PMWCBM对磷酸钾镁水泥耐水性的影响.docx

P/M、W1C、B/M对磷酸钾镁水泥耐水性的影响摘要：通过测试磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体在自然养护和水中养护两种养护条件下不同龄期的抗压强度，研究了磷镁比(PZM),水灰比(W/C),硼砂掺量(B/M)对MKpC浆体耐水性的影响规律。结果表明：水养条件下，MKPC浆体56d抗压强度相对于自然养护条件下发生了显著的下降，耐水性较差：PM,W/C,B/M的变化均会对MKPC浆体的耐水性产生一定的影响。在水中养护时，随着P/M的减小，MKPC浆体的抗压强度损失先增大后减小，在P/M为1/3时耐水性最差；随着W/C的增加，MKPC浆体的抗压强度损失逐渐增大：随着B/M的增加，MKPC浆体的抗压强度损失先减小后增大，在B/M为4%时耐水性最好。初字：磷酸钾镁水泥；水中养护；耐水性：抗压强度损失中图分类号，TQI77.5Inf1uenceoftheratioofKH2PO4toMg0、ratioofwatertobind、contentchangeofboraxonwaterresistanceofMagnesium-PotassiumPhosphateCementSUNChun-jing,1INXu-jian,JITao(Co11egeofCivi1EngineeringfFuzhouUniversity,Fuzhou»Fujian350108)Abstract：Inf1uencesoftheratioofKH2PO4toMgO(P/M),ratioofwatertobind(W/C),contentchangeofborax(B/M)onwaterresistanceofmagnesium-potassiumphosphatecement(MKPC)wereinvestigatedthroughtestingcompressionstrengthofMKPCpasteundertwocuringconditionsofnatura1curingandwatercuringindifferentages.Theresu1tsindicatethatthestrengthofMKPCpastecuredinwaterfor56d1osesgreat1ywhencomparedwithcuredinnatura1,whichindicatesthatMKPChaspoorwaterresistance.A11ofP/M,W/CandB/MhavesomeimpactonwaterresistanceofMKPCpaste.Whencuredinwater,withthedecreaseofP/M,compressionstrength1ossofMKPCpasteshowsatrendoffirstincreaseandthendecrease,andwaterresistanceofMKPCpasteistheworstwhenP/Mistakenas1/3;compressionstrength1ossofMKPCpasteincreaseswiththeincreaseofW/C;withtheincreaseofB/M,compressionstrength1ossofMKPCpasteshowsatrendoffirstdecreaseandthenincrease,andwaterresistanceofMKPCpasteisthebestwhenB/Mistakenas4%.Keywords:magnesium-potassiumphosphatecement(MKPC);watercuring;waterresistance;compressionstrength1oss0.引言磷酸镁水泥(MagneSiUmPhoSPhateCemen3MPC)是一种新型气硬性胶凝材料，同时具有化学结合陶瓷的属性，与普通硅酸盐水泥相比，MPC具有快凝、早强、黏结力好、干缩小、耐磨性和抗冻性良好等优点口-51，被广泛应用于道路、桥梁和机场跑道的快速修补刀，以及有害和放射性物质的固化凶等,在军事和民事等方面有着广泛的应用。磷酸钾镁水泥(MKPC)由氧化镁和磷酸二氢钾组成，克服了传统由钱磷酸盐配制的磷酸镂镁水泥(MAPC)在水化反应和成型时会释放出气味难闻的氨气网而造成设备战坏的缺陷。同时已有相关研究证明19-,21,MKPC具有MAPC一样优越的力学性能。耐水性差是气硬性胶凝材料的共同缺点，势必会对其耐久性产生影响。MgKPO46H2O(MKP)作为MKPC浆体的主要水化产物，它的生长量、晶体生长的完好程度及稳定性项目来源：国家自然科学基金项目生物硫酸与氯离子耦合作用下人工鱼礁混凝土中钢筋锈蚀机理(51479036)通讯作者:林旭健(1969-),教授,xj1in将会对MKPe耐水性造成直接影响，而氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂作为MKPC的基本组分其掺量的变化均会对MKP的生成构成影响，因此也将会对MKPC的耐水性产生一定的影响。目前，基本组分对MKPC耐水性的影响的研究仅限于P/M,李东旭“3】等研究结果表明，P/M能显著影响MKPC浆体的抗压强度，在P/M的摩尔比为1/6时，抗压强度最高，且氧化镁含量越高，磷酸盐含量越低，MKPC浆体的耐水性越好。而ChaUCKn41等研究结果表明当P/M的摩尔比为1/10时，MKPC浆体的抗压强度最高。杨建明等I发现酸碱组分对掺复合缓凝剂的MKPC浆体的耐水性影响显著，当P/M质量比为1/2.5-1/3时，MKPC60d的水养护抗压强度保留率可达到80.6%,但是目前研究和使用最多的缓凝剂是硼砂，且复合缓凝剂的具体配方还未公开。以上试验结果的不同，可能是由物性差异引起的，但是抗压强度规律的不统一，在一定程度上也会影响P/M对MKPe浆体耐水性的影响规律。另外很多研究者对于MKPC浸水前自然养护时间的长短并没有明确给出，而这也可能会给水养护条件下MKPC浆体的抗压强度带来影响，如果能找出早期接触水环境时MKPC耐水性差的原因，并找到相应的改善措施，这样会使MKPC在海洋工程、抢修工程以及潮湿环境中固化废弃物等早期接触水环境方面的应用成为可能，所以针对同一种原材料，系统性的研究P/M、WQ、B/M对早期水环境下MKPC浆体的耐水性的影响具有一定的现实意义。1 .原材料及试验方法1.1. 原材料氧化镁粉（MgO,缩写成M）：辽宁省海城市群利矿业有限公司生产的烧结氧化镁粉,颜色为棕黄色，MgO含量290%,并经过高温炉900°C的条件下煨烧1.5h而成。磷酸二氢钾（KH2PO4,缩写成P）：工业级，KH2PO4含量298%,由福州台江区品杰实验仪器有限公司提供。硼砂（Na2BQ710比0,缩写成B）：工业级，Na2BQ710比0含量295%,由辽宁省大石桥市兴鹏复合配有限公司生产。1.2. MKPC浆体制备按不同配比称量镁粉、磷酸二氢钾、硼砂，依次倒入净浆搅拌机中干拌3min,然后加水迅速搅拌，低速搅拌30s,高速搅拌90s,将搅拌好的混合物迅速倒入40mm*40mm*16Omm的三联试模中，并放于振动台上振动120下，使拌合物成型密实。Ih脱模后，分别采用室内自然养护和水中养护至规定龄期。1 .3.试验方法养护条件：试件在两种不同的条件下进行养护，养护条件如下：（1）自然养护，室温空气中养护，（20+2）,相对湿度70%以下。（2）水养护，养护箱中养护，（20±2）强度测试：参照水泥胶砂强度检验方法（GB/T17671-1999）检测试件各龄期的抗压强度。水化温升测试方法：保持室温在25C±1C,按不同配比称取20Og磷酸钾镁水泥干粉,先在搅拌机中干拌3min,然后加水迅速搅拌并开始记时，低速搅拌30s,高速搅拌90s,搅拌完毕后装入已准备好的大小一样的塑料瓶中并迅速把温度计插入浆体中，5min时记下温度计的读数，随后每隔IOmin记录一次温度计的读数，直到温度降到30C左右。耐水性强度保留率K值的定义：磷酸钾镁水泥是早强水泥，经试验得知，MKPC浆体自然养护Ih的抗压强度能达到其56d抗压强度的50%左右，即自然养护Ih后MKPC浆体己有了一定的强度，所以本试验以自然养护Ih后置于水环境的MKPC浆体为研究对象。参照已有的镁水泥耐水性的评价指标5,本试验中采用强度保留率来作为磷酸钾镁水泥耐水性的评价指标，现定义如下：拌合物Ih脱模后，分别采用室内自然养护和水中养护至规定龄期。测其不同养护条件下的抗压强度（水养护试件在测试前3h从水中取出，置于室内自然环境下），以硬化体MKPC在水养护条件和自然养护条件下抗压强度的比值（强度保留率）来考察MKPC硬化体抵抗水环境侵蚀的能力，即强度保留率越高，试件在水中养护时抗压强度损失越小，耐水性越好，反之，则耐水性越差。2 .试验结果与分析2.1. P/M对MKPC浆体的影响2.1.1. P/M对MKPC浆体耐水性的影响图1是不同P/M的磷酸钾镁水泥净浆在自然养护和水养护两种条件下抗压强度随龄期的发展情况，由图1可以看出，随着P/M的减小，两种养护条件下净浆的抗压强度均呈现先增加后减小的趋势，在PZM=1/3处达到最大值，在PM=15处达到最小值，且最大值和最小值之间相差较大。在自然养护条件下，56d时抗压强度最高可达到72.15MPa,最低只有43.29MPa,而水养护条件下28d抗压强度最高有53.54MPa,最低只有33.09MPa,由此可见，P/M对MKPC净浆的抗压强度有较大的影响。同时可以看出，在水养护条件下，MKPC浆体的抗压强度发展缓慢，始终低于同龄期自然养护条件下浆体的抗压强度，7d时强度已经停止增长，28d时强度已经发生了一定程度的倒缩。(a)自然养护(b)水养护(a)Natura1curing(b)Watercuring图】不同P/M对MKPC浆体抗压强度Rc的影响Fig.1Inf1uenceofdifferentP/MoncompressionstrengthRcofMKPCpaste图2为不同P/M对水养护条件下的MKPC浆体强度保留率的影响，由图2可以看出，MKPC浆体的强度保留率随着P/M的减小呈现先减小后增大的趋势，在PZM=1/3时达到最小值，此时56d时抗压强度由自然养护时的72.15MPa降低到水养护条件下的53.54MPa,强度损失了25.79%；而PM=15时，其56d时抗压强度由43.29MPa降低到33.09MPa,强度损失了23.56%。PM=13时，虽然MKPC浆体的耐水性最差，但是由于其自然养护时抗压强度最高,在水养护时,强度虽然发生了一定程度的倒缩,但是仍高于其他P/M制备的MKPC浆体的抗压强度。100-195-90-g85-X80-75-70-11-11-1/21/31/41/5P/M图2不同P/M对MKPC浆体强度保留率K的影响Fig.2Inf1uenceofdifferentP/MonstrengthretentionratioKofMKPCpaste2.1.2. P/M对MKPC浆体水化放热特性的影响图3是室温在25°C±1°C时测得的不同P/M下MKPC浆体的水化温度变化曲线，由图3可以看出，不同P/M的净浆的水化温度最高均可达到65°C左右，PM=13时，浆体的水化温度曲线较其他有明显不同。P/M为1/3的浆体在水化初期有两个放热峰，峰值一出现在25min附近，峰值二出现在65min附近，而其他P/M的浆体只有一个放热峰，且在35min附近。另外随着PzM的减小，水泥净浆的冷却速度逐渐加快，即放热总量逐渐减少。(O)2n-I<dE1>FTime(min)70-I65-60-55-5