尿素对磷酸镁水泥凝结时间和水化放热的影响.docx
一、尿素对磷酸镁水泥凝结时间和水化放热的影响磷酸镁水泥具有快凝快硬、早强高强、耐磨性好、干缩小及对旧混凝土粘接力强等优良性能，非常适用于高速公路、机场跑道、市政主干道的快速修补以及军事工程的抢修、抢建等”4尿素是一种溶解度高、分解缓慢的弱碱性物质，添加至硼砂饱和溶液中有可能提高体系的PH值；同时尿素可与磷酸盐物质相互作用，从而抑制磷酸盐的溶解，另外其也具有溶解吸热作用，从而降低体系的温度，降低体系水化反应速度。因此，利用尿素作为磷酸镁水泥的添加剂，有可能延长MPC体系的凝结时间，并控制水化放热速表1屎未按量对MPC凝时间的彭。向绝号原料西己比（质量比）凝结时间ZminMgOxKH2POaXNiI5BO4-IOH2OiCO(NH2)2初凝终减1#7.5:2.5:0:0速凝2#7.5:2.5:0:0.23.03.53#7.5:2.5:0:0.34.55.54#7.5:2.5:0.1：O5.56.55#7.5:2.5:0.1:0.222.046.06#7.5:2.5:0.1:0.351.093.07#7.5:2.5:0.25:0.18.515.08#7.5:2.5:0.25:07.08.09#7.5:2.5:0.25:0.212.019.01O#7.5:2.5:0.25:0.315.024.0表1为尿素掺量对MPC凝结时间的影响，按以下方案进行设计：1#3#样品是在无硼砂的条件下，尿素掺量对MPC凝结时间的影响；4#6#和7#10#样品分别是硼砂掺量一定时,尿素掺量对MPC凝结时间的影响。为了使缓凝剂尽可能溶解,水胶比按0.16进行设计。比较表1中I#3#试样，在没有硼砂的情况下，尿素对磷酸镁水泥的凝结时间虽有影响,但影响较小；比较4#6#试样，当硼砂掺量为氧化镁和磷酸二氢钾总量的1%时，随尿素添加量的增加，凝结时间显著延长；当硼砂掺量为2.5%时（比较7#-10#试样），虽然体系随尿素添加量的增加凝结时间也增加，但其凝结时间比硼砂掺量少时明显缩短，说明尿素与硼砂只有掺量合理时，对体系凝结时间延长才有协同作用，与通常认为的硼砂掺量越多体系凝结时间越长不一致（如表中4#和8#试样）。O 50 IOO 150200250时 MZmiiiS I播砂拌量对MPC水化放热的影响O 50 100 150 200 250 300 350 4 450 500 时间minO 50 1 150 2 250 300 350 4 450 500 t dmin用4 尿素搏量为3%时.硼砂掉量对MPC水化放热的彩响Bt 网 Jmin03 2 尿素排量对MPC水化放热的影响图3添加少量硼砂叶，尿素痔量时MIt水化放热的好响图1是考察不含尿素的情况下，硼砂掺量对MPC体系水化放热的影响。由图可见未掺硼砂的1#样品，水化放热极快，在12min时达到温度极大值（67°C）,随后逐渐降低。而添加硼砂后，放热曲线有第一放热峰（第一放热峰峰值低，峰形似一停滞平台）和第二放热峰。4#和7#样品从常温至第一放热峰最高温度点的时间都约为18min,至第二放热峰最高温度点的时间约为66min和105min。且随着硼砂掺量的增加，平台温度和最高温度都有所下降。可见，硼砂对MPC体系有缓凝作用。另一方面，表1显示1#、4#、7#的初凝时间仅为几分钟，远小于样品从常温至第一放热峰最高温度点的时间。因此，可以认为体系的初凝在达到第一放热峰值最高值之前就已经完成。图3是添加少量硼砂时，尿素对MPC水化放热变化的影响。5#和6#样品第一和第二放热峰峰高都低于未掺加硼砂的2#相应的峰高。尿素掺加量达3%的6#样品，第一放热峰峰温仅为30.lCO可见，同时掺加硼砂和尿素，体系放热明显延缓。对照表1,6#的初凝时间在第一放热峰过后出现，但未在第二放热峰开始前。可见，虽然添加尿素延缓了凝结速度，体系也出现了两个放热峰，但体系的初凝时间与硅酸盐水泥初凝时间在第二放热峰开始时是不同的，即不像硅酸盐水泥那样具有明显的诱导期。图4是尿素掺量一定时,硼砂掺量对样品水化放热曲线的影响。可见掺加硼砂的6#、10#样品的放热峰峰高明显降低。但与图3不同，并非硼砂掺量越多越好，硼砂掺量达2.5%的10#样品，其第一放热峰峰高大于硼砂掺量为1%的6#样品，说明硼砂在水化过程中与尿素有相互作用，过多的硼砂削弱了尿素的缓凝作用。含硼砂的MPC,体系的PH值较高，当加入少量可溶性较好的尿素后，体系的PH值进一步上升（PH值为5.35）,从而有利于抑制氧化镁颗粒的溶解。同时，由于形成在Mgo颗粒表面形成硼酸盐薄层，较高的PH值将降低薄层两面的渗透压差，使薄层破裂的时间延长。另外，尿素中(-NH2)基的孤对电子可能对H+、H2PO4>HPo4?等产生氢键作用，也延缓了体系H+的作用。但当体系中硼砂掺加量较多时，过量的硼砂会与尿素发生作用，如B4s(OH)4与NH4+的结合形成硼酸钺盐，H3BO3>B(OH)4-与尿素的氢键作用等，都会削弱尿素在MPC中的作用。在试验条件下，添加尿素可以显著延长含硼砂的MPC凝结时间，其第一和第二水化放热峰峰高也随尿素掺量的增加而降低。但硼砂过多时，缓凝效果反而削弱，可能是过多的硼砂与尿素相互作用，干扰了尿素对磷酸盐的控制。虽然添加尿素产生的水化放热峰与硅酸盐水泥相似，但其初凝时间在第一放热峰形成过程中，未在达到第二放热峰开始之前，这与硅酸盐水泥诱导期是不同的，因此，仍需要对MPC的缓凝进行进一步研究。参考文献1 SEEHRASS,GUPTAS,KUMARS.Rapidsettingmagne-siumphospatecementforquickrapairofconcretepavements一CharacterisationanddurabilityaspectsJ.CemConcrRes,1993,23(2):254-266.2 YANGQ,WUX.Factorsinfluencingpropertiesofphos-phatecement-basedforrepairofconcreteJ.CemConcrRes,1999,29(3):389-396.3 YANGQ,ZHUB,WUX.Characterisationanddurabilitytestofmagnesiumphosphatecement-basedmaterialforrapidrepairofconcreteJ.MaterialsandStructures,2000,33(4):229-234.4 YANGQuanbing,YANGXueguang,ZHANGShuqing,etal.Deicer-scalingresistanceofphosphatecement-basedbinderfbrrapidrepairofconcreteJ.CemConcrRes,2002,32(1):165-168.5谢萍，李军，陈亮.磷酸胭生产中的相平衡研究J.磷肥与复肥,2006,21(3):15-16.
