复合缓凝剂对高强磷酸镁修补砂浆性能的影响

本文研究了一元缓凝体系和二元复合缓凝体系对高强磷酸镁修补砂浆凝结时间、流动性能和力学性能的影响。结果表明:在一元缓凝体系中,与硼砂和三聚磷酸钠相比,单掺蔗糖的缓凝效果最优,但蔗糖掺量过高会显著降低磷酸镁修补砂浆的流动性能和早期力学性能;在二元复合缓凝体系中,硼砂和蔗糖组成的二元缓凝体系的缓凝效果优于硼砂和三聚磷酸钠组成的二元缓凝体系,在硼砂5%(质量分数)和蔗糖2.5%(质量分数)时,磷酸镁修补砂浆的凝结时间达到18 min,流动度为230 mm,1.5 h、3 d和28 d强度分别为22.6 MPa、56.8 MPa和62.4 MPa,实现了磷酸镁修补砂浆在凝结时间和早期强度之间的动态平衡。     

新型化学结合磷酸镁水泥的制备和性能研究

化学结合磷酸镁水泥（MPC）是一种快硬、早强的新型胶凝材料,可用于混凝土结构的快速修补.通过三种不同细度1 700℃重烧氧化镁（M）和工业级KH2P04（P）制备钾基磷酸镁水泥,研究M/P摩尔比、MgO细度、硼砂掺量等因素对磷酸镁水泥凝结时间和力学性能的影响,以XRD和TG-DSC表征磷酸镁水泥的水化产物.实验结果表明,磷酸镁水泥最佳M/P在4～5之间,1d强度最高可达45.6 MPa; MgO粉末细度对磷酸镁水泥的凝结性能影响很大,MgO的细度应控制在2 000 ～3 000 cm2/g之间,符合该细度要求的M2具有最合适的凝结时间和最高的抗压强度;硼砂对磷酸镁水泥有一定缓凝作用,但对磷酸镁水泥早期强度影响很大,24 h后抗压强度几乎无差别.磷酸镁水泥的主要水化产物为MgKPO4·6H2O和水化凝胶,但在凝结较快的M3中有MgKPO4·H2O生成.     

硼砂/三乙醇胺复合缓凝剂对磷酸钾镁水泥水化硬化性能的影响

磷酸钾镁水泥(MKPC)的速凝特性限制了其在更多工程领域的应用发展，有效延长凝结时间是其工程化应用的关键技术之一。本研究使用硼砂/三乙醇胺复合缓凝剂，深入研究了其对磷酸钾镁水泥凝结时间、抗压强度、物相组成、微观形貌、孔结构和水化放热等特性的影响，并探讨了缓凝机理。结果表明：在保障7 d抗压强度大于20 MPa条件下，复合缓凝剂的使用，可实现26～100 min的凝结时间调控；三乙醇胺分子包覆MgO颗粒，发挥阻水作用，从而显著降低水化反应的标准水化放热速率与标准水化放热量，达到缓凝效果；试样中K-鸟粪石含量的减少与大于10 nm孔隙体积的增加是削弱抗压强度的主要原因。     

磷酸镁水泥性能试验研究

采用过烧镁砂与磷酸镁二氢钾为主要原料,按照一定配比制备出可工业化生产的磷酸镁水泥。研究了磷酸镁水泥的凝结硬化时间、不同龄期的强度、干缩率、耐腐蚀性及粉煤灰对其性能的改性,并采用X射线衍射分析和扫描电镜等手段对其水化产物进行了分析。研究结果表明,磷酸镁水泥凝结时间受水灰比、成型温度影响较大,早期强度发展迅速,干缩率较小,耐腐蚀性好,掺加适量的粉煤灰可有效地提高其后期强度。该体系水化产物主要是六水磷酸镁钾晶体和一些无定形物质。     

磷酸镁水泥制备及性能研究

以磷酸二氢钾、氧化镁、硼砂和粉煤灰为原料,按一定比例制备磷酸镁水泥,以工作性能和强度为指标,研究了水胶比、氧化镁与磷酸盐摩尔比(M/P)、硼砂及粉煤灰掺量对磷酸镁水泥性能的影响;采用X射线衍射仪与扫描电子显微镜研究了磷酸镁水泥水化产物及粉煤灰对其结构和性能的影响。结果表明,当水胶比为0.34,M/P=3/1,掺10%硼砂和40%粉煤灰时磷酸镁水泥强度最高,达到54.2MPa。     

偏高岭土/粉煤灰-磷酸钾镁水泥体系早期水化研究

试验研究分析了偏高岭土/粉煤灰-磷酸钾镁水泥体系的早期水化特性,及其力学性能和微结构的发展.结果表明,磷酸钾镁水泥体系早期水化放热特征同硅酸盐类水泥相似.偏高岭土和粉煤灰的掺入加速了磷酸钾镁水泥体系的早期水化,降低了凝结时间,提高了体系的早期强度,其中,偏高岭土在体系中比粉煤灰具有更高的活性.结合低场核磁共振对水化早期微孔结构的分析,偏高岭土在体系中的化学效应大于物理效应,粉煤灰在体系中的物理效应大于化学效应,粉煤灰主要起填充密实作用.     

原材料及配比对磷酸镁水泥强度的影响

研究了M/P比值(Mg O与K2HPO4的质量比),水胶比(W/C),硼砂掺量,Mg O比表面积对磷酸镁水泥早期强度的影响,采用扫描电子显微镜对磷酸镁水泥的微观形貌进行了表征。结果表明:磷酸镁水泥1 h的抗压强度随M/P比值的增大而减小,在水化龄期为3 d和7 d时,M/P比值为4:1时磷酸镁水泥石的强度最高,最高强度达到了74.68 MPa,水胶比对磷酸镁水泥石早期强度影响不大,7 d强度随着水胶比的增大而减小,磷酸镁水泥在水化早期随着硼砂掺量的增加,水化产物晶体变得细小,晶体缺陷增多,结构疏松,其强度随着硼砂掺量增加而降低,后期水化产物连接成一体,结构致密,7 d的强度几乎没有变化。水化龄期在7 d内,磷酸镁水泥石的强度随Mg O比表面积的增大而增大。     

锂盐对硼砂在硫铝酸盐水泥中作用的影响

在硫铝酸盐水泥实际工程应用中,硼砂作为常用的缓凝剂,容易导致硫铝酸盐水泥过度缓凝,为了更好调控水泥的凝结时间,本文研究了锂盐对硼砂在硫铝酸盐水泥中作用的影响,主要从凝结时间、抗压强度、水化产物方面进行了分析。结果表明:当硼砂掺量为0.1%(质量分数,下同)时,氢氧化锂能明显缩短硫铝酸盐水泥的凝结时间,降低水泥的抗压强度;当硼砂掺量为0.5%,氢氧化锂掺量大于0.07%时,水泥的凝结时间大幅度缩短,早期抗压强度随氢氧化锂掺量增加而略微提高,后期强度略微降低;在掺加硼砂的硫铝酸盐水泥体系中,锂盐的掺入不会改变水泥水化产物的种类,当硼砂掺量为0.5%时,1 d水化产物钙矾石衍射峰强度显著降低,28 d钙矾石衍射峰强度变化不明显。     

缓凝剂对氯氧镁水泥水化历程的影响

为了拓展氯氧镁水泥(MOC)的使用范围,研究了缓凝剂(柠檬酸、硼酸、葡萄糖酸钠)对氯氧镁水泥凝结时间、抗压强度、电阻率、水化热和耐水性的影响,同时采用X射线衍射仪分析了氯氧镁水泥改性后的水化产物。结果表明,掺入缓凝剂会延长氯氧镁水泥的凝结时间,当缓凝剂掺量达到0.75%(质量分数,下同)时,各组试样的28 d抗压强度较空白组分别下降了19.3%、16.7%和20.2%。缓凝剂的掺入降低了水泥浆体电阻率速率曲线和内部温度曲线的峰值,推迟了水化放热速率曲线第二峰值出现时间,即降低了氯氧镁水泥的水化速率,改善了氯氧镁水泥放热集中的现象。缓凝剂能提高氯氧镁水泥的耐水性,当硼酸掺量为0.75%时,软化系数可达到0.79。     

丙烯酸钙/镁对水泥水化进程的影响

研究了不同丙烯酸钙/镁配比及掺量、引发剂、促进剂、交联剂掺量对水泥水化进程的影响。通过进行标准稠度需水量、凝结时间、抗压强度测试,找出其对水泥水化进程的规律;利用XRD、水化热、DSC-TG等测试手段分析不同配比及掺量下的丙烯酸钙/镁对水泥水化物相组成的影响。研究结果表明:随着不同配比下的丙烯酸钙/镁掺量的增加,水泥标准稠度需水量是增加的,当掺量较低时,相同掺量的不同配比下丙烯酸钙/镁的标准稠度有一定的差异,但当掺量超过2.5%时,配比对标准稠度需水量的影响不是主要的;丙烯酸钙/镁降低水泥早期强度,但对水泥的后期强度发展有利。由水化热分析出改性水泥试样的放热速率低于空白水泥试样。     

半干法脱硫灰对水泥性能的影响

研究了半干法脱硫灰对水泥凝结时间、水化放热速率和强度的影响。结果表明:半干法脱硫灰对水泥凝结时间有延长作用。当半干法脱硫灰掺量低于水泥用量的4%时,水泥的凝结时间随其掺量的增加而逐渐延长;反之,当半干法脱硫灰掺量高于水泥用量的4%时,水泥的凝结时间随其掺量的增加相对会变短;随着半干法脱硫灰掺量的增加,水泥的诱导期均不同程度得到延长。当其掺量高于4%时,会降低水泥水化放热速率;水泥的强度会随着半干法脱硫灰掺量的增加而逐渐降低。     

定型相变材料对磷酸钾镁水泥性能的影响

利用实验室制备的癸酸/膨胀石墨定型相变材料、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料和石蜡/膨胀石墨定型相变材料对磷酸钾镁水泥(MKPC)水化温升进行调控,同时研究了定型相变材料对MKPC水泥工作性能、水化热和强度的影响。结果表明:掺入癸酸/膨胀石墨定型相变材料、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料后,MKPC的水化过程发生变化,磷酸钾镁水泥的性能改变:凝结时间缩短,流动度减小,水化温峰T_(max)和水化热降低,但强度有较大幅度减小。掺入石蜡/膨胀石墨定型相变材料后,MKPC水化温峰T_(max)随其掺量增加呈规律性降低。较癸酸和月桂酸,石蜡对MKPC水化过程影响较小,石蜡/膨胀石墨定型相变材料的MKPC工作性能更优。     

单掺粉煤灰和矿渣粉对磷酸镁水泥水化进程及强度的影响

以石英粉作为参照,通过监测水化热、悬浮液pH值及凝结时间变化研究了粉煤灰和矿渣粉(GGBS)对磷酸镁水泥水化进程的影响,并测定了砂浆的抗压强度及硬化浆体的孔结构。结果表明,粉煤灰和矿渣粉对磷酸镁水泥的水化具有较强的延缓作用,且矿渣粉的缓凝效果更强。粉煤灰和矿渣粉能够改善硬化浆体的孔结构,其中矿渣粉的改善效果更为显著。在15%(质量分数)掺量下,单掺粉煤灰和矿渣粉的磷酸镁水泥砂浆2 h抗压强度都略高于纯磷酸镁水泥砂浆。掺粉煤灰的磷酸镁水泥砂浆后期抗压强度等于或略高于纯磷酸镁砂浆,掺矿渣粉的磷酸镁水泥砂浆后期抗压强度显著高于纯磷酸镁水泥砂浆。     

磷酸镁水泥的研究进展

磷酸镁水泥凝结时间短、早期强度高，在机场跑道、隧道、矿井等民用建筑和国防工程的抢修等方面具有广阔的前景。但磷酸镁水泥水化极快，凝结时间非常短，导致工程施工无法进行。综述了现阶段磷酸镁水泥凝结时间受原材料、缓凝剂、掺合料等因素影响的新成果，以及提高磷酸镁水泥密实性、粘结性、抗冻性性能的新措施，展望了磷酸镁水泥的发展前景。     

速凝剂与石灰石粉对水泥浆体性能的影响

通过不同掺量的速凝剂和石灰石粉对水泥浆体凝结时间、流动度、粘度、胶砂强度和水化进程的影响研究,探讨速凝剂与石灰石粉共同作用下对水泥浆体性能的影响。结果表明:石灰石粉能够提高水泥净浆的流动度和粘度,并且其流动度和粘度损失随着石灰石粉掺量的增加而增大。速凝剂掺量为5%时,石灰石粉掺量为5%,水泥的凝结时间进一步缩短,水泥胶砂3 d、7 d和28 d的抗压强度略有提高,当石灰石粉超过5%时,水泥的凝结时间随着石灰石粉掺量的增加反而延长,水泥的胶砂抗折、抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。水泥水化初始期和加速期的水化放热速率随着速凝剂掺量的增加而增加,掺加速凝剂后,水化加速期提前10 h,同时石灰石粉也能够提高水泥水化初始期和加速期的水化放热速率。掺加速凝剂后,水泥水化放热量反而降低了一半,但是加入石灰石粉后,水泥水化放热量增加。     

纤维对磷酸镁水泥性能的影响试验研究

研究了掺入0.5%~2.0%(体积分数,下同)聚丙烯纤维、玻璃纤维、微钢纤维对磷酸镁水泥流动度、凝结时间、抗折强度、抗压强度和耐磨性影响。结果表明:三种纤维均使磷酸镁水泥流动度减小,凝结时间缩短;聚丙烯纤维会使磷酸镁水泥的抗折强度、抗压强度和耐磨性均出现降低;玻璃纤维和微钢纤维可以增强磷酸镁水泥的抗折强度、抗压强度和耐磨性,其中以抗折强度的提高最为明显。三种纤维均不参与水化反应,对磷酸镁水泥性能的影响取决于物理作用。     

硼砂对磷酸镁水泥抗压强度的影响研究

研究了磷酸二氢钾与重烧氧化镁的质量比(P/M)、水胶比对磷酸镁水泥(MPC)硬化性能的影响,并探讨了硼砂对磷酸镁水泥性能的影响.测试了磷酸镁水泥的抗压强度,并利用XRD和SEM分析了磷酸镁水泥的水化产物的物相组成和微观形貌.结果表明,磷酸镁水泥的抗压强度随P/M质量比的增加先增大后减小,当P/M=1∶3时达到最大值,此时产生的水化产物为结晶度很好的板状晶体;随着水胶比的增大,磷酸镁水泥的抗压强度先增大后减小,当其在0.12～0.14时达到最大值;随着硼砂掺量的增加,磷酸镁水泥各龄期的抗压强度先增大后减小,且随着龄期的增长抗压强度逐渐增大;加入硼砂后,磷酸镁水泥晶体呈现出裂纹和缺陷.     

运用Bayes网络研究不同因素对磷酸镁水泥凝结时间的影响

具有快硬早强特点的磷酸镁水泥凝结时间受多个因素的影响。采用概率方法统计分析硼砂缓凝剂掺量、死烧MgO粉比表面积、温度及水固比这4个因素对磷酸镁水泥凝结时间的影响。首先通过回归法建立相关模型关系,然后从试验数据和不同因素的条件概率出发,构造Bayes网络,将影响因素的模型进行误差分析。结果表明:在所研究的因素中,死烧MgO粉比表面积对磷酸镁水泥凝结时间的影响最明显,其他几种因素的影响程度按缓凝剂掺量、环境温度和水固比依次递减,各模型与试验结果偏差最大的是水灰比,其次为温度、硼砂掺量和死烧MgO粉比表面积。     

早强型聚羧酸系减水剂对基准水泥早期水化的影响研究

探究早强型聚羧酸系减水剂(ES-PCE)对水泥水化的作用机制,有助于ES-PCE的研发设计与推广应用。本文通过对水泥水化进程、溶解速率、水化产物生长、凝结时间与抗压强度进行表征,分析了ES-PCE与普通聚羧酸系减水剂(PCE)对基准水泥早期水化的影响机理。结果表明:PCE与ES-PCE均会降低水泥悬浮液的溶解速率;PCE的掺入延缓了水泥水化的诱导期与加速期,降低了水化放热量;而ES-PCE仅略微延迟了水泥水化的诱导期,但缩短了加速期,水化放热量基本不变。与基准水泥相比,ES-PCE分别提早了水泥初凝时间10 min和终凝时间85 min。ES-PCE的掺入提高了水泥早期和后期强度,掺0.2%(质量分数)ES-PCE的水泥7 d抗压强度较基准组提高了14%,而同掺量的PCE强度提高仅为前者的一半。PCE与ES-PCE的掺入释放了水泥颗粒团状絮凝结构中的水分,有利于水泥水化,但二者对水化的影响截然相反;PCE分子结构中大量的羧基络合了溶液中的Ca²⁺,抑制了水泥颗粒表面晶核的形成,起到了一定的缓凝作用;然而,ES-PCE分子结构中羧基含量较低,Ca²⁺的络合作用较弱,缓凝效果并不明显,在体系中有效水分增多的情况下,反而促进水泥的水化,起到了早强效果。水灰比为0.4的水泥砂浆中,ES-PCE的掺量适宜控制在0.3%以下,在保证减水率的同时,对水泥早期和后期强度均起到一定的增强作用。     

蔗糖对水泥水化历程的影响

通过研究蔗糖对水泥凝结时间、水化热、化学收缩及抗压强度等的影响,探讨了蔗糖对水泥水化历程的影响规律及调凝机理。结果表明;蔗糖的掺量存在一个临界值,低于此掺量时,随着蔗糖掺量的增加,凝结时间逐渐延长;高于此掺量时,凝结时间迅速从最大值回落,直至促凝,净浆强度显著降低。在蔗糖作用下,预诱导期出现一个温度高峰,且峰值随掺量的增大而升高,加速期温峰逐渐减小且后移,水泥水化8h内,化学收缩随蔗糖掺量的增大而增加,化学收缩随掺量的增大而降低。蔗糖对水泥浆具有增溶作用,促进铝酸三钙及中间相的水解,加速钙钒石的生成。