磷酸镁水泥

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。

第53卷第4期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 4 2024年4月 Liaoning Chemical Industry April，2024磷酸镁水泥研究进展黄浩，杨元全（沈阳理工大学，辽宁 沈阳 110158）摘 要： 磷酸镁水泥（MPC）具有凝结速度快，早期强度高，耐磨性高以及黏结性高等优点，使其在机场跑道、高速公路和市政道路的快速修补方面以及有害物质的固化等领域很受欢迎。

但磷酸镁水泥水化极快，凝结时间非常短，导致工程施工无法进行。

综述了磷酸镁水泥凝结时间受原材料、缓凝剂、掺合料、配合比等因素影响的新成果。

其高脆性的特点限制了它的工程应用, 对各种MPC基纤维复合材料的研究进展进行了梳理，讨论了磷酸镁水泥的发展前景。

关 键 词：磷酸镁水泥； 配合比； 掺合料； 纤维中图分类号：TU528 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）04-0625-04在20世纪80年代早期，磷酸镁胶凝材料开始被发展，美国等西方一些发达国家在高速公路、军事基地、机场等主要设施的加急抢修。

我国对于磷酸镁的研究时间较晚，直到20世纪90年代末，才陆续围绕着磷酸镁水泥进行研究。

磷酸镁水泥（MPC）因为具有一些硅酸盐水泥没有的性能，从研究开始就备受关注[1-2]。

在磷酸镁水泥的反应原理上，MPC是通过氧化镁（MgO）和可溶性的磷酸盐发生酸碱化学反应生成鸟粪石的一种胶凝材料。

因此可以类似传统水泥的方式方便使用，其中就有以粉料形式贮存、加水后具备较好的可塑性等性能。

MPC通常被认为是一类水泥，但又不同于传统水泥，MPC有独特的水化硬化特性和类陶瓷材料的特点，所以又被称为化学结合磷酸镁陶瓷[3]。

磷酸镁基水泥（MPC）在包括修复混凝土的元件、放射性废物的稳定化、水处理和生物医学使用的各种领域中得到发展[4]。

现在磷酸镁水泥在工程应用中主要存在以下问题：一是凝结时间快，不能进行长时间施工，缓凝剂加入后，强度降低；二是前期水化放热高，让水泥产生预压力导致水泥产生裂缝，影响强度严重；三是磷酸镁水泥的耐水性能比较差，碰水容易使结构密实度降低，强度有所下降；最后是原材料制造成本较高，没法大范围使用。

磷酸镁水泥研究现状摘要：综述了磷酸镁水泥的水化机理，阐述了其水化过程中体系的pH、温度变化过程。

对其基本性能、生产工艺以及利用硼砂、粉煤灰等改性的方法对其性能的影响,指出当前磷酸镁水泥研究中存在的问题,并结合实际应用需求展望了其今后研究和发展方向。

关键词：磷酸镁水泥；水化机理；硼砂；粉煤灰0引言磷酸镁水泥（MPC）是一种新型无机胶凝材料，由重烧镁粉、磷酸盐和缓凝剂构成。

MPC是一种以酸碱中和反应为基础形成化学键而产生强度的胶凝材料，MPC拥有早强快硬、粘结力强、体积稳定性好、耐热性好、耐高温、与旧混凝土之间的相容性好、耐久性好及环境适应性广等特点[1]，同时兼有陶瓷、水泥、耐火材料的优点。

MPC具有独特的性能，在混凝土抗冻、建筑材料、耐高温材料、固封废料、深层油井固化、生物骨粘结材料等方面呈现出广阔的应用前景，已成为国内外学者关注的研究热点之一。

1原理磷酸镁水泥基材料是由重烧MgO、可溶性磷酸盐、缓凝剂及矿物掺合料等按照一定比例，在酸性条件下与水混合发生化学反应，生成以磷酸盐为黏结相的无机胶凝材料。

早期研究采用的磷酸镁水泥基材料主要反应物为MgO和，水化反应过程中会释放氨气，对人体造成伤害，现阶段工程中普遍用取代。

当体系pH值较低时，MgO颗粒溶解，迅速生成水化中间相。

这个过程反应迅速、激烈，放热量大，硼砂主要是延缓初始结构网的形成。

随pH值的逐步提升，中间相开始逐步溶解，体系中逐步建立MKP的过饱和度﹔王中良研究得出当pH值高于7.5时，在满足充分的过饱和度时即开始成核结晶，MKP晶核自发形成和长大。

水化反应方程式如下:1.1水化硬化研究关于磷酸镁水泥水化硬化过程的理论研究主要包括溶液扩散机理和局部化学反应机理，而多数学者比较认同前者，溶液扩散机理将磷酸镁水泥水化硬化过程分为3个主要阶段。

第一阶段:易溶于水的磷酸盐和硼砂首先溶解，释放出、和，形成低pH值的磷酸盐水溶液；第二阶段:氧化镁溶解，氧化镁的溶解过程是在酸性磷酸盐水溶液中进行的，逐渐释放出，并以形式存在于水溶液中；第三阶段:溶液中不断电离出、，随着不断消耗，体系pH值逐渐上升，溶液中、等离子开始反应生成水化产物，最终水化产物与未反应完的氧化镁颗粒相互胶结，体系迅速凝结硬化，形成磷酸镁水泥石。