磷酸镁水泥研究介绍

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1、学号：1104250133水泥混凝土化学专业：材料化学1101授课教师:rFt姓名：谢欢姓名：谢欢材料科学与工程学院磷酸镁水泥研究介绍扌商要：本文对磷酸镁水泥的原料制备、水化机理及生产工艺有一定介绍，讲述了强度影响因素、凝结影响因素等。并简单讨论了磷酸镁水泥的应用场合及优势。关键词：磷酸镁水泥改进制备应用我国对磷酸镁胶凝材料的研究要明显迟于西方国家，目前的应用也仅限于修补材料，而其他方面的应用，如处理有害及放射性废料、人造板材黏结剂、利用工业废料生产建筑材料这些方面相对比较少。一、原料及制备磷酸镁水泥（MPC）是由MgO,磷酸盐，缓凝剂以及矿物搀和料按一定比例配制而成。其中氧化镁是由菱镁矿1

2、700°C左右经高温*段烧而成。磷酸盐主要为水化反应提供酸性环境和酸根离子，目前配置磷酸镁水泥多用磷酸二氢钱。为使磷酸盐水泥具有充分的施工操作时间，目前多使用硼酸盐（硼砂）作为磷酸镁水泥的缓凝剂。粉煤灰价格低廉，来源广泛，常用做磷酸镁水泥的矿物搀和料，不仅可以降低成本，还可以调整磷酸镁水泥的颜色以及改善磷酸镁水泥的性能。二、水化机理磷酸镁水泥的水化实质上是一个以酸碱中和反应为基础的放热反应。磷酸镁的水化反应机理有局部化学反应机理和溶液扩散机理两种解释。但目前大多数学者赞同溶液扩散机理。按照溶液扩散机理，磷酸镁水泥水化反应过程可概括为：⑴磷酸镁水泥与水混合后，硼砂与磷酸盐的阴、阳离子迅速溶解于水

3、,MgO的溶解要慢得多。⑵由缓凝剂硼砂溶解生成的BQ广离子迅速吸附到MgO颗粒表面，形成一层以B407彳「和Mg'%主的水化产物层，阻碍了MgO的溶解以及和H2PO-离子与MgO颗粒的接触，达到缓凝目的。⑶磷酸盐的离子逐渐渗入并透过阻碍层，与MgO颗粒表面接触，加快水化速率,形成磷酸盐水化物。随着磷酸盐水化产物的不断形成，由于体积膨胀，使阻碍层胀破，导致大量磷酸盐离子与MgO颗粒接触，迅速形成大量水化产物。⑷随着磷酸盐水化产物的不断增多和向外生长，各个MgO颗粒及其他填料（如粉煤灰）表面包裹的水化产物相互结合成一个整体，从而使磷酸镁水泥达到硬化。注：如果磷酸镁水泥中没有硼砂等缓凝剂的存在，Mg

4、"和磷酸二氢钱溶解产生的NH4；H2P042和P0产就会迅速反应生成磷酸盐水化物，磷酸镁水泥则表现出凝结时间过快而不利于成型的特性。三、影响磷酸镁水泥凝结的因素磷酸镁水泥的水化速度非常快，但是如果水泥的水化速度过快，不仅会造成成型不便，而且还会影响到试件的最终强度和其他性能。因此，对磷酸镁水泥缓凝措施的研究一直是研究者所关注的重点。影响磷酸镁水泥凝结速度的因素主要有：MgO的活性及比表面积，缓凝剂的种类及数量，环境温度及试件大小等。磷酸镁水泥所使用的Mgo—般是碳酸镁经1ooor以上的高温（通常是1700°C）*段烧而成，其活性要比1000°C以下熾烧生成的MgO活性低许多，起到了降低水化反应

5、速度的作用；磷酸镁水泥的水化速度还会随MgO的比表面积的增大而迅速加快。在其他条件相同的情况下MgO比表面积在2340cm2/g时，磷酸镁水泥的凝结时间越为9min；当MgO的比表面积为3130cm2/g时，磷酸镁水泥的凝结时间为3.5min;当MgO的比表面积为7380cm2/g时，磷酸镁水泥因为凝结速度过快而无法成型。缓凝剂硼砂是一种非常有效的磷酸镁水泥缓凝剂，随着硼砂掺量的增加，磷酸镁水泥的凝结时间会明显延长，施工操作性能显著提高。但是，硼砂和其他的缓凝剂一样，其缓凝效果往往是以牺牲磷酸镁水泥的早期强度为代价。其他缓凝措施降低磷酸镁水泥的水化速度还可以通过降低反应温度。在同样条件下，大试

6、件的凝结硬化速度要比小试件的凝结硬化速度快，这主要是由于磷酸镁水泥的水化反应是放热反应，试件越大，放热量就越大，从而促进磷酸镁水泥的水化速度。U!、影响磷酸镁水泥强度的因素及改进措施磷酸镁水泥的早期强度发展很快,且强度随龄期延长不断增高，但到7天以后就基本趋于稳定，之后的强度发展的非常缓慢。影响磷酸镁水泥强度的因素主要包括以下几个方面：⑴磷酸盐/氧化镁比值。过大或过小的磷酸盐/氧化镁比值都会降低磷酸镁水泥的强度，其值在1/4到1/5之间时，磷酸镁水泥的强度最高。⑵缓凝剂掺量。随着硼砂掺量的增加，磷酸镁水泥的强度尤其早期强度迅速降低。⑶氧化镁细度。氧化镁细度主要对磷酸镁水泥的早期强度产生影响，随

7、细度的增加，早期强度增加，但细度对后期强度影响不大。⑷用水量。W/固的增加会使强度迅速下降。⑸矿物掺和料。粉煤灰虽然会造成早期强度降低，但合适的掺量对后期强度还有提高的效果。⑹环境。温度的增加可提高早期强度，过高的温度反而不利于磷酸镁水泥强度的发展。另外，在干燥空气养护条件下的强度发展要比在水中养护条件好。a.掺加高钙粉煤灰对MPC进行改性，可改善MPC性能并大幅度降低其应用成本。在相同的水固比条