磷酸鎂水泥研究介紹

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1、學(xué)號(hào)：1104250133水泥混凝土化學(xué)專(zhuān)業(yè)：材料化學(xué)1101授課教師:rFt姓名：謝歡姓名：謝歡材料科學(xué)與工程學(xué)院磷酸鎂水泥研究介紹扌商要：本文對(duì)磷酸鎂水泥的原料制備、水化機(jī)理及生產(chǎn)工藝有一定介紹，講述了強(qiáng)度影響因素、凝結(jié)影響因素等。并簡(jiǎn)單討論了磷酸鎂水泥的應(yīng)用場(chǎng)合及優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：磷酸鎂水泥改進(jìn)制備應(yīng)用我國(guó)對(duì)磷酸鎂膠凝材料的研究要明顯遲于西方國(guó)家，目前的應(yīng)用也僅限于修補(bǔ)材料，而其他方面的應(yīng)用，如處理有害及放射性廢料、人造板材黏結(jié)劑、利用工業(yè)廢料生產(chǎn)建筑材料這些方面相對(duì)比較少。一、原料及制備磷酸鎂水泥（MPC）是由MgO,磷酸鹽，緩凝劑以及礦物攙和料按一定比例配制而成。其中氧化鎂是由菱鎂礦1

2、700°C左右經(jīng)高溫*段燒而成。磷酸鹽主要為水化反應(yīng)提供酸性環(huán)境和酸根離子，目前配置磷酸鎂水泥多用磷酸二氫錢(qián)。為使磷酸鹽水泥具有充分的施工操作時(shí)間，目前多使用硼酸鹽（硼砂）作為磷酸鎂水泥的緩凝劑。粉煤灰價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，常用做磷酸鎂水泥的礦物攙和料，不僅可以降低成本，還可以調(diào)整磷酸鎂水泥的顏色以及改善磷酸鎂水泥的性能。二、水化機(jī)理磷酸鎂水泥的水化實(shí)質(zhì)上是一個(gè)以酸堿中和反應(yīng)為基礎(chǔ)的放熱反應(yīng)。磷酸鎂的水化反應(yīng)機(jī)理有局部化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和溶液擴(kuò)散機(jī)理兩種解釋。但目前大多數(shù)學(xué)者贊同溶液擴(kuò)散機(jī)理。按照溶液擴(kuò)散機(jī)理，磷酸鎂水泥水化反應(yīng)過(guò)程可概括為：⑴磷酸鎂水泥與水混合后，硼砂與磷酸鹽的陰、陽(yáng)離子迅速溶解于水

3、,MgO的溶解要慢得多。⑵由緩凝劑硼砂溶解生成的BQ廣離子迅速吸附到MgO顆粒表面，形成一層以B407彳「和Mg'%主的水化產(chǎn)物層，阻礙了MgO的溶解以及和H2PO-離子與MgO顆粒的接觸，達(dá)到緩凝目的。⑶磷酸鹽的離子逐漸滲入并透過(guò)阻礙層，與MgO顆粒表面接觸，加快水化速率,形成磷酸鹽水化物。隨著磷酸鹽水化產(chǎn)物的不斷形成，由于體積膨脹，使阻礙層脹破，導(dǎo)致大量磷酸鹽離子與MgO顆粒接觸，迅速形成大量水化產(chǎn)物。⑷隨著磷酸鹽水化產(chǎn)物的不斷增多和向外生長(zhǎng)，各個(gè)MgO顆粒及其他填料（如粉煤灰）表面包裹的水化產(chǎn)物相互結(jié)合成一個(gè)整體，從而使磷酸鎂水泥達(dá)到硬化。注：如果磷酸鎂水泥中沒(méi)有硼砂等緩凝劑的存在，Mg

4、"和磷酸二氫錢(qián)溶解產(chǎn)生的NH4；H2P042和P0產(chǎn)就會(huì)迅速反應(yīng)生成磷酸鹽水化物，磷酸鎂水泥則表現(xiàn)出凝結(jié)時(shí)間過(guò)快而不利于成型的特性。三、影響磷酸鎂水泥凝結(jié)的因素磷酸鎂水泥的水化速度非常快，但是如果水泥的水化速度過(guò)快，不僅會(huì)造成成型不便，而且還會(huì)影響到試件的最終強(qiáng)度和其他性能。因此，對(duì)磷酸鎂水泥緩凝措施的研究一直是研究者所關(guān)注的重點(diǎn)。影響磷酸鎂水泥凝結(jié)速度的因素主要有：MgO的活性及比表面積，緩凝劑的種類(lèi)及數(shù)量，環(huán)境溫度及試件大小等。磷酸鎂水泥所使用的Mgo—般是碳酸鎂經(jīng)1ooor以上的高溫（通常是1700°C）*段燒而成，其活性要比1000°C以下熾燒生成的MgO活性低許多，起到了降低水化反應(yīng)

5、速度的作用；磷酸鎂水泥的水化速度還會(huì)隨MgO的比表面積的增大而迅速加快。在其他條件相同的情況下MgO比表面積在2340cm2/g時(shí)，磷酸鎂水泥的凝結(jié)時(shí)間越為9min；當(dāng)MgO的比表面積為3130cm2/g時(shí)，磷酸鎂水泥的凝結(jié)時(shí)間為3.5min;當(dāng)MgO的比表面積為7380cm2/g時(shí)，磷酸鎂水泥因?yàn)槟Y(jié)速度過(guò)快而無(wú)法成型。緩凝劑硼砂是一種非常有效的磷酸鎂水泥緩凝劑，隨著硼砂摻量的增加，磷酸鎂水泥的凝結(jié)時(shí)間會(huì)明顯延長(zhǎng)，施工操作性能顯著提高。但是，硼砂和其他的緩凝劑一樣，其緩凝效果往往是以犧牲磷酸鎂水泥的早期強(qiáng)度為代價(jià)。其他緩凝措施降低磷酸鎂水泥的水化速度還可以通過(guò)降低反應(yīng)溫度。在同樣條件下，大試

6、件的凝結(jié)硬化速度要比小試件的凝結(jié)硬化速度快，這主要是由于磷酸鎂水泥的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，試件越大，放熱量就越大，從而促進(jìn)磷酸鎂水泥的水化速度。U!、影響磷酸鎂水泥強(qiáng)度的因素及改進(jìn)措施磷酸鎂水泥的早期強(qiáng)度發(fā)展很快,且強(qiáng)度隨齡期延長(zhǎng)不斷增高，但到7天以后就基本趨于穩(wěn)定，之后的強(qiáng)度發(fā)展的非常緩慢。影響磷酸鎂水泥強(qiáng)度的因素主要包括以下幾個(gè)方面：⑴磷酸鹽/氧化鎂比值。過(guò)大或過(guò)小的磷酸鹽/氧化鎂比值都會(huì)降低磷酸鎂水泥的強(qiáng)度，其值在1/4到1/5之間時(shí)，磷酸鎂水泥的強(qiáng)度最高。⑵緩凝劑摻量。隨著硼砂摻量的增加，磷酸鎂水泥的強(qiáng)度尤其早期強(qiáng)度迅速降低。⑶氧化鎂細(xì)度。氧化鎂細(xì)度主要對(duì)磷酸鎂水泥的早期強(qiáng)度產(chǎn)生影響，隨

7、細(xì)度的增加，早期強(qiáng)度增加，但細(xì)度對(duì)后期強(qiáng)度影響不大。⑷用水量。W/固的增加會(huì)使強(qiáng)度迅速下降。⑸礦物摻和料。粉煤灰雖然會(huì)造成早期強(qiáng)度降低，但合適的摻量對(duì)后期強(qiáng)度還有提高的效果。⑹環(huán)境。溫度的增加可提高早期強(qiáng)度，過(guò)高的溫度反而不利于磷酸鎂水泥強(qiáng)度的發(fā)展。另外，在干燥空氣養(yǎng)護(hù)條件下的強(qiáng)度發(fā)展要比在水中養(yǎng)護(hù)條件好。a.摻加高鈣粉煤灰對(duì)MPC進(jìn)行改性，可改善MPC性能并大幅度降低其應(yīng)用成本。在相同的水固比條