水玻璃对磷酸钾镁水泥性能的影响
水玻璃在混凝土中的作用
水玻璃在混凝土中的作用水玻璃在混凝土中的作用建筑结构中最常用的材料之一是混凝土。
它由水、水泥和骨料混合而成，可以用于建造墙壁、地板、楼梯等。
但是，混凝土在干燥后容易开裂，降低了建筑物的质量。
为了解决这个问题，人们开始在混凝土中使用化学添加剂。
其中，水玻璃是一种常用的化学添加剂。
本文将会讲述水玻璃在混凝土中的作用。
一、水玻璃的基本介绍水玻璃，又称硅酸钠或者碱玻璃，在化学上是一种无色到浅黄色的、固形的化合物。
它由碱性气体（如纯碱）和硅酸盐相互作用而形成。
水玻璃可以与其他化合物反应，形成多种物质。
二、水玻璃在混凝土中的作用水玻璃在混凝土中主要具有以下作用：1.增加混凝土的硬度和强度最常见的水玻璃作用是与混凝土中的氢氧化钙生成新的硅酸盐胶体。
这种胶体在混凝土中起到填充空隙、增加硬度和强度的作用。
水玻璃与混凝土中的氢氧化钠和氢氧化钙作用后，可以促进混凝土卡固体的生长，从而增加混凝土的硬度和强度，使得混凝土更加耐久。
2.减少混凝土的渗透性水玻璃的作用就是让混凝土逐渐卡固。
这种卡固可以防止水分渗透到混凝土中并减少孔隙度。
在混凝土干燥后，孔隙度变得更小，这可以防止水分进入混凝土。
因此，水玻璃的作用可以使混凝土更加耐久。
3.降低混凝土的收缩性在混凝土中加入水玻璃可以降低混凝土的收缩性。
混凝土在干燥后，因为缩水现象而缩小。
然而，通过使用水玻璃，混凝土的收缩性可以减低，使混凝土在干燥后不会轻易开裂。
这是由于水玻璃能够填充混凝土中的细小空隙而导致的。
三、总结水玻璃在混凝土中的作用可以大大提高混凝土的质量和耐久性。
加入水玻璃可以提高混凝土的硬度和强度，减少渗透性，并降低混凝土的收缩性。
通过使用水玻璃，我们可以获得更加坚固、稳定和耐用的建筑物。
磷酸镁水泥性能及发展前景
混凝土材料的抗磨损能力明显改善ꎬ便于道路修补ꎮ 黄煜镔等 [１４]
泥凝结时间ꎮ
３. ２ 纤维改性磷酸镁水泥
２０ 世纪末ꎬ国内外学者开始将纤维加入混凝土中以提高混凝
Ｓｏｕｄｅｅ 等 [５] 的研究认为氧化镁比表面积越大ꎬ凝结时间越
土的力学性能和耐久性能ꎮ 姜自超等 [１５] 掺加 ０. ５％ ~ ２. ０％ ( 体
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第 ４５ 卷 第 ２２ 期
２０１９ 年１２ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏｌ. ４５ Ｎｏ. ２２
Ｄｅｃ. ２０１９
文章编号:１００９￣６８２５(２０１９)２２￣００８６￣０３
ＭＫＰＣ 浆体的强度较高ꎬ水养护条件下有更多的 ＭｇＯ 和 ＫＨ２ ＰＯ４
发生溶解ꎬ导致 ＭＫＰＣ 浆体的抗压强度较低ꎮ
２. ３ 缓凝剂
磷酸镁水泥凝结速度快源于快速发生的化学反应ꎮ 需采取
２０ 世纪初ꎬＭＰＣ 材料开始应用于铸造业ꎮ １９７０ 年ꎬ美国 Ａｒ￣
高效的缓凝措施以减缓反应速率ꎬ同时降低对材料自身性能的影
面积
[８]
ꎮ 提高 ＭｇＯ 活性可以改善磷酸镁水泥的体积稳定性
２. ２ Ｐ / Ｍ 质量比( 磷酸盐 / 氧化镁)
[８]
ꎮ
作为磷酸镁水泥强度的主要来源ꎬ磷镁质量比可增强磷酸镁水泥的抗压
水泥材料在性能上比玻璃纤维具有应用优势ꎮ
４. １ 力学性能
ＭＰＣ 砂浆的强度与各组分的掺量均有不同程度的关系ꎬ综合
较大的因素ꎮ 齐召庆等 [９] 发现磷酸镁水泥收缩达到最大值后会
０ 引言
磷酸镁水泥( ＭＰＣ) 是由重烧氧化镁、可溶性磷酸盐、矿物掺
出现膨胀现象ꎬ并且膨胀值随着 Ｐ / Ｍ 比值的增大而减小ꎮ 齐浩霖
磷酸钾镁水泥组分变化及掺和料对镁水泥性能的影响
继续了解磷酸钾镁水泥组分变化及掺和料对镁水泥性能的影响，主要是了解了磷酸盐、 镁水泥中不同酸组分对性能的影响。
《磷酸盐对磷酸镁水泥粘结性能的影响》这篇文章主要是研究了研究了磷酸二氢钾(KDP)、磷酸二氢钱(ADP)及其复合盐对磷酸镁 水泥(MPC)净浆流动性、凝结时间、早期温升、强度发展和体积稳定性等的影响。
并采用3 种不同的粘结方式，着重研究了单一磷酸盐及其复合盐对MPC 粘结强度、界面裂缝发展及 孔洞形貌等的影响。
结果表明：与KDP-MPC 相比，ADP-MPC 放热高，早期强度高，但前者 内部及界面具有更少的孔洞，利于界面粘结；KDP-MPC 早期收缩发展快，当处于约束状态 下时，MPC 粘结能力弱，更易开裂。
将KDP+ADP 复合盐掺入MPC 体系后，其浆体与ADP-MPC 具有相似的流动性和凝结特性，孔洞数量减少且孔径变得细小均匀，强度有所提高，尤其界 面区密实度的改善使得KDP+ADP-MPC 各龄期抗折和斜剪粘结强度比掺单一磷酸盐的平均提 高40%以上；在收缩较大的KDP-MPC 中掺入部分ADP 后，使得KDP+ADP-MPC 在约束条件 下也有较好的粘结能力。
文章旨在研究含不同单一磷酸盐及其复合盐的MPC 在流动性、早期温升、强度和体积 稳定性等方面的变化规律，再结合两种常用的粘结型式和一种能反映材料体积稳定性影响的 粘结方式，着重研究磷酸盐对MPC 粘结强度、界面区显微形貌和裂缝等的影响，探明磷酸 盐对MPC 粘结性能发展的作用机制，为MPC 更好地应用于水泥混凝土的修复提供相应的理 论和技术参考。
因为磷酸钾镁水泥水化是酸碱中和反应，所以可溶性的酸式磷酸盐更适合用于制备 MPC,其中磷酸二氢钱(ADP)和磷酸二氢钾(KDP)为比较常用的两种。
研究结果表明：相比KDP, 只掺ADP 的MPC 早期水化放热大、强度发展更快，但易释放NH3； MPC 在性能上差异较大, 且掺加复合盐后，MPC 的许多性能得到相互弥补。
水玻璃试验
水玻璃系列试验水玻璃的化学式是Na2SiO3，它具有无机材料的很多特性，在建筑方面可以作灌浆材料，还可作为速凝剂、胶凝剂，其使用情况介绍如下；1．水玻璃能显著加快水泥的凝固施加，所以在混凝土或者砂浆的喷涂、堵水施工中使用。
2．因为水玻璃能是水泥速凝，所以可作为堵漏和充填裂隙的速凝剂。
3．水玻璃（或硅溶胶）—水泥类浆液，在泥浆施工法中，用作泥浆的固结（在地基内）以及对废液、废渣的固化处理。
4．水玻璃与相应的化学试剂反应是比较好的化学灌浆材料。
水玻璃化学灌浆材料是指水玻璃在胶凝剂的作用下，产生凝胶的一种化学灌浆材料。
大致分为在碱性区域凝胶化的碱类和中性——酸性区域凝胶化非碱类浆材，碱类浆材目前研究已经比较深入，按胶凝剂的不同可分为酸反应剂（小苏打NaHCO3、磷酸H3PO4、硫酸氢钠NaHSO4、氟硅酸钠Na2SiF6、硫酸铵（NH4）SO4等），金属盐反应剂（氯化钙CaCl2、硫酸铝Al2SO4等）以及碱性反应2剂（铝酸钠NaAlO2等）三种。
亦可按胶凝剂分为有机类和无机类水玻璃浆材。
试验目的：通过水玻璃与酸性及金属盐反应剂的反应，了解水玻璃的性质，并通过系列试验验证何种反应剂适合在工程中进行致密饱和砂层的灌浆使用。
试验材料：水玻璃（3.6模）、小苏打（NaHCO3）、冰醋酸、CaCl2、MgCl2等。
试验步骤：1．水玻璃与氯化钙、氯化镁溶液2．水玻璃与冰醋酸溶液3．水玻璃与小苏打溶液4．水玻璃与稀硫酸溶液5．根据以上试验选择出较为适合工程中使用的材料进行进一步的试验。
实验操作：水玻璃不是单一的化合物，而是氧化钠（Na2O）与无水二氧化硅（SiO2）以各种比率结合的，其分子式Na2O·nSiO2（n为克分子比）或以Na2SiO3表示的化学物质。
一、水玻璃与氯化钙、氯化镁溶液氯化钙、氯化镁系金属盐反应剂，是在水玻璃溶液连成絮状的带有负电的亲水性分子胶体硅酸中，添加无机盐析出沉淀的性质的反应剂，其反应是瞬时进行的。
不同溶液长期浸泡下大流动性磷酸钾镁水泥基防腐涂层的性能
第40卷第1期2021年1月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.40㊀No.1January,2021不同溶液长期浸泡下大流动性磷酸钾镁水泥基防腐涂层的性能韩㊀超1,杨建明2,单春明3,吴㊀庆1,何富强4(1.江苏科技大学土木工程与建筑学院,镇江㊀212000;2.盐城工学院土木工程学院,盐城㊀224051;3.盐城幼儿师范高等专科学校建筑工程学院,盐城㊀224005;4.厦门理工学院土木工程与建筑学院,厦门㊀361000)摘要:为了探究大流动性磷酸钾镁水泥(MKPC)基防腐涂层在不同溶液环境下的性能,将大流动性磷酸钾镁水泥浸泡于淡水㊁5%硫酸钠溶液及3.5%氯化钠溶液(同为质量分数)三种腐蚀环境下,测试其强度㊁干缩率㊁吸水率,从而建立长期浸泡下性能劣化规律模型,并且以SEM-EDS㊁XRD 对MKPC 基防腐涂层在长期浸泡下的腐蚀机理进行分析㊂结果表明大流动性MKPC 在淡水环境下耐腐蚀性能较好,在3.5%氯化钠溶液和5%硫酸钠溶液环境下耐腐蚀性能更好㊂关键词:磷酸镁钾水泥(MKPC);防腐涂层;水玻璃;耐水性;长期浸泡中图分类号:TQ172㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2021)01-0048-07Performance of Magnesium Potassium Phosphate Cement-Based Anticorrosive Coating with High Fluidity under Long-Term Soaking in Different SolutionsHAN Chao 1,YANG Jianming 2,SHAN Chunming 3,WU Qing 1,HE Fuqiang 4(1.College of Civil Engineering and Architecture,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang 212000,China;2.College of Civil Engineering,Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224051,China;3.College of Architectural Engineering,Yancheng Kindergarten Teachers College,Yancheng 224005,China;4.College of Civil Engineering and Architecture,Xiamen University of Technology,Xiamen 361000,China)Abstract :In order to explore the performance of magnesium potassium phosphate cement (MKPC)-based anticorrosive coating with high fluidity in different solution environments,the strength,dry shrinkage and water absorption of MKPC-based anticorrosive coating were tested by immersion in fresh water,5%sodium sulfate solution and 3.5%sodium chloride solution (both are mass fraction).In addition,the corrosion mechanism of MKPC-based anticorrosive coating under long-term soaking was analyzed by SEM-EDS and XRD.The results show that the high fluidity MKPC has good corrosion resistance in fresh water environment,and better corrosion resistance in 3.5%sodium chloride solution and 5%sodium sulfate solution.Key words :magnesium potassium phosphate cement (MKPC);anticorrosive coating;water glass;water resistance;long-term soaking 收稿日期:2020-08-17;修订日期:2020-10-17基金项目:国家自然科学基金面上项目(51578475);2019年度江苏省高等学校自然科学研究面上项目(19KJB560025)作者简介:韩㊀超(1996 ),男,硕士研究生㊂主要从事磷酸镁水泥的研究㊂E-mail:182100011@通信作者:杨建明,教授㊂E-mail:yjm_kk@ 0㊀引㊀言磷酸镁水泥(Magnesium Phosphate Cement,MPC)是用磷酸盐和死烧氧化镁粉按一定配比搅拌而形成的无机水硬性胶凝材料,因其具有快凝㊁早强㊁粘结性高㊁体积变形小㊁与旧混凝土粘结力高㊁收缩性小等优异性能,被广泛应用于公路㊁机场跑道和抢险救灾的快速修补以及放射性废物固化等方面[3-7]㊂有学者发现在㊀第1期韩㊀超等:不同溶液长期浸泡下大流动性磷酸钾镁水泥基防腐涂层的性能49旧混凝土与涂覆磷酸镁水泥后,两者之间具有良好的粘结力,在热膨胀系数及体积相容性上磷酸镁水泥和普通硅酸盐水泥非常相似[8-10],所以磷酸镁水泥可以作为混凝土结构的无机防腐涂层㊂磷酸镁水泥作为防腐涂层材料,研究其在不同溶液长期浸泡下的防腐性能具有重要的意义㊂Sarkar[11]对比了同龄期自然养护的MPC与浸泡在水中的MPC的强度,发现长期浸泡于水中的MPC强度出现倒缩㊂杨建明等[12]研究水玻璃对磷酸钾镁水泥(MKPC)的作用,发现水玻璃可以提高MKPC浆体在水中抗分散能力,在MKPC中掺加水玻璃可以在MKPC体系中生成硅酸镁凝胶,细化孔径,提高MKPC的耐水性㊂雒亚莉[13]研究MPC的耐腐蚀性,通过将磷酸镁水泥试件浸泡于不同浓度的酸碱盐溶液,发现酸碱溶液中磷酸镁水泥腐蚀最为严重,3.5%氯化钠和5%硫酸钠环境下MPC无明显的腐蚀现象㊂本文研究水玻璃改性的大流动性MKPC基防腐涂层在长期盐溶液浸泡环境下的变化规律,探究大流动性MKPC在不同溶液环境长期浸泡下的腐蚀机理,为磷酸钾镁水泥基防腐涂层的应用提供初步的理论基础㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料制作MKPC浆体所采用的死烧氧化镁粉(MgO)由辽宁省恒仁东方红水电站镁砂厂提供,颜色为棕黄色,MgO含量ȡ92.58%,平均粒径为60.06μm,比表面积为216m2㊃kg-1,比重为3.11g/cm3㊂磷酸二氢钾(KH2PO4,代号KDP)由连云港格立化工有限公司提供,其外观为白色粉末,其中NH4H2PO4ȡ98%㊂复合缓凝剂(CR)主要由十二水合磷酸氢二钠(Na2HPO4㊃12H2O,简称为NB)㊁硼砂(Na2B4O7㊃12H2O,简称为DHP)㊁实验室自制无机氯盐(A)组成,均为分析纯试剂按比例混合自制而成的㊂水玻璃(液体硅酸钠)由宜兴市某化工有限公司提供,波美度39.2,模数3.2㊂1.2㊀试件制备根据表1的配合比按比例称取MgO㊁KDP㊁CR㊁水玻璃,采用水泥砂浆搅拌机进行浆体搅拌,将KH2PO4㊁CR先投入搅拌锅中,再倒入部分水和水玻璃,慢搅1min,然后加入MgO㊁剩余水,快速搅拌3~4min㊂将浆体倒入试模中,使用振动台振捣来减少浆体内多余的气泡,振实后用刮刀刮除表面多余浆体,浆体初凝后在表面覆盖保鲜膜,防止在水化过程中发热造成水分蒸发,在5h后将试模拆除㊂拆除试模的试件放置于标准养护室(温度(20ʃ2)ħ,相对湿度(60ʃ5)%)养护28d㊂表1㊀MKPC浆体配合比设计(质量比)Table1㊀Mix proportion design of MKPC slurry(mass ratio)KDP/MgO CR/MgO Water glass/cement W/C A11ʒ2.50.1250.020.15实验制备三种不同尺寸的MKPC试件,分别为25mmˑ25mmˑ280mm的棱柱体㊁40mmˑ40mmˑ160mm 的棱柱体㊁ϕ50mmˑ100mm的圆柱体,分别用来测试其收缩变形㊁抗折抗压强度㊁吸水率㊂1.3㊀方㊀法实验参照‘普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准“(GB/T50082 2009),设计实验为全浸泡实验,标准养护28d后进行,其腐蚀环境为淡水㊁3.5%氯化钠溶液及5%硫酸钠溶液三种腐蚀环境㊂在实验过程中为保持溶液的pH值稳定,需要每个月更换溶液,并且腐蚀溶液面需高出试件5cm㊂分别在30d㊁60d㊁90d㊁120d㊁180d㊁240d㊁300d㊁360d龄期时取出试件测定抗折㊁抗压强度㊁干缩率及吸水率,每次测试取样进行SEM-EDS㊁XRD微观分析㊂分别对比不同溶液环境下浸泡的结果,分析大流动性MKPC试件在淡水和盐溶液浸泡下的耐腐蚀程度㊂MKPC试件分组情况见表2㊂(1)抗折㊁抗压强度:参照‘水泥胶砂强度检验方法“(ISO法)(GB/T17671 1999),试验仪器采用WED-300型万能试验机,抗折强度试验加载速度为(50ʃ10)N/s,抗压强度试验加载速度为(2400ʃ200)N/s㊂(2)干缩率:参照‘水泥胶砂干缩试验方法“(JC/T603 2004),试验仪器采用由桂林量具刃具有限公司生产的千分尺㊂以浸泡2d的长度作为初始长度,每个浸泡龄期测量长度变化㊂干缩率(S n)计算公式为S n=(L0-L n)/250ˑ100%,式中:L0为试件的初始长度,mm;L n为n d浸泡龄期的试件长度,mm;250为试件50㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷的有效长度,mm㊂表2㊀长期浸泡所需MKPC 试件组数Table 2㊀Number of MKPC specimen required for long-term soakingSolution Number of specimen 40mm ˑ40mm ˑ160mm 25mm ˑ25mm ˑ280mm ϕ50mm ˑ100mm Water 7115%Na 2SO 47113.5%NaCl711Total 2133(3)吸水率:在规定龄期取出试件,先用毛巾吸干试件表面的水分,再用电子天平称量试件湿质量,然后将试件放置于真空干燥箱以50ħ温度烘干48h,取出试件测量其干质量㊂吸水率计算参照‘建筑砂浆基本性能试验方法标准“(JGJ /T 70 2009)㊂(4)质量损失率(W n )公式参照‘普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准“(GB /T 50082 2009)中的公式计算㊂公式为W n =(m 0-m n )/m 0ˑ100%,式中:m 0为试件浸泡2d 的干质量,g;m n 为n d 浸泡龄期试件的干质量,g㊂(5)微观分析:每次测完抗折㊁抗压强度后,将对应龄期的试件取样,放入无水乙醇中浸泡,终止水化反应,测试时,需先将MKPC 样品取出,烘干至恒重,然后对样品进行处理㊂采用JEM-2100F 透射电子显微镜(SEM)观察MKPC 样品的水化产物形貌并结合EDS 分析选区元素成分;MKPC 试件物相组成采用日本理学D /max-RB 型X 射线衍射仪(XRD)㊂2㊀结果与讨论2.1㊀不同溶液浸泡对大流动MKPC 试件强度的影响图1是MKPC 试件在淡水㊁3.5%氯化钠溶液及5%硫酸钠溶液环境下,抗折强度随浸泡龄期的变化㊂图1中在不同龄期下浸泡于5%硫酸钠溶液和3.5%氯化钠溶液的A1的抗折强度要远大于在淡水中的抗折强度,最大相差22%㊂达到360d 浸泡龄期后,A1在淡水中的强度损失率为4.17%,在3.5%氯化钠溶液中的强度损失率为-6.08%,在5%硫酸钠溶液中强度损失率为-3.71%㊂结果表明,在盐溶液中浸泡360d 的MKPC 试件抗折强度相较于浸泡前有一定的增加,而在淡水中浸泡的MKPC 试件抗折强度相较于浸泡前有所减少㊂图1㊀MKPC 试件不同浸泡龄期的抗折强度变化Fig.1㊀Change of flexural strength of MKPC specimens at different soakingages 图2㊀MKPC 试件不同浸泡龄期的抗压强度变化Fig.2㊀Change of compressive strength of MKPC specimens at different soaking ages ㊀㊀图2是MKPC 试件在淡水㊁5%硫酸钠溶液及3.5%氯化钠溶液环境下,抗压强度随浸泡龄期的变化㊂由图可以看出A1的抗压强度在三种介质环境中均是先增加后减少㊂浸泡到360d 时,A1在淡水中的强度损失率为13.94%,在5%硫酸钠溶液中的强度损失率为5.30%,在3.5%氯化钠溶液中的强度损失率为第1期韩㊀超等:不同溶液长期浸泡下大流动性磷酸钾镁水泥基防腐涂层的性能51㊀7.73%㊂通过对比可以发现,A1在淡水中的强度损失率均大于在盐溶液中的㊂结果表明,在相同龄期下盐溶液浸泡的大流动性MKPC 试件抗压强度要高于淡水浸泡的试件㊂浸泡到360d 时在5%硫酸钠溶液中抗压强度损失最小,为5.30%,淡水中强度损失最大,为13.49%㊂磷酸钾镁水泥硬化体在三种溶液环境下,浸泡初期,溶液中自由水通过孔隙渗入硬化体内部,与基体内部未完全反应的氧化镁和磷酸二氢钾继续反应,产生新的水化产物填充MgO 和MKP 之间的孔隙,因此浸泡实验前期出现强度增加的现象㊂在浸泡后期,渗入试件硬化体的自由水越来越多,造成内部MKP 溶出到自由水中,使连接MgO 的MKP 减少,孔隙增加,强度开始退化㊂在3.5%NaCl 溶液中,Cl -侵蚀MKPC 的过程存在化学结合㊁物理吸附双重作用[13],在MKPC 硬化体内部孔隙中吸附有Cl -与氧化镁生成的氯盐,细化内部孔隙,减少了磷酸盐溶出,因此NaCl 溶液浸泡的A1试件强度退化最少㊂在5%Na 2SO 4溶液环境中,SO 2-4进入基体内部与MgO 溶出的Mg 2+结合生成MgSO 4㊃7H 2O 晶体填充孔隙,自由水渗入减少,使MKP 的溶解得到缓解,从而使得5%硫酸钠溶液中的强度退化平缓㊂而在淡水环境下,渗入试件硬化体内部的几乎只有自由水,没有盐结晶填充孔隙,只有MKP 的不断溶出,所以浸泡后期淡水环境下A1强度不断退化㊂2.2㊀不同溶液浸泡对大流动MKPC 试件干缩率的影响图3是MKPC 试件在淡水㊁3.5%氯化钠溶液及5%硫酸钠溶液中不同浸泡龄期的干缩率变化㊂图中干缩率为负值,即MKPC 试件处于膨胀状态㊂淡水浸泡30~90d,A1的体积膨胀增加,90d 之后开始减少,到达120d 的体积膨胀率为0.000293%,到360d 的体积膨胀率为0.000991%㊂A1在3.5%氯化钠溶液和5%硫酸钠溶液中均不断膨胀,浸泡达到360d 时,在3.5%氯化钠溶液浸泡下体积膨胀率为0.128%㊂在5%硫酸钠溶液浸泡下体积膨胀率为0.146%㊂在淡水环境下,A1在30~90d 内的体积膨胀率增加,这是因为外界自由水通过孔隙进入MKPC 基体的内部使得未完全反应的MgO 及磷酸盐继续发生水化反应,形成新的水化产物,使得MKPC 硬化体发生膨胀,90d 之后A1体积膨胀率减少是因为硬化体内水化反应趋于完全㊂在盐溶液浸泡下,前期膨胀也是由于未完全反应的MgO 及磷酸盐继续反应生成了水化产物㊂其后期继续膨胀是因为3.5%氯化钠溶液及5%硫酸钠溶液中对应的Cl -㊁SO 2-4进入硬化体内部与MgO 生成盐结晶体,随着龄期增加,内部盐结晶堆积愈来愈多而产生膨胀㊂图3㊀MKPC 试件不同浸泡龄期的干缩率变化Fig.3㊀Change of shrinkage rate of MKPC specimens at different soakingages 图4㊀MKPC 试件不同浸泡龄期的吸水率变化Fig.4㊀Change of water absorption of MKPC specimens at different soaking ages 2.3㊀不同溶液浸泡对大流动MKPC 试件吸水率的影响图4是不同浸泡龄期MKPC 试件在淡水㊁3.5%氯化钠溶液及5%硫酸钠溶液中不同浸泡龄期的吸水率变化㊂在三种介质环境中,A1的吸水率在浸泡30d 内的变化不明显,当浸泡360d 时,A1在淡水中的吸水率变化最大,达到1.06%,在5%硫酸钠溶液和3.5%氯化钠溶液中的吸水率变化相对较小,在5%硫酸钠溶液中的吸水率为0.76%,在3.5%氯化钠溶液中的吸水率为0.45%㊂吸水率试验结果表明,两种盐溶液环境下MKPC 试件的吸水率小于淡水环境下的试件㊂吸水率的大小可以用来表征MKPC 基体内部孔隙的多少,在MKPC 基体的内部存在复杂的反应变化,52㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷主要有MKP生成㊁MKP溶解㊁盐类结晶体生成等,当MKP生成为主要反应时,孔隙减少,密实度增加,而MKP溶出为主时,密实度减少[11]㊂在淡水浸泡30~90d期间,吸水率减少是因为前期主要是MKP生成,使孔隙变少,而90d后吸水率不断上升是由于后期以MKP的溶解为主,MKP的溶解使得内部结构发生破坏,孔隙不断增多㊁增大㊂在两种盐溶液环境下后期吸水率呈线性波动,是由盐类结晶生成和MKP生成㊁溶解不断交替造成的㊂2.4㊀XRD分析图5是三种溶液浸泡360d后A1的XRD谱㊂由图5(a)中可以看出,主要衍射峰为水化产物MKP以及未反应的MgO㊂图中KH2PO4的存在是因为MKPC体系中水化反应未完全发生㊂在试件养护阶段,随着水化体系中的水分消耗完全,水化反应开始减缓,在硬化体内部被MKP包裹住的MgO无法与KH2PO4继续反应,导致KH2PO4剩余[14]㊂在浸泡过程中,外界自由水通过孔隙进入硬化体内部可以促使水化产物的生成㊂KCl是复合缓凝剂中存在的Cl-与硬化体中的K+结合生成的㊂图5(b)为浸泡于3.5%氯化钠溶液360d后A1的XRD谱,可以看出其与淡水中的MKPC硬化体的主要特征峰一致,此外在22ʎ㊁35ʎ检测出MgCl2㊃6H2O,在32ʎ处检测出NaClO3,说明溶液中的Cl-可以与硬化体内的部分阳离子结合产生氯盐结晶体,使MKPC基体相较于淡水环境下密实㊂图5(c)为浸泡于5%硫酸钠溶液360d后A1的XRD谱,主要的特征衍射峰与图5(a)的衍射峰基本一致,在16ʎ和33.7ʎ检测出硫酸盐结晶MgSO4㊃7H2O,说明5%硫酸钠溶液中的SO2-4可以与硬化体内的部分阳离子结合生成MgSO4㊃7H2O,同样要比淡水环境下密实㊂此外在A1中还检测到MgSiO3的衍射峰,说明大流动性MKPC中水玻璃中SiO2-3与Mg2+形成硅酸镁凝胶物质,与MKP连接,形成稳定的网状结构,使MKPC更加密实,优化了溶液浸泡环境下大流动性MKPC的耐久性能[12]㊂图5㊀MKPC试件浸泡360d的XRD谱Fig.5㊀XRD patterns of MKPC specimens soaked for360d2.5㊀SEM-EDS分析图6是三种溶液浸泡360d后A1表面放大1500倍的SEM照片,表3是在微观形貌图上标定区域的EDS元素分析表㊂图中较为明显的柱状晶体为主要水化产物MKP㊂图6(a)中的柱状晶体与图6(b)相比排㊀第1期韩㊀超等:不同溶液长期浸泡下大流动性磷酸钾镁水泥基防腐涂层的性能53布较为松散,而且MKP的晶粒较大,还存在着无定形絮状物,标定A,经EDS分析其含有Si元素,推测是加入的水玻璃参与反应生成的硅酸镁凝胶物质㊂图6(b)中柱状晶体结晶度好㊁密实,附着有片状结晶,标定晶体表面的附着物B,在B中含有S元素,推测是硫酸钠溶液进入基体内部进而生成硫酸盐物质㊂图6(c)中晶粒较大,但表面晶体搭接紧密,相较于图6(a)排布密实,表面同样有附着物,标定C,经EDS分析发现C中有较多Cl元素,推测是由于氯化钠溶液进入基体内部生成的氯盐结晶体㊂图6(b)㊁(c)与图6(a)相比明显堆积紧密,推测盐溶液浸泡的试样表面分别附着有硫酸盐和氯盐,填充了孔隙,提高了试件的密实度㊂图6㊀MKPC试件浸泡360d的SEM照片Fig.6㊀SEM images of MKPC specimens soaked for360d表3㊀EDS分析不同区域主要元素含量(质量分数)Table3㊀Content of main elements in different regions analyzed by EDS(mass fraction)/% Element A B CNa0.120.21 2.47Mg13.7615.0514.83Si 3.87 6.73 4.80P8.149.7410.88K8.128.1213.05O65.9060.0551.20S 4.67Cl0.08 2.763㊀结㊀论(1)在淡水环境浸泡360d下,A1抗折㊁抗压强度损失及吸水率最大,其值分别为4.17%㊁13.49%㊁1.06%,但膨胀率最小,其值为0.000791%,而一般MKPC的抗折㊁抗压强度损失分别在10%㊁20%左右,本实验的大流动性MKPC强度损失远小于一般MKPC㊂因此大流动性MKPC在淡水环境下,耐腐蚀性能良好㊂强度损失原因是在淡水浸泡下,外界水进入硬化体内部后导致MKP的溶解,从而使MKP的结构产生一定的破环,使得强度发生损失㊂(2)在氯化钠溶液浸泡360d下,A1抗折强度损失及吸水率最小,其值分别为-6.08%㊁0.45%㊂膨胀率大于淡水浸泡的试件,小于硫酸钠溶液浸泡的试件㊂通过微观分析检测出氯盐MgCl2㊃6H2O㊁NaClO3晶54㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷体,说明Cl-进入试件硬化体内部后与阳离子反应生成氯盐结晶体填充孔隙,减少自由水进入硬化体内部,减少了MKP的溶出,使A1结构更加致密㊂(3)在硫酸钠溶液浸泡360d下,A1抗折强度损失小于淡水浸泡的试件,大于氯化钠溶液浸泡的试件,抗压强度损失最小,其值为5.30%,膨胀率最大,其值为0.146%㊂通过微观分析检测出硫酸盐MgSO4㊃7H2O晶体,说明SO2-4进入硬化体内部后参与化学反应生成了MgSO4㊃7H2O结晶体,填补了硬化体内部孔隙,但是浸泡龄期的增加会使MgSO4㊃7H2O结晶体堆积过多,对内部的孔隙产生压力,进而使内部结构发生破坏,导致后期体积膨胀率过大,强度损失变大㊂综上,大流动性MKPC在淡水环境下,耐腐蚀性能较好,在3.5%氯化钠溶液和5%硫酸钠溶液环境下耐腐蚀性能更好㊂参考文献[1]㊀沈㊀曦.国外海洋工程高技术发展状态[J].中国海洋平台,1996,11(1):5-9+43+3.SHEN X.The development of high technology of ocean engineering[J].China Offshore Platform,1996,11(1):5-9+43+3(in Chinese).[2]㊀季㊀辉.海工混凝土结构防腐蚀技术研究现状及应用[C].青岛:青岛海湾大桥国际桥梁论坛论文集,2008.JI H.Research status and application of anti-corrosion 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磷酸钾镁水泥耐高温性能研究
２ ０ １ ６年 １ １月
当
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磷酸钾镁水泥耐高温性 能研 究
姜 自超 ，齐召庆 ，李 帅 ，张时豪 ，丁建 华 ，戴 丰乐
（ １ ． 后 勤２ １ ２ 程学 院化 学与 材料 工程 系 ，重庆 ４ ０ １ ３ １ １ ； ２ ．重庆 电子工 程 职业学 院建 筑 与材料 学 院 ，重 庆 ４ ０ １ ３ １ １ ）
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膨润土和水玻璃在泥浆中的作用机理
膨润土和水玻璃在泥浆中的作用机理膨润土和水玻璃在泥浆中的作用机理引言：膨润土和水玻璃是常用的添加剂，在工程应用中经常用于泥浆体系中。
它们的作用机理十分重要，对于理解其在泥浆中的功能和性能具有关键意义。
本文将深入探讨膨润土和水玻璃在泥浆中的作用机理，从多个方面解析它们的影响和相互作用。
一、膨润土的作用机理1. 吸附吸水性：膨润土具有很强的吸附和吸水性能，可以吸附和固定水分子，与水形成水合物。
这种吸附吸水性能使膨润土成为理想的增稠剂，可以增加泥浆的黏度和保持泥浆的流动性。
2. 离子交换能力：膨润土的层状结构中存在离子交换能力，可以吸附和交换溶液中的离子。
这种离子交换能力能够控制泥浆的离子浓度和稳定性，减少泥浆的胶结程度和凝聚性。
3. 粒子间作用：膨润土颗粒之间存在吸附力和静电作用力，可以形成胶束结构和网状结构，从而增加泥浆的黏度和粘度，提高泥浆的携砂能力和抗沉降能力。
二、水玻璃的作用机理1. 硅酸盐胶凝作用：水玻璃中的硅酸盐离子可以与泥浆中的氢氧化铝等胶凝材料发生反应，形成胶凝物质，增加泥浆的胶结能力和强度。
这种硅酸盐胶凝作用有助于加固井壁和提高钻井液的稳定性。
2. 胶体保护作用：水玻璃可以与泥浆中的细颗粒形成稳定的胶体，防止颗粒簇集和沉淀。
这种胶体保护作用可以维持泥浆的均匀性和分散性，防止泥浆中颗粒的沉降和堵塞井眼。
三、膨润土和水玻璃的相互作用机理1. 膨润土吸附水分子：膨润土可以吸附和固定水分子，而水玻璃是水溶液，含有大量的水分子。
当膨润土和水玻璃同时存在于泥浆中时，膨润土可以通过吸附作用吸附水玻璃中的水分子，改变泥浆的水化状态和性质。
2. 膨润土与水玻璃的胶凝反应：膨润土中的离子交换能力可以与水玻璃中的硅酸盐离子发生反应，形成胶凝物质。
这种胶凝反应可以增强泥浆的胶结能力和稳定性，改善泥浆的性能和功能。
总结回顾：膨润土和水玻璃在泥浆中的作用机理是相互联系和相互作用的。
膨润土具有吸附吸水性、离子交换能力和粒子间作用等特性，能够增加泥浆的黏度、保持泥浆的流动性和携砂能力。
镁水泥配方的基础上变化水玻璃的掺量
1、试验目的主要是在镁水泥配方的基础上变化水玻璃的掺量,从而得到其对水泥凝结时间和强度的影响规律，水玻璃的掺量分别为为0%,1%,2%,3%β2、试验原材料氧化镁（MgO）,含量为80%的轻烧镁粉；磷酸二氢钾（KH2PO4）,分析纯；硼砂（Na2B4O71OH2O,缩写为B）,分析纯；矿渣，化学成分暂时未知;水玻璃（Na2SiCh・9出0）,分析纯。
3、试验方法凝结时间测定：采用维卡仪测定MPC净浆的凝结时间，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：原材料加水快速搅拌2分钟后立即成型,试件尺寸为40mmX40mmX160mm,试件必须Ih内脱模，在室内空气中自然养护到Id后测其抗折与抗压强度，养护温度为（20÷2）βC o 4、实验过程（1）第一组配合比，即丘建宏镁水泥配合比。
通过维卡仪测得的凝结时间为11分40秒。
搅拌时的不同之处在于总的搅拌时间都是两分钟，而第二组是在搅拌的最后30秒才成胶体形式，之前还都是粉末形式，而第一组是在加水后大约一分钟已经变成胶体形式。
通过维卡仪测得的凝结时间为5分40秒，凝结硬化很快，上图是刚搅拌完的图片，但是在装到抗压模具中拿到材料间振动台进行振捣时已经硬化，所以这组并没做出用来做抗压强度的试块。
另外在清洗维卡仪圆盘和搅拌锅时非常困难。
(3)鉴于第二组凝结时间己经很快，所以在掺2%的水玻璃时，只做了凝结时间的测定。
前面在搅拌时的搅拌方式是快搅两分钟，而这组在搅拌两分钟时仍然没有形成胶体样式，所以临时把搅拌时间增加到3分钟，上图是搅拌结束的图片，明显比上两组要干一些，而且已经有硬化的趋势。
通过维卡仪测得的凝结时间为4分30秒。
鉴于此凝结时间已经很短,所以就没有对水玻璃掺量为3%进行试验。
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内波 动 ； 曲线 三为 经受 短期 水浸 泡 的 ＭＫＰ Ｃ硬 化 体 （ 图 ２质量 损失 率后 留下 的试 件 ） ７ｄ剩 余 抗 压 测 的
强度 ， 玻璃 掺量 的变化 对 ＭＫ Ｃ硬化 体剩 余 抗压 水 Ｐ 强度 的影 响较 大 ， 未 掺 水 玻璃 时其 剩 余抗 压 强度 如
ｔ ｉ ｈｅ ｈａ ｄ ｎｅ ＫＰＣ ｔ ｏ ｐ ｃ ｔ ｕ ｔ ｅ ｔ ａ ｓ ｅ ｄｓ ｔ ｈｅ ｏ ｖｉ ｕｓ ｄ ｃ ｅ ｓ ｆ ｓ ｒ ｎｇ ｈ ｌ Ｓ ｆ ａｎ ｔ ｒ ｅ ｄ Ｍ ｗｉｈ ｃ ｍ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ．Ｉ ｌｏ ｌ ａ ｏ ｔ ｂ ｏ ｅ ｒ ａ ｅ ｏ ｔｅ ｔ Ｏ Ｓ ｏ ｈ ｒ ｎ ｄ Ｍ ＫＰＣ ｄｅ ｈｅ ｅ ｏ ｉ ｆｗａ ｅ ｎ ｒ ｎ ｅ ｔ ａ ｄｅ ｅ ｕｎ ｒ ｔ ｒ ｓｏｎ ｏ ｔ ｒ ｅ ｖｉｏ ｍ ｎ ．
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第１ ４卷 第 ２期
２１ ０ １年 ４月
建
筑
材
料
学
报
Ｖ ｏ ． ４， １ １ Ｎｏ． ２
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＢＵＩ ＬＤＩ ＮＧ ＡＴＥＲＩ Ｓ Ｍ ＡＬ
Ａｐ ． ２ １ ｒ ，０ １
文 章 编 号 ：０ ７９ ２ （０ １ ０ —２ ７０ １０ —６ ９ ２ １ ） ２０ ２ —７
对 ＭＰ 硬 化 体 强 度 有 副 作 用 ． 酸 钾 镁 水 泥 Ｃ 磷
（ ＭＫＰ 由死 烧 氧 化镁 和磷 酸 二 氢 钾 组 成 ， 服 了 Ｃ） 克
筑物 等 的修 补 ． 传 统 的 ＭＰ 硬 化体 在 长 期 浸 水 但 Ｃ
环 境 下 ， 在 强 度 倒 缩 现 象 ｌ ， 一 缺 点 限 制 了 存 ７ 这 ］ ＭＰ 的使 用范 围． Ｃ 盖蔚 等 为 了改善 ＭＰ Ｃ骨 粘 结
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离子具 有 较强 的氢 键 ， 其掺 人磷 酸盐 水溶 液 后 ， 将 硅
酸根离 子 和溶液 中的磷 酸根 离子 以及 氢离 子产 生 较
强 的氢 键缔 合作 用 ， 将水 包裹 在其 中 ， 使水 溶液 的黏 度 增加 ， 稠 的溶液 在 ＭＫＰ 黏 Ｃ浆 体 固体 颗粒 的微 界 面间起 到连 接作 用 ， 使浆 体稠 度和 黏 聚性增 强 ， 少 减 了外界 水分 子 的渗入 和 内部溶 液 以及 固体粉 末 的扩 散 和溶 解 ， 而使 ＭＫＰ 从 Ｃ浆 体 的抗 分 散能 力增 强．
３ Ｙａ ｃ ｅ ｇ Ｔｒ ｆｉ ｒ ａ ，Ｙａ ｃ ｅ ｇ ２ ４ ０ ，Ｃｈ ｎ ） ． ｎ ｈ ｎ ａ ｆ Ｂｕ ｅ ｕ ｃ ｎ ｈｎ ２０ ３ ｉａ
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ＭＫＰ 浆 体 的稀散 现象 减轻 ， 质清 澈度 略 有 提 高 ， Ｃ 水 但 水泥 Байду номын сангаас体 仍有 断 裂 ， 浆 体 表 面 和 内部仍 有 很 多 在
粉 末逸 散 ； 掺添加 剂 硅溶胶 和 水玻 璃 的 ＭＫＰ Ｃ浆体 成 团状 ， 态 完 整 ， 泥 主体 无 断 裂 现象 ， 表 面仅 形 水 其 有 少量粉 末逸 散 ， 水质 清澈 度高 ． 以上 结果 说 明 ： 适 量硅 溶 胶 和水 玻 璃 可 有 效 掺
（ ０ ０ Ｋ４ ３ ） 盐城 工 学 院校 级科 研 项 目（ ２ １一 —８ ； ＸＫＹ２ ０ ０ ２ ０ ９４ ）
第 一 作 者 ： 建 明（ ９ ４ ） 女 ， 苏 阜 宁 人 ， 城 工 学 院 副 教 授 ， 南 大 学 博 士 生 ． － ｉ：ｊ ｋ ＠ １ ３ ｃｒ 杨 １６ 一 ， 江 盐 东 Ｅ ｍａｌｙｍ＿ ｋ ６ ．ｏ ｎ
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余 抗压 强度 增加 有 限 ； 曲线 ３为 ＭＫ Ｃ硬化 体 经受 Ｐ
短 期水 浸泡 的剩 余 抗压 强 度 率 （ 曲线 ２与 曲线 １对 应 强度 的 比值 ） 未 掺 水 玻 璃 的 ＭＫＰ ， Ｃ硬 化 体 剩 余 抗 压强 度 仅 为 原 强 度 的 ６ ， 掺 ２ 水 玻 璃 的 ６ 而 ＭＫＰ Ｃ硬 化 体剩余 抗 压强度 率 为 ９ ％． ６
收 稿 日期 ：０ ９１—０ 修 订 Ｉ期 ：０００ —１ ２ ０—２３ ； １ ＝ ２ １—３０
传 统 ＭＰ Ｃ在 成 型和水 化反 应 时会 释放 出气 味难 闻
的氨 气 ， 易造 成设 备 损 坏 的缺 陷
， ＭＫＰ 且 Ｃ具
基 金 项 目 ： 苏 省高 校 自然 科 学 基 础 研 究 面 上 资 助 项 目（ ８ Ｂ ６ ０ ４ ； 苏 省 交 通 厅 资 助 项 目 （８ ７１ ； 设 部 科 研 开 发 资 助 项 目 江 ０ ＫＪ ５ ０ ０ ） 江 ０ Ｙ０ —） 建
ＭＫＰ ａ ｔ， ｙｐ ｅ ｅ ｔ ｎｉ ｒｔ ｎｏ ｔｒ ｎ ｉｓｌｔ ｎｏ ｈ ｓ ｈ ｔ ｗｈ ｎｆｅｈＭＫＰ ａｔ ｓ Ｃ ｐ ｓｅ ｉ ｍａ ｒｖ ｎ ｆｔａｉ ｆ ｅ ｄｄｓｏｕｉ ｆ ｏ ｐ ａｅ ｅ ｓ ｔ ｉ ｌ ｏ ｗａ ａ ｏ ｐ ｒ Ｃ ｐ ｓｅ ｗａ
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磷 酸镁 水 泥 （ Ｃ 具 有 凝 结 快 、 强 高 、 结 ＭＰ ） 早 黏
为 ３ ． ａ 水 玻璃 掺 量为 ２ ４ ０ＭＰ ， ％时 其 剩余 抗 压 强度 则 达 到 ４ ． ａ 但水 玻 璃掺 量进 一步增 加 时其 剩 ８ ７ＭＰ ，
改善 ＭＫＰ Ｃ浆体 在水 中的分散 特性 ， 以水玻 璃 的 尤
效果 最 明显． 其 原 因 ， 究 水玻 璃 和硅溶 胶 中的硅 酸根
Ｅｆ ｅ ｔ ｏ ａ ｅ ｇ ａ ｓ ｏ ｈ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｆＰｏ ａ ｓｕ ａ ａ ｎｅ ｉ ｍ ｆ ｃ ｆＷ ｔ ｒ ｌ ｓ ｎ ｔ ｅ Ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｔ ｓ ｉ ｍ ｎｄ Ｍ ｇ ｓ ｕ
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力强、 硬化 时体 积微 膨胀 、 耐磨 、 冻 、 盐 冻剥 蚀 和 抗 抗
护筋 等优 点［６， 国外 被 广 泛用 于道 路 、 场 和 建 １］ 在 ＿ 机
剂 的 耐水 性 能 ， ＭＰ 在 Ｃ浆 体 中加 入 硅 溶 胶 和 纤 维
素， 试验 证 实其耐 水性 能 可得到 有效 改善 ， 纤 维素 但
第 ２ 期
杨 建 明 ， ： 玻 璃 对 磷 酸 钾镁 水 泥 性 能 的 影 响 等 水
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加剂 的 ＭＫＰ Ｃ浆 体表 面有 明显 的稀 散 现 象 ， 质 变 水
混浊 ， 水泥 主体 发生 断裂 ， 浆体 表面 和 内部逸 散 出 在 很 多 粉 末 ； 添 加 剂 海 藻 酸 钠 和 乙 基 纤 维 素 的 掺
硬 化体 早期 抗压 强 度 的影 响． 曲线 １为 未 经水 浸 泡
的 ＭＫＰ Ｃ硬化 体 （ ３ ×３ ￣ ０ ０ｍｍ 的 圆柱 体 ） ７ｄ抗 的 压 强度 ， 少量 水玻 璃 的掺 入 和 掺 量 变化 对 其 抗 压 强
度影 响不 大 ， 强度 值 基 本 在 ４ ． ～ ５ ． ａ范 围 ８ ０ ４ ０ ＭＰ
ｐｌ ｃ ｄ ｉ ｔ ｒ ｔ ｔ ａ ｉ ｅ，ｔ ｗｉｌｄｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｃ ａ ｅ ｏ ｏ ｐ ｓ ｔｏｎ ｉ ａ ｌ ｄｒ ｔｏ ｏ ＫＰＣ ａ ｅ ｎ ｗａ ｅ ，ａ ｈｅ ｓ ｍｅ ｔｍ ｉ ｌ ｃ ｅ ｓ ｈ ｈ ｎｇ ｆｃ ｍ ｏ ｉｉ ｎ ｅ ｒｙ ｈｙ ａ ｉｎ ｆ Ｍ