对磷酸镁水泥的应用研究.docx
对磷酸镁水泥的应用研究。文中采用的镁粉是由菱镁矿MgCc)3经工业窑炉于1500高温煨烧后破碎而成，颜色为棕黄色，粉体比表面积为2610cm2g。其成分组成如下：1aoe2.11.nenucacomponentoMg，%)氧化物MgOAl2O3Fe2O3CaOSiO2TiO2Na2OSO3烧失量含量()90.422.391.511.513.160.100.060.010.79磷酸二氢钱NH4H2PO4工业级白色晶体硼砂Na2B4O710H2O工业级白色晶体粉煤灰Fa,重庆九龙坡电厂干排粉煤灰磨细Ih比表面积为5500cm2g,主要成分如下表：Table2.2Chemicalcomponentofflyash(%)氧化物SiO2Al2O3Fe。CaOMgOTiO2SO3烧失量含量(%)39.526.815.54.11.52.80.68.4其磷酸盐采用的是磷酸二氢钱，与我们所采用的磷酸二氢钾不同，但是二者产物相似，所以在研究方法上也应该有相似之处。为了对比分析硼砂对磷酸镁水泥中那种组分起缓凝作用，作者采用了对比试验，下表2.3中列出了硼砂与不同组分的比例对凝结时间的影响以显示硼砂的缓凝作用机理：从表2.3和图2.3中可以看出，不论磷酸镁水泥中磷酸盐和Mgo的比例P/M如何，以及缓凝剂的掺量是以PM或是(P+M)作为基准，磷酸镁水泥的凝结时间都随着缓凝剂掺量的增加而延长。但是以磷酸盐作为缓凝剂硼砂的基准时，对于相同或相近的B/P值，不同的配合比P/M凝结时间相差很大，即离散度很大。随着M引入基准中即以(P+M)作为基准时凝结时间与T(P+M)的离散度变小；当以M单独作为基准时，不论磷酸镁水泥中P/M的比例如何，其凝结时间都很接近，由此也可以得出：缓凝剂硼砂主要是对MgO起作用与磷酸盐的量关系不大,即可以用B/M的比值作为磷酸镁水泥凝结时间的控制参数。“用B/M的比值作为磷酸镁水泥凝结时间的控制参数”这一点可以作为参考，之前我们在试验的过程中也发现，凝结时间随磷酸二氢钾，镁粉，缓凝剂三这用量的不同变化很没有规律，虽然一般规律是缓凝剂掺量越多，凝结时间越长,但是当磷镁比不同时，对凝结时间也会有影响。另外，从表中数据我们可以看出，其水固比比我们所用的小，我们在试验中所采用的水固比一般为0.13或0.14,而本研究采用的是0.11,这是否与磷酸盐种类有关呢？一般水的用量越少结构会越密实，但同时凝结时间也会变短，但是从表中可以看出，当硼砂的用量足够时，凝结时间也可以满足要求。所以如果不是因为磷酸盐的原因，我们是否也可以将水的用量降低一些。YangSUgama等人认为硼砂的缓凝机理在于：当水与磷酸镁水泥拌和后，硼砂和磷酸盐迅速溶入水中，硼砂形成的离子B47率先吸附到氧化镁颗粒的表面,并在其表面形成一层膜该水化膜，阻碍了磷酸盐溶解的离子与氧化镁颗粒接触，从而达到缓凝的目的。作者认为该解释过于简单化，甚至不完全合理。事实上控制磷酸镁水泥凝结速度的关键在于调整氧化镁颗粒的溶解速度。而氧化镁颗粒的溶解又受氧化镁颗粒表面状态颗粒大小溶液浓度及PH值的影响，而且缓凝剂的缓凝作用并不是通过MgO颗粒物理吸附所形成，而是通过化学作用而实现的。做出上述判断主要基于以下两点考虑：在磷酸镁水泥中相对Mgo含量来讲，硼砂量是非常低的，少量硼砂不可能把每个氧化镁颗粒表面都覆盖到，在磷酸镁水泥酸性水化条件下B47离子很难稳定存在，多是以B(OH)3和B(OH)，形式存在并按式2-1和2-2发生反应从而产生缓凝作用M-0H÷B(OH)4'M-O-B(OH)3-÷H2O(2-1)H2O+B(OH)3B(OH)4+(2-2)表2.3碑砂及配合比对磷酸镁水泥凝结时间的影响T册Ie2.3Influenceofboraxcontentandmixproportiononthesettingtime编号PMM(g)P(g)B(g)BM(%)B'(M÷P)(%)BP(%)1-凝结时间(mm)1七23331676.721.34.00.114.502Is233316716.753.310.00.118.0031.233316726.685.315.90.1116.754Ii233316733.3106.719.90.1121.2551.233316750.01510.030.00.1137.506b33751257.521.56.00.113.7571.337512518.853.815.00.116.758U337512530.086.024.00.1115.2591：337512537.5107.530.00.1118.5010337512556.31511.345.00.1133.7511h44001008.021.6800.113.00121.440010020.054.020.00.117.5013Is440010032.086.432.00.1114.50141.440010040.0108.040.00.1118.0015U440010060.01512.060.00.1134.0016Is5416848.321.7990.113.00171.54168421.054.225.00.115.5018IS54168433.386.739.60.1112.5019U54168442.0108.450.00.1116.0020h54168462.41512.574.30.1129.7521b6428728.621.711.90.112.2522Ii64287221.454.329.70.115.0023h64287234.286.847.50.119.5024U64287242.8108.659.40.1111.7525h64287264.21512.8S9.20.1127.00由于磷酸镁水泥三种主要组分中Mgo量占了70%以上，MgO比表面积的大小对磷酸镁水泥凝结时间有着非常大的影响。这一点我们在试验过程中也有考虑，所采用的镁粉也有控制其比表面积。对于相同的配合比(缓凝剂B掺量统一为5%)随着MgO颗粒的比表面积的增大，磷酸镁水泥的凝结时间迅速缩短。原因在于MgO颗粒磨细后，改变了其表面状态，使其表面更容易被润湿并溶解出更多Mg2+。而此时缓凝剂的量却没有增多，因此水化反应速度加快并迅速产生足够的水化产物填充毛细管空间，从而使凝结加快水泥凝结时间缩短。另外硼砂掺量一定时MgO比表面积越大，分布在浆体中的颗粒数就越多，一方面由于可利用的非均态核化，结晶中心越多缓凝剂抑制水化的作用就越小，另一方面也因为颗粒之间的距离越小，以各微颗粒为结晶中心生长的晶核越容易搭接起来，从而使凝结速度进一步加快。后面的内容主要是研究磷酸铁镁水泥的工程应用的相关研究，我们目前还没有到那一步，所以在此不做描述。参考文献：1汪宏涛，钱觉时。高性能磷酸镁水泥基材料研究.重庆大学.2006
