磷酸盐水泥ppt课件.ppt

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1、磷酸盐水泥陈德玉材料科学与工程概述磷酸盐水泥属于化学结合水泥,也就是以金属和酸溶液或盐为基本组分通过化学反应而形成。磷酸盐水泥可用来制得多种耐热和热稳定性材料，防腐和电绝缘涂料以及高效能胶等。某些性能近似于陶瓷材料。概述用磷酸盐胶结料制取材料时不需要进行高温煅烧，这些材料在许多侵蚀性介质中都是稳定的。磷酸盐水泥主要包括磷酸铝水泥，磷酸镁水泥，磷酸铵水泥等。磷酸镁水泥磷酸镁水泥快凝快硬,早期强度高,低温凝结速度快,与旧混凝土的黏结强度高,耐磨性及抗冻性好,干缩小。适用于，高速公路，机场跑道，市政干道的快速修补，在军事工程抢修抢建及有害物质的固化方面也有广阔的应用前景。一.研究现状

2、我国对磷酸镁胶凝材料(MagnesiumPhosph-ateCementitious,简称MPC)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。二.磷酸镁水泥的制备磷酸镁水泥是由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1700℃左右经高温煅烧而成。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铵。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，

3、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。三.磷酸镁水泥的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（topochemicalmechanism）和溶液扩散机理（through-solutionmechanism）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，相比之下，MgO的溶解要慢得多。⑵由缓凝剂硼砂溶解生成的B4O72-离子迅速吸附到MgO颗粒

4、表面，形成一层以B4O72-和Mg2+为主的水化产物层，阻碍了MgO的溶解以及NH4+和H2PO4-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，形成越来越多的磷酸盐水化物。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，迅速形成大量的磷酸盐水化产物。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，Mg2+和磷酸二氢铵溶解产生的NH4

5、+,H2PO42-和PO43-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。四.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,特别适合于工程的快速修补。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一般是碳酸镁经1000℃以上的高温（通常是1700℃）煅烧而成，其活性要比1000℃以下煅烧生成的MgO活性低许多，起到

6、了降低水化反应速度的作用；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2340㎝2/g时，磷酸镁水泥的凝结时间越为9min；当MgO的比表面积为3130㎝2/g时，磷酸镁水泥的凝结时间为3.5min;当MgO的比表面积为7380㎝2/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。但是应当注意的是，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

7、通过降低反应温度，如用冷水成型或在寒区施工来实现。在同样条件下，大试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，从而大大促进磷酸镁水泥的水化速度。五.影响磷酸镁水泥强度的因素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