纤维增强磷酸钾镁水泥砂浆工作性、力学性能与韧性研究

为了改善磷酸钾镁水泥(MKPC)砂浆的脆性,研究了聚甲醛(POM)纤维的掺量(0~2.0%)对MKPC砂浆工作性、力学性能和韧性的影响,并进行了SEM分析。结果表明:随着POM纤维掺量的增加,砂浆的流动度和抗压强度均降低,抗折强度和折压比均先增大后减小,韧性提升;POM纤维在砂浆基体中主要发生拔出破坏,其桥连作用有效抑制了裂缝的产生和扩展。

沸石微粉对磷酸钾镁水泥水化性能的影响

为提高磷酸镁水泥的水化性能,利用沸石微粉替代部分氧化镁制备磷酸钾镁水泥,结合凝结时间、力学性能测试和水化放热、物相、微观形貌分析研究掺加沸石微粉对磷酸钾镁水泥基本性能的影响。结果表明:沸石微粉的掺量为8%(质量分数)时,磷酸钾镁水泥的水化凝结时间延长至10.17 min,但同时其7 d抗压强度和抗折强度降低至44.6和8.0 MPa;随着沸石微粉掺量的增加,K型鸟粪石的生成量有所降低;当沸石微粉掺量不超过12%(质量分数)时,磷酸钾镁水泥的水化放热总量提高,但进一步掺加沸石微粉,磷酸钾镁水泥中氧化镁含量降低,磷酸钾镁水泥水化放热降低。

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。

采用盐湖提锂镁渣制备磷酸钾镁骨水泥

针对我国碳酸锂生产过程中会产生大量难以利用的废弃镁渣这一问题,为实现资源的循环利用与绿色发展,实验采用青海盐湖卤水提锂副产品提锂镁渣(B-MgO)与磷酸二氢钾(KH2PO4)制备出用于骨粘接的磷酸钾镁水泥(magnesium potassium phosphate cement,MKPC)。采用M/P(镁磷比)为1.5,W/C(水灰比)为0.18的配合比;利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、等温量热仪、强度试验机等试验设备,研究了MKPC的凝结硬化性能、水化温升、水化产物组成与微观结构形貌;探讨了MKPC在模拟体液中抗压强度与抗折强度的发展规律。结果表明,利用盐湖提锂镁渣制备的MKPC骨水泥,凝结硬化时间明显延长,终凝时间达到30 min以上;早强特征明显且强度发展迅速,自然环境中3 h抗压强度达33.5 MPa,28 d抗压强度最高可达107.7 MPa,通过线性拟合得出MKPC骨水泥在自然环境与模拟体液环境中的强度增长关系式;MKPC骨水泥在模拟生理体液中的抗压和抗折强度约为自然环境中的68.1%与71.1%,满足强度要求;当掺加1.5%葡萄糖时,能够将基准MKPC骨水泥的绝热温升从64.7℃降低到42.0℃,满足骨水泥标准对放热温度不超过50℃的要求。

硫酸盐环境下水玻璃对磷酸钾镁水泥浆体力学的影响

为研究硫酸盐环境下水玻璃对磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体力学的影响,该文测试MKPC浆体在5%硫酸钠溶液中干湿循环30~180次后的强度和吸水率,并与MKPC浆体浸泡在5%硫酸钠溶液中的强度及吸水率进行对比。结果表明:MKPC浆体经过180次硫酸盐干湿循环和90 d长期浸泡试验后,其强度相比初始值分别提高16.79%、38.13%,且吸水率远低于初始值,体现MKPC浆体优异的抗硫酸盐腐蚀能力;加入适量的水玻璃后,MKPC浆体的强度得到了提高,同时耐硫酸盐腐蚀能力也得到改善。

沸石微粉对磷酸钾镁水泥水化性能的影响

为降低磷酸镁水泥成本,研究采用沸石微粉对磷酸钾镁水泥(MKPC)进行改性,探究沸石微粉对磷酸镁水泥性能的影响。研究表明随着沸石微粉掺量的增多,MKPC净浆凝结时间呈现先增长后缩短,流动度持续下降;抗压强度和抗折强度均呈现下降趋势,且均低于未掺加沸石微粉的MKPC强度;沸石微粉的加入并未改变MKPC的水化产物,没有新相产生。

贝壳粉对磷酸钾镁水泥工作性、抗压强度和收缩的影响

磷酸钾镁水泥(MKPC)是一种环境友好型胶凝材料,与传统硅酸盐水泥相比其有着更为良好的性能。研究了贝壳粉(OSP)替代部分氧化镁对MKPC流动度、凝结时间、抗压强度和收缩的影响。研究结果表明,MKPC的流动度和凝结时间随着OSP掺量的增加而增加,当OSP掺量为30%时,MKPC流动度和凝结时间分别提高了18.9%和43.75%;随着OSP掺量的增加,MKPC抗压强度呈先增大后减小的趋势,而MKPC收缩呈先减小后增大的趋势,掺加10%OSP的MKPC抗压强度最大,同时其收缩最小。

磷酸钾镁水泥文献计量学及海工领域应用探讨

磷酸钾镁水泥(MKPC)是一种多功能绿色工程材料。本研究基于中国知网(CNKI)和Webof Science(WOS)核心合集数据库,采用文献计量的方法和可视化软件,分析了国内外25年来磷酸钾镁水泥领域研究文献的年度发文量、刊源分布和研究热点。结果显示:关于MKPC领域的研究呈显著上升趋势,涉及多学科领域合作,其中快速修复、矿物掺和料、黏结性、凝结时间等是研究热点,纤维复合材料、耐腐蚀和耐盐冻混凝土的研究是发展前沿。并在此基础上探讨了MKPC在海洋工程领域的防护、维修加固和抗盐冻性方面的多功能应用,以期更多高性能、抗海水侵蚀的海工水泥和混凝土的研发。

海水长期浸泡环境下磷酸钾镁水泥浆体的性能研究

为了研究磷酸钾镁水泥(MKPC)基材料的耐海水侵蚀性能,文章测试了不同MKPC浆体试样的抗压强度、变形、水化温度和吸水率,分析了其物相组成和微结构。结果表明:水化3 d入海水长期浸泡的MKPC参考样(M1),其360 d抗压强度剩余率明显低于水化28 d入海水长期浸泡的M1试件,表明其早龄期时的耐海水侵蚀能力较低。双掺石灰石粉和硅灰的MKPC浆体试件(M2)的早期强度明显提高,入海水时M2的水化龄期对其在海水中的抗压强度发展影响较小,不同水化龄期时入海水长期浸泡360 d的M2试件的抗压强度剩余率均超过93%,表明其早龄期试件的耐海水侵蚀性能明显提高。

磷酸钾镁水泥水化产物K型鸟粪石稳定性研究

磷酸钾镁水泥是一种凝结硬化快、黏结强度高且环境适应性广的新型胶凝材料,广泛应用于工程快速加固、快速修补和国防建设及有害物质固化等方面。K型鸟粪石是磷酸钾镁水泥主要水化产物,是强度的主要来源,K型鸟粪石的热稳定性对于磷酸钾镁水泥在面临各种复杂环境时更好发挥各项优势具有重要的影响。采用溶解-沉淀法合成高纯度的K型鸟粪石,利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG/DSC)、红外光谱分析(FTIR)等方法研究了温度对K型鸟粪石稳定性的影响规律。结果表明:经50~110℃低温加热后K型鸟粪石有不同程度的损失,50℃时损失较少,110℃时物相已完全被破坏。

水玻璃对磷酸钾镁水泥性能的影响

研究了水玻璃对磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体在水中的分散特性及MKPC硬化体性能和显微结构的影响.结果表明:掺适量水玻璃对MKPC浆体有增稠作用,可抑制水的渗入和磷酸盐的溶解,减少磷酸钾镁水泥早期水化组分的变化;添加水玻璃可使MKPC硬化体中水化产物的晶粒明显变小,结构更加致密,在经受水环境侵蚀时,MKPC硬化体的强度损失率明显减小.

掺复合缓凝剂的磷酸钾镁水泥浆体的水化硬化特性

测试和分析了掺复合缓凝剂(CR)的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的凝结时间、水化热、液相pH值、抗压强度、物相组成和微观结构,将其与掺硼砂(NB)的MKPC浆体进行比较,研究了掺CR的MKPC浆体的水化硬化特性.结果表明:CR通过控制MKPC水化体系液相pH值,使MKPC浆体的凝结时间延长、早期水化反应速度减慢、水化体系最高温度降低、总水化放热量减少;掺CR的MKPC硬化体中主要水化产物磷酸钾镁晶体(MKP)的生成量增加、晶体生长完好、稳定性好,MKPC硬化体的微观结构更完善,后期抗压强度显著提高.

磷酸钾镁水泥水化体系的微结构演化

通过测试磷酸钾镁水泥(MKPC)水化体系的水化放热特性和抗压强度发展,分析不同龄期MKPC硬化体的固相组成和微观结构,研究MKPC水化体系的微结构演化过程。结果表明:MKPC水化体系水化反应速度快且大量水化热在水化反应初期集中释放,水化反应主要在水化开始3 d完成,水化产物主要为含6个结晶水的MKP,还存在一些低结合水的水化产物;MKPC水化体系中快速水化生成的水化产物晶体缺陷多和稳定性差,生长过程中会产生较大的内应力,其中低结合水的水化产物还会逐步吸收空气中的水份转化为MKP,均会造成MKPC硬化体结构的劣化,即随水化龄期增长,硬化体出现较多的裂缝和缺陷;造成MKPC硬化体抗压强度在水化开始3 d发展迅速,之后抗压强度出现倒缩,但随龄期延长又逐步恢复并增长。

磷酸二氢钾粒度对磷酸钾镁水泥性能影响

KH2PO4作为磷酸钾镁水泥主要原材料,与其性能直接相关。研究了KH2PO4粒度对磷酸钾镁水泥的流动性、凝结时间、抗压强度、粘接强度、水化浆体温度和孔隙率等方面的影响。结果表明,随着KH2PO4粒径的减小,磷酸钾镁水泥的凝结时间缩短,流动度先增加后减小;材料抗压强度和粘接强度逐渐增大,中位粒径为45μm时,3h抗压强度达32 MPa,1d粘接强度达4.3MPa;KH2PO4的粒度对磷酸钾镁水泥的水化热有较大影响,对于100mm×100 mm×100mm的试块,成型后中心最高温度逐渐升高,最高可达79.5℃;随着KH2PO4粒径降低,磷酸钾镁水泥的平均孔径降低,孔隙率降低,材料致密程度相应提高。同时,粒径的减小也明显减轻了磷酸钾镁水泥所存在的"泛霜"现象。

海水浸泡养护对磷酸钾镁水泥浆体微观结构和性能的影响

为研究海水浸泡养护对磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体微观结构和性能的影响,测试了不同养护条件下MKPC浆体试件的抗压强度和干燥收缩率,分析了其物相组成和微观结构.结果表明:在海水浸泡环境下,如果MKPC浆体试件已凝结且具有一定的初始结构强度,其主要水化产物MgKPO_4·6H_2O(MKP)在呈弱碱性的海水环境下溶解度低、水解现象减轻;海水的渗入使MKPC浆体试件的水化反应得以持续进行,水化反应生成较多的MKP,在弱碱性海水环境下,MKP更易结晶,生成的MKP晶体结晶程度高、缺陷少,后续生成的MKP晶体不断填充MKPC硬化体的孔隙,使硬化体结构趋于致密;自然养护3d后浸入海水养护的MKPC试件有较高的抗压强度和较低的干燥收缩率,其28,60d抗压强度较全程自然养护的MKPC试件分别提高13%和5%,而其60d干燥收缩率仅为全程自然养护MKPC试件的12%,为28d后浸入海水养护MKPC试件的23%.

钢渣粉和粉煤灰对磷酸钾镁水泥抗盐冻性影响

在淡水和Na_2SO_4溶液中进行冻融循环试验,测试和分析掺加钢渣粉或粉煤灰的磷酸钾镁水泥(MKPC)强度、表观形貌、质量损失、线膨胀变形、吸水率、物相组成及微观结构,并将其与纯磷酸钾镁水泥的上述试验结果进行比较,研究掺加钢渣粉或粉煤灰MKPC的抗盐冻性能.结果表明:钢渣粉和粉煤灰均有助于减小MKPC在盐冻中的强度损失和质量损失;适量钢渣粉和粉煤灰掺入可与MgO粉形成良好颗粒级配,提高MKPC硬化体密实度;冻融中硫酸盐的存在可减少钢渣粉中钙离子的溶出,粉煤灰可明显改善MKPC在冻融循环中的线膨胀变形,其惰性SiO_2填充作用及形态效应均有利于提高MKPC的抗盐冻性.

硅灰和石灰石粉对磷酸钾镁水泥抗盐冻性能的影响

通过测定盐冻循环后的4种配合比磷酸钾镁水泥试件质量损失、抗压强度、盐冻破坏形态,对比分析了单掺硅灰、单掺石灰石粉以及双掺硅灰和石灰石粉对磷酸钾镁水泥抗盐冻性能的影响,并通过SEM观测分析微观结构。结果表明,单掺石灰石粉并没有使磷酸钾镁水泥的抗冻性得到明显改善,反而降低了磷酸钾镁水泥的抗冻性;单掺硅灰对磷酸钾镁水泥的抗冻性有显著改善效果;双掺硅灰和石灰石粉对提高磷酸钾镁水泥的抗冻性有一定的协同增效作用,两者有效融合使得对磷酸钾镁水泥抗冻性的改善效果达到最佳。

原料质量配比对盐湖磷酸钾镁水泥性能和微观结构的影响

采用青海盐湖提锂副产品含硼氧化镁(B-MgO)为原料,将其适当处理后与磷酸二氢钾反应,不掺外加剂直接制备出一种盐湖磷酸钾镁水泥(Magnesium potassium phosphate cement,MKPC)。通过测试该MKPC浆体的凝结时间、水化放热温度和硬化体的抗压强度、孔隙率,分析硬化体的物相组成和微观结构形貌,研究了不同MgO/KH 2PO 4(M/K)质量配比对MKPC水化硬化过程的影响规律。结果表明:M/K质量配比对MKPC的水化放热曲线、抗压强度和孔隙率的影响显著,存在最佳M/K质量配比为1∶1~2∶1,可使MKPC在各龄期的抗压强度值均较高,3 h的最高强度值达到87.2 MPa,并使最高水化放热温度和孔隙率均保持在最佳范围;具有最佳M/K质量配比的MKPC硬化体的水化产物生成量高,晶体生长完好,缺陷少,硬化体有较完善的孔结构。

磷酸钾镁水泥净浆抗盐冻性能研究

为了研究磷酸钾镁水泥抗盐冻性能,通过测定四种不同冻融介质中磷酸钾镁水泥净浆试件的质量损失、强度、体积变形和表观破坏形态,并与相同龄期的长期浸泡环境下的磷酸钾镁水泥净浆试件比较,借助微观手段研究磷酸钾镁水泥硬化体的物相组成和微结构。结果表明:磷酸钾镁水泥经过400次冻融循环时仍保持质量损失不超过5%、强度损失不超过25%、体积膨胀变形最大为0.275%,具有较好的抗盐冻性。四种冻融介质中,以5%硫酸钠溶液为冻融介质时破坏最严重,可作为评价磷酸钾镁水泥抗盐冻性能好坏的指标。

磷酸钾镁水泥基材料与硅酸盐水泥混凝土的粘结性能研究

为了研究磷酸钾镁水泥基材料与硅酸盐水泥混凝土的粘结性能,测试了磷酸钾镁水泥基材料浆体的抗压强度,同时测试了磷酸钾镁水泥基材料浆体与不同状态的硅酸盐水泥砂浆的粘结抗折强度和收缩变形,分析了磷酸钾镁水泥基材料硬化体的物相组成、微观形貌以及与硅酸盐水泥砂浆基体的粘结界面结构。结果表明:双掺粉煤灰和石灰石粉,使磷酸钾镁水泥基材料硬化体的结构更完善,抗压强度、粘结抗折强度和体积稳定性均明显提高。保持硅酸盐水泥砂浆基体的龄期大于7 d和气干含水状态,磷酸钾镁水泥基材料与硅酸盐水泥砂浆界面的结合力加强,粘结抗折强度明显提高。