磷酸镁水泥
磷酸镁水泥的制备
磷酸镁水泥的制备
磷酸镁水泥是一种特殊的水泥材料，具有优良的抗压、抗弯和耐化学侵蚀等特性，被广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域。
制备磷酸镁水泥需要经过一系列的工艺步骤，下面将详细介绍磷酸镁水泥的制备过程。
制备磷酸镁水泥的原料主要包括镁石粉、磷酸、硫酸等。
其中，镁石粉是磷酸镁水泥的主要原料，其含量必须达到一定标准，通常在50%以上。
磷酸和硫酸则是用来调节磷酸镁水泥的凝固时间和强度的添加剂。
制备磷酸镁水泥的工艺主要包括熟料制备、熟料磨粉和熟料砌坯三个步骤。
首先是熟料制备，将镁石粉、磷酸和硫酸按一定比例混合，经过高温煅烧得到磷酸镁水泥熟料。
然后是熟料磨粉，将磷酸镁水泥熟料进行粉碎，得到磷酸镁水泥粉末。
最后是熟料砌坯，将磷酸镁水泥粉末与适量的水混合，形成磷酸镁水泥浆料，再经过成型、养护等工艺步骤，最终得到成品磷酸镁水泥制品。
磷酸镁水泥的制备过程需要严格控制原料的质量、配比的准确性以及工艺参数的稳定性，以确保产品的质量稳定和性能优良。
同时，制备过程中还需注意环保、节能等方面的要求，尽量减少废弃物的产生，降低能耗，保护生态环境。
总的来说，磷酸镁水泥的制备是一个复杂的工艺过程，需要经过多
个步骤和工艺参数的精确控制，才能得到优质的磷酸镁水泥制品。
只有不断优化工艺流程，提高生产技术水平，才能满足市场需求，推动磷酸镁水泥产业的健康发展。
希望通过不懈的努力，磷酸镁水泥在未来能够发挥更大的作用，为社会和经济发展做出更大的贡献。
磷酸镁水泥1
二、研究现状
主要涉及：
（1）磷酸镁水泥的制备与性能研究； （2）磷酸镁水泥的水化机理及产物； （3）磷酸镁水泥砂浆和混凝土的配置、性
能
制备：磷酸镁水泥是由MgO、磷酸盐、缓凝 剂及矿物掺合料按一定比例配制而成。其 中, 作为主要原料之一的MgO是由菱镁矿 1700℃左右高温锻烧而成。磷酸盐主要为 水化反应提供酸性环境和磷酸根离子, 目 前配制磷酸镁水泥多使用磷酸二氢氨。
磷酸镁水泥
小组：李文娟 朱磊 王长雨
2012.11.21
School of materials science and engineering Wuhan University of Technology
内容
一、磷酸镁水泥的定义及特点 二、磷酸盐水泥基材料国内外研究现状 三、磷酸镁水泥砂浆工作性与强度 四、磷酸镁水泥沙浆体积稳定性与耐久性 五、磷酸镁水泥基材料工程应用探讨
性能研究主要包括：强度测试、凝结时间 测试、孔结构测试、力学性能测试等。
（2）磷酸镁水泥的水化机理
反应机理：酸+碱→产物（速度快+放热→ 更快）
缓凝剂：硼砂（凝结时间、放热量） 水化机理：化学反应机理；溶液-扩散机理
溶液-扩散机理水化过程：
（1）硼砂+磷酸镁水泥+H2O→阴、阳离子 +MgO
一、磷酸镁水泥的定义及特点
定义：磷酸镁水泥基材料（MPC）是一种通 过酸-碱反应及物理作用而凝结硬化的水泥 基材料。
特点：（1）凝结时间短；（2）早期强度 高。（3）环境温度适应性强；（4）与旧 混凝土的粘接强度高；（5）体积变形小， 与旧混凝土性能匹配；（6）耐磨、抗冻性、 抗盐冻剥蚀性能和防钢筋锈蚀等耐久性能 较好。
磷酸镁水泥研究进展
磷酸镁水泥研究进展磷酸镁水泥是一种以磷酸镁水泥为胶凝材料，砂、矿物填料和水为主要原料，经过混合、加水反应固化后形成的水泥材料。
磷酸镁水泥研究始于20世纪初，经过百年的发展，磷酸镁水泥已逐渐成为一种备受关注的新型建筑材料。
本文将对磷酸镁水泥的研究进展进行详细介绍。
一、磷酸镁水泥的基本性能磷酸镁水泥是一种无机水泥材料，具有快凝、高强、耐磨、耐水、耐碱和抗冻性能优异的特点。
它具有抗压强度高、耐酸碱腐蚀、不易受潮、抗冻融等特点，因此在一些特殊环境下有广泛的应用，如地下工程、海洋工程和道路铺装等。
磷酸镁水泥强度高，能够提供优良的物理性能和化学性能。
它的主要化学成分为MgO、H2O和P2O5，混合物中含有磷酸盐、磷酸镁水泥和一定比例的碳酸镁等。
磷酸镁水泥的强度高、维护性好，填缝工艺简单，所以广泛应用于工业建筑、道路桥梁、隧道坑道、地下工程、市政设施等领域。
二、磷酸镁水泥的研究进展1. 磷酸镁水泥的生产工艺磷酸镁水泥的生产工艺一般分为热法和冷法。
热法是指以镁质原料和磷酸盐为主要原料，在高温条件下进行煅烧生成的镁氧化物与磷酸铵反应制得磷酸镁水泥。
而冷法是指使用轻烧镁质原料和磷酸盐为主要原料，在室温条件下直接进行反应制得磷酸镁水泥。
磷酸镁水泥的生产工艺在不断地优化与改进中，以降低生产成本，提高产品品质和生产效率。
2. 磷酸镁水泥的改性研究磷酸镁水泥的强度和耐久性一直是制约其应用的重要因素。
许多学者将磷酸镁水泥进行改性，以提高其力学性能和耐久性。
常见的改性方法有添加纤维增强剂、掺杂多元掺合剂、加入化学物质改性等。
这些改性方法能够有效地提高磷酸镁水泥的力学性能和耐久性，使其在特定领域得到更广泛的应用。
3. 磷酸镁水泥的应用研究随着磷酸镁水泥技术的不断发展和改进，磷酸镁水泥的应用领域也在不断拓展。
磷酸镁水泥已经在地下工程、海洋工程、道路桥梁、防水工程、耐火材料等领域得到了广泛的应用。
磷酸镁水泥因其优异的抗压强度、耐久性、耐磨性和耐腐蚀性，越来越受到建筑业的青睐。
磷酸镁水泥混凝土耐久性试验研究
磷酸镁水泥混凝土耐久性试验研究发布时间：2021-10-23T20:59:22.772Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：程洪振[导读] 摘要：近年来，作为一种新型的水泥混凝土修补材料，因其具有凝结快、强度高、与老昆明混凝土粘结强度高、外观颜色接近、耐磨性好等优点，越来越受到相关领域研究人员和技术工作者的重视，成为混凝土结构维修加固的研究热点之一。
洛浦天山水泥有限责任公司新疆和田 848200摘要：近年来，作为一种新型的水泥混凝土修补材料，因其具有凝结快、强度高、与老昆明混凝土粘结强度高、外观颜色接近、耐磨性好等优点，越来越受到相关领域研究人员和技术工作者的重视，成为混凝土结构维修加固的研究热点之一。
事实上，修复材料的耐久性并不像预期的那样。
在环境因素的长期作用下，修补材料的物理力学性能大大衰减甚至完全丧失，是混凝土结构修补最终失败的重要原因。
关键词：磷酸镁水泥；干缩性；耐水性；抗渗性；耐氯盐腐蚀性；磷酸镁水泥混凝土耐水性差。
添加硅溶胶或HEA防水剂可显著提高其耐水性和抗渗性。
由于孔隙率的降低和孔结构的显著改善，硅溶胶的抗渗效果更好。
氯盐和硫酸盐腐蚀试验结果表明，磷酸镁水泥混凝土具有良好的耐腐蚀性能。
一、原材料1.水泥材料。
磷酸镁水泥的基本配方由磷酸二氢钾、氧化镁和硼砂组成。
因为磷酸二氢钾与氧化镁反应太快，不方便修复。
硼砂是最常见的缓凝剂，其溶解产生的B4o72-快速吸附在MgO颗粒表面，形成以b4o 72-1和Mg2+为主的水化产物层，阻碍了MgO的溶解以及K+和P043-与MgO颗粒的接触。
磷酸镁水泥的基本配方由10%粉煤灰、10%普通硅酸盐水泥、5%石膏、0.3%聚磷酸钠复合改性而成：普通硅酸盐水泥和粉煤灰不仅可以降低修补材料的成本，还可以优化体系的颗粒组成，提高体系水化产物的密实度；聚磷酸钠可以进一步延缓凝结时间，石膏可以抵消聚磷酸钠对强度的负面影响。
2．防水剂。
主要使用两种防水剂，即硅溶胶和HEA高效防水剂。
探析磷酸镁水泥早期强度及工作性
探析磷酸镁水泥早期强度及工作性磷酸镁水泥（MPC）具有快凝、快硬、早期强度高、粘结强度高等优点，国内外对MPC已进行过较多的理论和应用方面的研究，此材料可用于水泥混凝土建筑工程和水泥混凝土路面工程领域。
本文初步研究了磷酸镁水泥采用不同磷酸盐的条件下的抗折强度、抗压强度和凝结时间，试验了其工作性能，结合试验过程，得出初步结论。
1 试验原材料磷酸镁水泥的主要组分通常为磷酸盐、硼砂和氧化镁，试验研究主要原材料见表1。
表1 试验原材料原材料化学式简称规格磷酸二氢钾KH2PO4 P 工业级，99.8%磷酸氢二铵（NH4）2HPO4 P 工业级，98%磷酸二氢钠NaH2PO4 P 工业级，96%硼砂Na2B4O7·10H2O B 工业级，95%氧化镁MgO M 工业级，85%1.1 磷酸二氢钾磷酸二氢钾为市购工业级，含量为99.8%。
磷酸二氢钾，化学式为KH2PO4，分子量为136.09。
为无色结晶或白色颗粒状粉末。
空气中稳定，在400℃时失去水，变成偏磷酸盐。
溶于约4.5份水，溶解度为83.5g/100ml水，不溶于乙醇。
相对密度2.34，熔点252.6℃。
1.2 磷酸氢二铵磷酸氢二铵为市购工业级，含量为98%。
磷酸氢二铵，化学式为（NH4）2HPO4，分子量为131，为无色透明单斜晶体或白色粉末，易溶于水，不溶于醇、丙酮、氨。
在空气中较稳定，加热至100℃时有小部分分解。
高于熔点时失去氨和水，并生成偏磷酸铵和磷酸的混合物。
1.3 磷酸二氢钠磷酸二氢钠为市购工业级，含量为96%。
磷酸二氢钠，化学式为NaH2PO4，分子量为120。
熔点60℃，有无水物、一水物和二水物三种。
无水物为白色结晶粉末，微吸湿，极易溶于水。
无水物系无色斜方晶系结晶体，易溶于水，水溶液呈酸性反应（PH=4.5），不溶于醇，微溶于氯仿。
二水物也极易溶于水，潮湿空气中易结块。
1.4 硼砂硼砂为市购工业级，含量为95%。
硼砂化学式为Na2B4O7·10H2O，分子量为382。
磷酸镁水泥的制备
磷酸镁水泥的制备介绍磷酸镁水泥是一种常用的特种水泥，具有优良的化学稳定性和耐火性能，被广泛应用于高温、化学腐蚀和耐火领域。
本文将详细介绍磷酸镁水泥的制备过程及相关技术。
一、原材料准备磷酸镁水泥的制备主要需要以下原材料： 1. 水合四氧化二镁：通常为工业生产的氧化镁通过水合反应得到。
2. 磷酸：可通过磷矿石的提取和分离得到。
在实验室条件下，我们可以选择常用的磷酸溶液来制备。
3. 添加剂：可根据特殊需要添加增稠剂、防水剂等。
二、磷酸镁水泥的制备步骤1. 原材料配制将水合四氧化二镁和磷酸按一定比例加入反应容器中，用搅拌器搅拌均匀。
此时可以根据需要添加适量的添加剂。
2. 混合反应将反应容器置于适当的温度下，继续用搅拌器搅拌。
在反应过程中，底物的粘度逐渐增大，形成黏稠的磷酸镁水泥糊状物。
3. 晾晒将混合反应得到的糊状物倒入模具中，并进行晾晒。
晾晒的目的是从中移除过剩的水分，使得磷酸镁水泥逐渐固化。
4. 固化经过一定的晾晒时间后，磷酸镁水泥糊状物会逐渐固化。
固化时间取决于温度和水泥的比例。
三、磷酸镁水泥的应用场景磷酸镁水泥因其优良的耐火性和化学稳定性，广泛应用于以下领域：1. 耐火材料磷酸镁水泥可以制备耐火砖、耐火涂料等耐高温材料。
它具有优异的抗热震性能和耐腐蚀性，能够在高温下保持较好的稳定性。
2. 化学腐蚀领域磷酸镁水泥可以用于制备耐酸碱腐蚀的管道、储罐和防腐涂料等。
它能够在酸碱环境下保持出色的耐腐蚀性能。
3. 建筑材料磷酸镁水泥可以用于制备环保型的建筑材料，如装饰用砂浆、防水涂料等。
它具有优异的抗渗透性和耐候性，可以延长建筑物的使用寿命。
4. 能源领域磷酸镁水泥可以用于制备高温热储存材料、储氢合金等。
其高温稳定性和热传导性能使其在能源领域具有潜在的应用价值。
结论磷酸镁水泥是一种具有广泛应用前景的特种水泥，其制备过程简单可行。
通过合理配比原材料和控制反应条件，可以获得具有优异性能的磷酸镁水泥制品。
随着人们对高温、耐腐蚀等特殊需求的提出，磷酸镁水泥的应用将不断拓展。
磷酸镁水泥改性研究进展
磷酸镁水泥改性研究进展作者：岑会来源：《科技风》2024年第07期摘要：磷酸镁水泥（MPC）是一种早期强度大、体积收缩率小、耐磨性能好的新型水泥，已在工程中得到大量应用。
但掺合物对MPC性能影响巨大，论文针对掺合物对MPC的抗压强度、韧性、凝结速度等性能影响进行了综述，总结了现有研究成果，给出了未来研究建议与展望，为MPC改性研究提供了相关参考。
关键词：磷酸镁水泥；掺合物；改性MPC发现于上世纪40年代，起初主要用于医学相关领域。
上世纪80年代开始，随着各种添加剂的改性作用，MPC开始作为新型水泥应用于建筑行业[1]。
与传统水泥相比，其早期强度高、耐磨性好、收缩率低、抗侵蚀能力强，在机场跑道、公路、桥梁等领域具有广泛的应用前景。
但MPC的综合成本高、韧性相对差、凝结速度过快等缺点一定程度上限制了MPC应用推广[2-5]。
为改善MPC综合性能，大量学者通过加入不同添加剂的方法对MPC进行改性研究。
本文总结了学者们的研究成果，综述了不同添加剂对MPC的抗压强度、韧性、凝结速度等性能的影响，为MPC改性研究提供一定参考。
一、抗压强度抗压强度是衡量水泥性能好坏的主要指标之一，其影响因素复杂多变。
MPC具有早期抗压强度高的特点，但中后期抗压强度性能平常。
MPC抗压强度除了受初始原材料配比影响外，添加剂也是重要的影响因素。
通过适当的添加剂改性，可在一定程度上提高其综合抗压性能。
目前常用的增强抗压强度的添加剂有钢渣、粉煤灰、偏高岭土、石灰石粉、硼砂、钢纤维等。
李悦等[6]研究了钢渣对MPC抗压强度的影响，对比了不同钢渣掺量和不同龄期MPC抗压强度的变化。
结果表明，抗压强度随钢渣掺量存在先增加后降低的变化趋势。
峰值点出现在掺量为15%时，28d抗压强度相比未添加钢渣样本提高11.4%，增强效果显著。
马越等[7]从原理出发分析，认为钢渣能提高抗压强度的根本原因在于钢渣的微集效应和水化活性以及对物料分布的改善，整体来说对早期强度影响更明显。
磷酸镁水泥水化硬化及水化产物稳定性
磷酸镁水泥水化硬化及水化产物稳定性重庆大学博士学位论文学生姓名：尤*指导教师：钱觉时教授专业：材料科学与工程学科门类：工学重庆大学材料科学与工程学院二O一七年十二月Hydration and hardening of Magnesium Phosphate Cement and stability of hydrationproductsA Thesis Submitted to Chongqing UniversityIn Partial Fulfillment of the Requirement for theDoctor’s Degree of EngineeringByYou ChaoSupervisor by Prof. Qian JueshiSpecialty: Materials Science and EngineeringCollege of Materials Science and Engineering of ChongqingUniversity, Chongqing, ChinaDecember 2017中文摘要摘要磷酸镁水泥（MPC）是由氧化镁与磷酸盐之间通过酸-碱反应而快速凝结硬化的一种特种水泥，具有凝结硬化快、强度高、体积稳定性好等优点。
MPC常需添加硼砂作为缓凝剂以满足早期工作性要求。
因此MPC基本组成包括磷酸盐与氧化镁质量比（P/M）、水胶比（W/C）、硼砂与氧化镁质量比（B/M）。
MPC的水化硬化特性与以上基本组成有很大关系，然而目前研究多集中在单一组成的影响，缺乏系统研究各组成相互作用下MPC的水化硬化特性，硼砂在MPC水化过程中缓凝机理以及存在形式一直未能明确。
因此，从MPC完全水化时P/M与W/C值的关系出发，研究基本组成对MPC水化硬化影响，特别考虑硼砂在MPC水化硬化过程中的作用，同时也研究MPC水化产物以及水泥石在水中的稳定性和热稳定，以更为全面认识MPC的水化硬化性质，也能为磷酸镁水泥性能优化提供参考。
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新型磷酸镁水泥的研究
∙作者：单位: [2009-3-10]
关键字:磷酸镁
∙摘要:
0 前言
磷酸镁水泥（Magnesium phosphate cement MPC）具有快凝快硬、高早期强度、高粘接强度、干缩变形小等优良性能，非常适用于高速公路、机场跑道和市政主干道的快速修补，在军事工程的抢修抢建及有害物质的固化方面也有着广阔的应用前景。
然而目前制备磷酸镁水泥所用的磷酸盐原料主要是磷酸二氢铵，水化反应过程中会释放出刺激性的氨气。
为解决该问题，作者采用磷酸二氢钾替代磷酸二氢铵来制备新型磷酸镁水泥，并就该新型磷酸镁水泥的性能及水化产物进行了初步研究。
1 试验原材料与试验方法
1.1 试验原材料
氧化镁（MgO，缩写为M），由菱镁矿（MgCO3）经工业窑炉于1500℃高温煅烧后破碎而成，颜色为棕黄色，细度为2610cm2/g，其化学成分见表1。
磷酸二氢钾（KH2PO4，缩写为P），化学纯；硼砂（Na2B4O7·10H2O，缩写为B），化学纯。
1.2试验方法
凝结时间测定：采用维卡仪测定磷酸镁水泥的凝结时间，由于MPC凝结速度太快，搅拌时间要控制在3分钟之内，初始阶段每隔30秒钟测一次，临近初凝时每隔15秒钟测一次。
考虑到MPC水泥的初、终凝时间间隔很短，试验中主要测定初凝时间，并作为MPC 的凝结时间。
室内温度为20℃。
净浆强度测定：原材料加水搅拌3分钟后立即成型，试件尺寸为
40mm×40mm×160mm，试件必须1h内脱模，在室内空气中自然养护到2h、1d、3d、7d、28d测其抗折与抗压强度，养护温度为(20±2)℃。
微观分析：将试样养护至规定龄期，用无水乙醇终止水化，分别用于XRD分析。
2 试验结果与讨论
2.1 MPC的凝结时间
磷酸镁水泥的水化反应实质上是一个以酸碱中和反应为基础的放热过程，反应放出的大量热量会进一步加快体系的反应速度，若不使用缓凝剂，MPC一般在3分钟内就会迅速凝结硬化。
为获得相对较长的可操作时间（即初凝时间），制备MPC时必须掺入缓凝剂。
本试验采用硼砂作为新型磷酸镁水泥的缓凝剂，图1给出的是硼砂掺量对MPC凝结时间的影响，P:M为1：4。
随着缓凝剂掺量（B/M）的增大，凝结时间随着增加，表明硼砂仍可以有效延长新型磷酸镁水泥的凝结时间。
2.2 MPC的强度
试验同时考察了磷酸二氢钾与氧化镁质量比值（P/M）对MPC强度的影响，缓凝剂硼砂与氧化镁的质量比（B/M）固定为5%，水固比为0.11。
P/M比值对MPC强度有较大的影响。
P/M为1：4时试件强度最大，其2h抗压强度达35MPa以上，28d抗压强度达80MPa以上。
但当P/M较大时（1：2或1：3）或P/M 较小（1：6）时，强度的增长速率都有所降低，试件的最终强度也比较低。
试验还考察了缓凝剂对MPC水泥强度的影响，试验P/M比值固定为1：4，水固比为0.11，硼砂掺量分别为氧化镁质量的2%、5%、8%、10%、15%。
随着硼砂掺量的增加，MPC水泥早期强度迅速降低。
在一定掺量范围（不大于10%）情况下，硼砂掺量对后期强度的影响较小。
试验结果还表明，用磷酸二氢钾配制的新型MPC 材料的早期强度同样发展迅速，其强度基本上7天之前迅速增长，之后发展缓慢。
当缓凝剂掺量达到15%时，各龄期强度都很小，28d抗压强度仅为14.0 MPa，仅为掺量2%时2h抗压强度的1/3。
在实验过程中还发现，缓凝剂掺量过大（比如15%），试件成型会出现严重的泌水分层现象。
因此，在保证施工成型时间的前提下，应尽量减少缓凝剂掺量。
2.3 MPC水化产物
MPC水泥中主要含有MgO和KH2PO4两种物质，MPC水泥水化1d时，KH2PO4的特征峰基本消失，同时有新的水化产物形成，这些水化分别是：MgKPO4·6H2O、MgKPO4·H2O、Mg3(PO4)2·4H2O,其中以MgKPO4·6H2O为主。
MPC水化28d的水化产物与1d的水化产物种类基本一致，都是以MgKH2PO4·6H2O为主。
从图6和图7中还可以看出，MPC水泥水化28d时体系中仍含有大量未参与水化的MgO，这部分MgO 在体系中起到骨料增强作用，这也是P/M在1/4～1/5之间水泥净浆强度要大于P/M为
1/2和1/3的原因之一。
当然，过多的MgO（P/M=1:6）时，也会因为胶结料相对不足而使强度降低。
3 结论
（1）以磷酸二氢钾、氧化镁为主要原料同样可以配制出快硬高强MPC水泥，且反应过程中不会释放氨气。
（2）为了获得足够的可操作时间，需要加入缓凝剂来调整新型MPC凝结时间，随着硼砂掺量的不断变大，MPC的凝结时间不断延长。
（3）当P/M值范围在1/4时，MPC净浆强度取得最大值。
缓凝剂掺量对MPC强度发展有重要影响，随着缓凝剂掺量逐渐增大，MPC强度逐渐降低。
（4）以磷酸二氢钾KH2PO4为原料制备MPC的水化产物有：MgKPO4·6H2O、MgKPO4·H2O、Mg3(PO4)2·4H2O, 其中以MgKPO4·6H2O为主。
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