摘要
磷酸镁水泥凝结硬化速度快，早期强度高，被视为是机场跑道、混凝土路面和混凝土结构加固与修复工程领域最具应用潜力的新型胶凝材料。掺加活性掺合料有助于降低磷酸镁水泥的制备成本，同时提高其长期耐水性，但是关于掺合料在低碱度的磷酸镁水泥中的作用效应和反应活性仍然存在较大的争议。 为了研究活性掺合料在MPC中的作用效应，本文对比研究了纳米SiO2、纳米Al2O3、超细粉煤灰、超细偏高岭土、硅灰作为掺合料时对磷酸镁水泥浆体流变性能、力学性能、耐水性和体积稳定性的影响，并采用微观测试方法分析了上述掺合料在MPC中的作用机理。研究结果表明： 磷酸镁水泥浆体符合宾汉姆模型，浆体扩展流动度与屈服应力呈现强负相关，掺合料通过影响屈服应力进而影响浆体流动性，随着掺合料掺量的增加浆体稠度增大，所选掺合料中仅有硅灰可以降低浆体塑性粘度；掺合料掺量不超过30%时对MPC的最高水化温升未有明显影响，总体呈现随着掺合料掺量的增加，MPC的凝结时间缩短的规律；矿物掺合料掺入增大了MPC水泥石的致密度，减小了空养和水养条件下的体积变化，提高了MPC的体积稳定性。 空养条件下，仅有纳米粉体掺量为2%时提高了MPC的抗压强度，更高掺量则降低了MPC的抗压强度，通过XRD与TG-DSC发现空养时掺合料对MPC水化产物类型未产生影响。水养条件下，含铝组分（纳米Al2O3、偏高岭土、粉煤灰）与含硅组分（纳米SiO2、硅灰）相比具有更好的强度发展与保留率，掺入含铝掺合料更有助于提高MPC耐水性。但通过XRD发现即使是水浴加热加速反应的情况下，磷酸镁水泥组分也很难与含铝组分（纳米Al2O3、偏高岭土、粉煤灰）发生反应，而纳米SiO2、硅灰也仅可与氧化镁反应生成少量无定型M-S-H。 在MPC内部的低碱性少水环境中，掺合料中硅铝质玻璃体结构短期内很难解体参与反应。在空养条件下，矿物掺合料主要通过物理填充作用影响MPC强度，此时矿物掺合料应被视为惰性组分。水养条件有助于掺合料发挥化学作用，鉴于MPC中主要是磷酸盐溶出，富铝掺合料更有利于MPC的强度发展。
NETL