改性磷酸镁水泥基材料的性能研究

摘要

磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement,MPC)是一种早强、高强度的新型胶凝材料,一般由重烧或者电解氧化镁(M)和磷酸盐或酸式磷酸盐(P)及调凝剂等一些材料按一定比例配制而成,与水混合后发生酸碱中和反应,生成MgNH4PO4·6H2O(鸟粪石)具有高度结晶结构的材料,广泛应用于混凝土路面及机场跑道的快速修补。MPC水化反应放热大、水化迅速且难以控制,是影响其工程应用的技术难题。
　　本文首先研究了不同 P:M值对所配制磷酸镁水泥力学性能的影响,得出了满足早强、高强度要求的磷酸镁水泥基本组成;在此基础上,研究了不同缓凝剂及缓凝方法对配制磷酸镁水泥凝结时间及抗压强度的影响,分析了各种因素的影响规律,得出了满足施工要求和强度要求的磷酸镁水泥;最后,结合磷酸镁水泥应用的环境要求,研究了磷酸镁水泥及改性磷酸镁水泥的耐水性、抗冻性及抗硫酸盐腐蚀性能。试验结果表明:
　　(1)在固定其余原料配比的情况下,改变M/P的比例,MPC强度变化较大, M/P在4︰1时,MPC的力学性能最理想。
　　(2)不同的酸式磷酸盐复配的MPC中,以掺NH4H2PO4所得磷酸镁水泥的力学性质最佳满足了MPC的早强快硬的技术性能。但由于其凝结时间过快,仍难以满足工程施工技术的要求。
　　(3)掺入适量的六偏磷酸钠可延缓MPC的初期水化速率,凝结时间随六偏磷酸钠掺量的增加,延缓效果先增大后减小;当六偏磷酸钠掺量为4％时,六偏磷酸钠对MPC的3h抗折、抗压强度影响不大,但其1d、3d抗折、抗压强度较不掺六偏磷酸钠的MPC有大幅度的提高。
　　(4)粉煤灰掺入后,可以延长磷酸盐水泥的凝结时间,并且掺量越高,凝结时间越长,掺量为30%时,凝结时间可以延长到20min,并一定程度上提升了磷酸镁水泥3天以前的强度,但是后期强度增长不明显。另外,对于磷酸镁水泥的冻融性能也没有明显的提升。
　　(5)MPC从原料MgO、NH4H2PO4到生成物鸟粪石 MAP浸泡在水中都会发生溶解现象,使强度降低。掺8034H耐水胶粉,可有效的降低溶解速度,减少缺陷的形成,并且掺量在0.5%的情况下,耐水性效果最佳。不同掺量的耐水胶粉对MPC自然养护下的强度影响不明显,但可有效提高其抗冻融循环及硫酸盐侵蚀的能力。

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1. 绪论

1.1课题研究背景

1.2 磷酸镁水泥作为快速修补材料的优势、研究现状及存在的问题

1.3 研究内容及技术路线

2. 试验材料及测试方法

2.1 主要试剂

2.2 试验仪器

2.3 试验方法

2.4 微观结构分析

3. 试验及结果分析

3.1 M/P比对磷酸镁水泥的力学性能的影响

3.2 不同缓凝剂对磷酸镁水泥凝结时间的影响

3.3不同磷酸盐对磷酸镁水泥凝结时间及力学性能的影响

3.4 FA对磷酸镁水泥性能的影响

3.5改性磷酸镁水泥的耐水性、抗冻性及耐硫酸盐腐蚀性能

3.6 MPC作为修补材料的粘结性

3.7 MPC耐久性寿命预测模型

4. 研究结论及有待解决的问题

4.1 研究结论

4.2 有待解决的问题

致谢

参考文献

附录：攻读硕士期间发表的论文