磷酸镁水泥的研究与应用进展

《磷酸镁水泥的研究与应用进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、磷酸镁水泥的研究与应用进展磷酸镁水泥的研究与应用进展/刘凯等?97?磷酸镁水泥的研究与应用进展刘凯,李东旭(南京工业大学材料科学与工程学院,南京210009)摘要论述了磷酸镁水泥的一些研究进展,包括磷酸镁水泥的水化机理,水化产物,性能及其影响因素等,着重综述了磷酸镁水泥的耐久性问题和改性研究,在此基础上探讨了磷酸镁水泥的应用前景.关键词磷酸镁水泥化学结合陶瓷水化机理性能改性前景ReviewofMagnesia-phosphateCementBasedMaterialsLIUKai,LIDongxu(C

2、ollegeofMaterialsScience&Engineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009)AbstractThedevelopmentofmagnesium-phosphatecementinrecentdecadesisreviewed,includinghydrationmechanisms,hydrates,propertiesandrelatedinfluencingfactors.Herein,durabilit

3、yandmodificationstudyareespe—ciallyemphasized.Onthebasisoftheseaspects,applicationprospectsaredicussed.Keywordsmagnesium-phosphatecement,chemicallybondedceramics,hydrationmechanism,properties,modification,prospects1概述磷酸镁水泥由酸性磷酸盐,重烧镁粉以及外加剂组成,最早于1939年首先使用

4、.由于水化速度过快难以控制,早期一直无法实现实际应用.美国Brookhaven国家实验室[1']开发出了磷酸铵镁水泥,并对水化产物,水化机理等进行了研究;Argonne国家实验室[3]以磷酸二氢钾代替铵盐,发明了水化性能更优异的磷酸钾镁水泥,并一直致力于研究该系列水泥稳定化/固化各种废弃物的能力;丁铸等[4]以MgO含量较低的镁砂和粉煤灰为主要原料成功制备出凝结快,早期强度高的磷硅酸盐水泥.目前,磷酸盐水泥经过多年的发展,基本上形成磷酸铵镁水泥,磷酸钾镁水泥和磷硅酸盐水泥3大种类.磷酸镁水泥是一种新型

5、气硬性胶凝材料,同时具有化学结合陶瓷的属性,具有一系列传统结构材料无以比拟的性能:(1)凝结硬化迅速,早期强度高,3h强度可达40MVa以上L53;(2)与旧混凝土有相近弹性模量和膨胀系数,体积相容性好,粘结强度高Is-s];(3)作为修补材料使用,具有优异的耐磨性能,经5000转的磨损作用,磨蚀深度仅在0.30mm左右,耐磨度高出普通硅酸盐水泥制品的1倍[6;(4)对钢筋的防锈性能好,同等条件下,钢筋的锈蚀率仅为普通硅酸盐水泥的22.8和矿渣水泥的48.6[8;(5)抗盐冻,冻融循环能力强,40次冻

6、融循环后才出现表面剥蚀现象[7;(6)耐热性能好,理论上至少可以经受1300℃;超过800℃时,硬化水泥石转为类似陶瓷的结构,强度反而提高[1;(7)可以有效胶结除聚合物以外的各种废弃物,掺量大,有利于环保,降低成本,并提高磷酸镁水泥的性能[3;(8)镁质原料来源广泛,中国是世界上镁矿资源最丰富的国家,其菱镁矿资源总量31.45亿t,还有探明储量在4O亿t以上的白云石矿,这些资源不但丰度高,还容易进行许多自然循环,这意味着磷酸镁水泥有着无穷无尽的镁质原料来源.但磷酸镁水泥也有明显的缺点:(1)尽管镁质

7、原料来源广泛,从世界磷资源的现状分析,目前全球正面临磷资源短缺的危险,而开采磷矿的75～85用于生产磷肥,可能会导致磷酸镁水泥和农业抢"磷"的现象;(2)磷酸镁水泥凝结过快,尤其在高温环境下,而目前对磷酸镁仍缺少足够多的缓凝方法[9;(3)脆性大,抗冲击性能差;(4)作为一种气硬性胶凝材料,磷酸镁水泥制品在潮湿环境或水养条件下,强度倒退较大口._;(5)磷酸镁水泥用作建筑材料时价格较贵.这些弊端会影响磷酸镁水泥制品的质量,直接造成材料质量的不稳定,制约其实际的应用发展磷酸镁水泥是一种可持续发展胶凝材料

8、.与传统硅酸盐水泥的煅烧工艺相比,磷酸镁水泥不需要消耗大量的粘土资源和能源,在一定程度上有利于耕地的保护和能源的合理规划使用.在西方发达国家,磷酸镁水泥体系已大量用于生物材料,耐火材料,废弃物处理和建筑材料等;国内也于2O世纪9O年代初开始加大磷酸镁水泥基材料的研究力度.目前,磷酸镁水泥在我国仍未开始普及应用,仅有少量用于生物骨水泥方面的报道.总体而言,无论是研究还是应用领域,我国都是处于落后追赶的状态.磷酸镁水泥的研究仍不成熟,无论是水化机理,水化产物