bJ圈1MgKPO．·6H20的■胞结构与SEM圈2基本特性关于MPC的基本工作性能评价目前没有明确的规范或标准，主要从凝结时间、抗压强度、耐高温(耐火)、粘结性能、耐腐蚀等几个方面评价。2．1早强高强李晓鹏等Ⅱ习测定MPC净浆的ld强度最大可达到45．6MPa

8、。姜洪义等【1吨￡验研究的MPC净浆抗压强度3h可达39．4MPa。ld达55．5MPa。28d达80．4MPa。焦宝祥等【17l用低酸度(NH如HP04和K：HP04混合使用，制备了凝结时间可控、强度高的新型MPc。虽MPC的早期强度略有降低，但其28d抗压强度达70MPa。雒亚莉等研究表明【l田：所用Mgo与KH加．质量比为3：l、4：l、5：1时。所得产物的抗压强度最高的是4：l。据(1)式，有大量Mgo残留于反应产物中，这对产物的后期强度造成影响，既有利也有弊