磷酸镁水泥的研究与发展前景_孙道胜
·70·材料导报A:综述篇 上)第2013年5月(7卷第5期 2
磷酸镁水泥的研究与发展前景*
孙道胜,孙 鹏,王爱国,许 炜
()安徽建筑大学先进建筑材料安徽省重点实验室,合肥230022
摘要 磷酸镁水泥是一种新型无机胶凝材料,兼有水泥、陶瓷和耐火材料的优点。综述了国内外磷酸镁水泥的制备、性能及水化硬化机理的研究进展,并分析了磷酸镁水泥推广应用中存在的一些问题,展望了磷酸镁水泥今后的发展前景。
关键词 磷酸镁水泥 水化机理 性能
中图分类号:TB321A 文献标识码:
ResearchofManesiumPhoshateCementandItsDevelomentProsects gppp
,,WANG ,SUNDaoshenSUNPenAiuoXU Wei ggg
(,A,H)AnhuiKeLaboratorofAdvancedBuildinMaterialsnhuiUniversitofArchitectureefei230022 yygy Abstractanesiumhoshatecement(MPC)isanewinoraniccementinmaterialwithsomecharacteris M -gppgg ,,,ticsofcementsceramicsandrefractormaterials.Theresearchofhdrationandroressesrearationroerties yypgpppp hardenmechanismofMPCathomeandabroadaresummarized.Theexistinforandalicaroblemsoularization -gppppp tionofMPCanddevelomentinthefutureareanalzed.rosects pypp
,Kewordsanesiumcementhdrationmechanism,erformancehoshate m gypppy
0 引言
,磷酸镁水泥(是一ManesiumcementMPC)hoshate gpp
[]
早在2种新型无机胶凝材料,0世纪三四十年代Prosen1和
制备的M菱镁矿(MCOO、NH4H2POgg3)4及缓凝剂硼砂
(为原料来制备早强快硬的磷酸铵镁水NaB10H2O)24O7·
10]
并将其用于混凝土结构的快速修补。杨建明[采用不同泥,
粒度的原料、复合磷酸盐以及不同掺量的缓凝剂配制出磷酸钾镁水泥,指出原料粒度对MPC强度有较大影响。周启11]
采用电工级镁砂、磷酸二氢钾(及硼砂为主要兆[KH2PO4)原料制备出凝结时间可控、3d抗压强度和粘结强度分别达到4并用作混凝土路面修3MPa和6.2MPa的磷酸镁水泥,
12]
采用由二次煅烧轻质碳酸镁(补剂。姜洪义[4MCOg3·
Earnshaw就发现MPC材料可应用于铸造业。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国外学者又将其命名为C料,BPCs(Chemicallbondedy
[]3)。这类胶凝材料具有传统水泥所不具hoshateceramics pp
4-6]:有的优异性能[早强快硬、粘结力强、体积稳定性好、耐热
[2]
性好、耐高温、与旧混凝土之间的相容性好、耐久性好及环境同时兼有陶瓷、水泥、耐火材料的优点。MP适应性广等,C具有独特的性能,在建筑材料、耐高温材料、固封废料、深层生物骨粘结材料等方面呈现出广阔的应用前景,油井固化、
已成为国内外学者关注的研究热点之一。
(得到的过烧M磷酸二氢铵为主要原MOH)4H2O)O、gg2·
制备出3h强度可达4料,0MPa以上的磷酸镁水泥。丁
13]
以低纯度镁砂、粉煤灰及磷酸二氢钾为主要原料,制备铸[
出凝结较快、28d抗压强度可达70MPa的磷酸钾镁水泥。
由此可见,磷酸盐、缓凝剂MPC通常是由过烧氧化镁、以及适量的矿物外加剂按照合适比例配制而成。其中,重烧在1MO通常是由菱镁矿(MCO500~1700℃的高温下gg3)
[4]
煅烧而成。目前,制备M菱镁矿、海O原料的资源主要有1g卤水、白云石等。磷酸盐是制备MP盐、C的另一种主要原料,为MO的润湿溶解和水化反应提供酸性环境。g此外还有NH4H2PO4是制备磷酸镁水泥常用的磷酸盐,KH2POPC的水4以及其他酸式磷酸盐和磷酸正盐。由于M化速度比较快、凝结时间较短,为了有效控制磷酸镁水泥的满足施工要求,缓凝剂是必不可少的组分之一。凝结时间,
1 国内外研究进展
1.1 磷酸镁水泥的制备与应用研究
[]
和MSuama7以磷酸二氢铵(NH4H2POO为原料开gg4)
发出磷酸铵镁水泥,但由于NH4H2P污O4反应时放出氨气,[]染环境,限制了其在工程中推广与应用。Wah8以KH2POg4
替代NH4H2PO4成功开发出性能更为优越的磷酸钾镁水
克服了磷酸铵镁水泥在制备过程中释放氨气的缺点,并泥,
9]
将其用作固核固废材料。在国内,夏锦红[采用由高温煅烧
)(););安徽省自然科学基金(安徽省高等学校省级自然科学研究项目9732009CB6231051208085ME82 *国家重点基础研究计划(
();)安徽建筑大学博士启动基金(KJ2012A05220123302
:男,教授,博士生导师,主要研究方向为高性能水泥基材料 E-m1963年生,ailsundaoshen63.com 孙道胜:@1g
磷酸镁水泥的研究与发展前景/孙道胜等
针对磷酸镁水泥的缓凝剂品种不是很多,目前主要有三聚磷
15]
。为了改善酸钠、硼酸盐和硼酸等,其中硼砂用得最多[
·71·
颗粒间距离减小,颗粒之间作用力增大,浆体的流动性提高,
/降低;随着硼砂掺量和W浆体流动性能得到改C的增大,
同时认为水玻璃和硅胶能够改善浆体的稠度、黏聚性和善;
提高MP进而提高MP保水性,C浆体的抗分散能力,C的工
[]7
作性能。林玮2认为粉煤灰能显著改善MPC砂浆的流动性与未加入粉煤灰试件相比,当粉煤灰掺量为4其流能,0%时,动性能提高约4同时认为粉煤灰的形态效应使得MP0%,C砂浆的黏聚性和保水性均有所改善。
通常可以加入适量辅助MPC的性能和降低MPC生产成本,
如粉煤灰、硅灰、矿渣等。其中,粉煤灰的加入性胶凝材料,
还可以调整MP使之与传统的水泥混凝土颜色相C的颜色,
差不大。
1.2 磷酸镁水泥的性能研究1.2.1 工作性能
凝结硬化迅速、不利于成MPC材料水化反应速度快、型、工作性能较差。目前,主要从凝结时间、流动性、粘度、保
[5]
研究了缓水性以及粘聚性来评价MPC的工作性能。Hall1
指出随着硼酸和凝剂对磷酸铵镁体系凝结时间的影响规律,
1.2.2 力学性能
早期强度较高。目前,对MPC具有优越的力学性能,MPC力学性能的研究主要集中在MPC砂浆或混凝土的抗
抗折强度、粘结强度以及弹性模量。已有研究表压强度、
24],明[实验室配制的MPC净浆3h抗压强度和抗折强度分
,别可达72.8MPa和11.1MPa28d抗压强度和抗折强度分
硼砂掺量增加,但三聚磷酸钠的缓凝MPC的凝结时间延长,效果受其在饱和NH4H2P当其溶解度O4中的溶解度限制,
3
/为3时,缓凝效果最好,40gcmMPC的凝结时间达到
[6][7]
和S对MP15min左右。Wah1oudée1C的凝结时间进行g
研究,认为M经过1O活性影响MPC的凝结时间,300℃高g
。别可达98.6MPa和14.8MPa
12]21]
、/姜洪义[李鹏晓[认为MP显著影响MPC的强度,
/其值不宜过小或过大:磷酸盐相对过剩,易吸水MP过小时,
表面结构发生重组,使M温煅烧,O颗粒之间变得更加密g
从而降低M实,MO颗粒的粒径增大,O在水溶液中的溶gg解度,减小MP延长凝结时间;煅烧温度越高C的水化速度,
越易导致MO颗粒凝聚和较小颗粒团聚,MO比表面积从gg
22
//,相应凝结时间从1m11.90m91min延长g降低到0.g
12]18]19]20]
。姜洪义[、、、、到9m杨建明[汪宏涛[焦宝祥[李鹏in[2][3]21]、晓[和C等的研究表明,磷酸盐与氧化QiaoF2hauCK2
/膨胀,导致基体开裂,降低MPC的强度;MP过大时,MOg
相对过剩,不能生成足够的水化产物胶结未反应的MO颗g,/M在1/粒颗粒之间较为松散,进而强度降低,一般控制P4~
[28]/15之间。YanO活性和比表面积会影响g的研究表明Mg
比表面积越大,MPC的力学性能。MO活性越高,MO溶gg
水化反应速度越快,凝结硬化时间越短,早期强解能力越强,
度发展较快,但7d之后强度基本处于稳定。与传统水泥一随着水灰比增大,但是水灰比过小时其样,MPC强度降低,
[5]
不能满足施工要求。H指出缓凝剂及水工作性能较差,all1
/、/、水灰比(原料种类与细度、缓凝剂、镁的比例(PM)WC)环境温度以及粉煤灰对MP在C的凝结时间产生显著影响,
/其他条件相同的情况下,一PM越小,MPC凝结时间越短,///般控制P用水量的增加相应地降低了M在14~15之间;
以低酸度磷酸盐(MPC水化反应速度;NH4)PO2H4和在水料比和缓凝剂一定的情况下,随着KPO2H4为原料,
(其浆体的流动NH4)POPO2H4与K2H4的物质的量比降低,凝结时间延长;性增强,MO粉末比表面积增加,MO粉末gg水化反应速度加快,一般控制M与溶液接触面积增大,O的g
2/;比表面积在1环境温度升高,300000cmMPC水化反~3g凝结时间缩短;加入硼砂缓凝剂是延长MP应速度加快,C凝
结时间最为有效的方法之一,随着缓凝剂掺量增加,MPC凝结时间延长,能够满足施工要求;加入粉煤灰可以降低MPC的稠度,改善其流动性能,当粉煤灰掺量超过12%时可以延长MPC的凝结时间。
24]
汪宏涛[成功研制了一种适合MPC体系的复合减水
[5]
剂,该复合减水剂能够有效地提高MPC流动性。孙莉莎2
胶比对MP认为C材料的强度和弹性模量具有重要的影响,MPC的强度及弹性模量随缓凝剂种类和掺量及水胶比的不
同而表现各异。随着缓凝剂掺量的增加,MPC早期3h强度对2随和弹性模量降低,8d后强度和弹性模量的影响不大;着水胶比增大,MPC的强度和弹性模量迅速下降。杨建
29]明[认为在保持相同稠度的情况下,缓凝剂硼砂掺量对
与硼砂掺量影响水化反应速MPC硬化体抗压强度的影响,
而且度进而影响MPC硬化体的微观结构有着密切的关系,当缓凝剂掺量为7.5%~10%时,MPC的抗压强度较高。在不仅可以通过粉煤灰的MPC胶凝体系中加入适量粉煤灰,
活性效应、微集料效应、形貌效应以及在MPC体系中存在的
27]
有效改善MP而且可以调吸附效应[C硬化体的微观结构,
[3]
对以粉煤灰为矿物掺合料制备控MPC的颜色。丁铸1
指出粉煤灰掺量为4MPC进行了研究,0%时,MPC28d抗
,压强度达到7比未掺粉煤灰试样的20MPa8d抗压强度高
[0]
出1.研究了粉煤灰掺量对磷酸镁水泥基复5倍。张思宇3
研究了骨料对MP认为骨胶比和骨料粒径对C性能的影响,
骨胶比越大,没有足够MPC材料的流动性产生一定的影响,的浆体包裹骨料和填充骨料间的空隙,骨料之间的摩擦较大,流动性越差;骨料颗粒要适中,特粗或特细都会使骨料级砂浆的均质性、黏聚性和保水性变差,降低其配失去连续性,
18,26]
流动性。杨建明[自制一套流动测试装置测试了新拌
掺入粉煤灰为1各个龄期合材料力学性能的影响规律,0%,强度均有所提高,28d强度可达50MPa以上。环境温度对
[28]
MPC强度的发展也有一定的影响,Yang指出随着环境温
特别是早期强度发展较为度的升高,MPC的抗压强度增大,
迅速。
//同时研究P硼砂掺量和WMPC砂浆的流动性,M、C对流
/结果表明P浆体中固体颗粒浓度动性的影响规律,M减小,
1.2.3 体积稳定性
MPC作为一种十分优异的混凝土结构快速修补材料,
·72·材料导报A:综述篇 上)第2013年5月(7卷第5期 2
其体积稳定性是控制混凝土结构表面开裂、提高界面粘结强
31]度、保证修补成功和耐久性的要素之一。杨全兵[指出磷酸
2
/;即使在5了0.32km6次循环后,MPC砂浆和混凝土表g224]
//。丁铸[面剥落量仍仅为0.和0.也对25km32kmgg
的热膨胀系数和干缩率远比其他材料盐水泥基材料(MPB)低,且MP见B与旧混凝土之间的热性能具有很好的匹配性(
)。表1
31]
表1 不同材料的热膨胀系数和干缩率[
发现在浓度为4%的MPC的抗冻融剥蚀性能进行了研究,
几乎没有CaCl30次冻融循环后MPC表面很完整,2溶液中,
34]
认为原料配比对MP剥落。李东旭[C的耐水性影响较大,
加入矿物掺合料、优化配比等可以有效改善MPC的耐水性35]
通过掺加粉煤灰、微硅灰和可分散乳胶粉对能。陈兵[
Table1 Thermalexansioncoefficientanddrinshrinkae pygg
1
ofMPBandothermaterials3
[]
-6-4
(()材料种类热膨胀系数/干缩率/×10℃-1)×10
MPB砂浆9.60.34
指出粉煤灰掺量为5微硅灰掺量为MPC进行改性研究,0%、
其耐磨性能和10%和可分散乳胶粉掺量为2%的MPC净浆,耐水性能均有所改善。
[1]
表2 MPB与OPC材料的耐磨性3
1
Table2 AbrasionresistanceofMPBandOPCmaterial3
[]
MPB混凝土OPC砂浆OPC混凝土环氧树脂砂浆
8.2 10~20 7~14 20~30
0.2530~506~97~10
材料种类MPB砂浆
抗压强度/MPa磨损深度/mm
71.3 56.4 70.4
0.32 0.28 0.58
耐磨度,IA
6.997.993.86
[32]33]
林玮[对MPC基材料体积变化的影响因素 汪宏涛、
/进行了试验研究,认为M水胶比、缓凝剂以O的活性、PM、g
及粉煤灰掺量等是影响MPC体积变化的主要因素。较高的
MPB混凝土OPC混凝土
1.2.5 生物性能
具有毒性低、生物相容MPC是一种很好的生物粘结剂,
36]
,性好、可生物降解等特点[植入生物体内不会引起明显的
37]
。目前,异物反应,可以用于粉碎性骨折和假肢固定等[8
。盖MPC在国外主要用作牙齿和生物骨缺损的修复材料3
39]蔚[研究了复合添加剂对MP结果C骨粘结剂的耐水性能,
[]
以养护2MO活性能够降低MPC的收缩率,8d收缩应变为g
-6
,例,较低M较高MO活性的收缩应变为129×10O活性gg
-6
,的收缩应变为7下降了约48×100%。水胶比从0.16增-6
大至0.增加至22,MPC砂浆90d的收缩应变由175×10
-6
。P/以养300×10M较大时,MPC砂浆的收缩应变减小,
//护28d收缩应变为例,PM为15时,MPC的收缩应变为
-6-6,//。200×10PM为14时,MPC的收缩应变仅为70×10
缓凝剂掺量的增加会增大MP以养护C砂浆的体积变化,
表明,复合粘结剂的加入能够有效改善MPC的耐水性能。
因此,在医学领域具MPC是一种具有发展潜力的生物材料,有广阔前景。
掺加5%硼砂时,收缩应变为228d收缩应变为例,65×
-6
,而未掺加硼砂的试样收缩应变为8掺硼砂使10-6,0×10收缩应变增大了约2倍。由于粉煤灰微集料效应,粉煤灰的加入能够有效控制MP以养护2C砂浆的收缩应变,8d收缩-6
,应变为例,未掺加粉煤灰的收缩应变为6掺加470×100%
-6
,粉煤灰的收缩应变为8下降了80×108%。
2 磷酸镁水泥的水化硬化机理研究
2.1 MPC的水化产物
微观结构特征以及水化产物与MPC水化产物的种类、
但其性能之间的关系一直是国内外研究者关注的重点之一,对MPC水化产物的种类也存在一定的争议。以重烧MOg
7,17]
和磷酸铵盐体系为例,众多学者[认为其产物有MNH4POH2O、MNH4PONH4)-ggg4·64·H2O、(2M(HPO4H2O、MHPO3H2O以及少量的MOH)gg(4)2·4·2等,并认为MNH4PO6H2O是主要产物。水化速度过快g4·时主要产物是M水化速度过慢时主要产物NH4POg4·H2O;
[40]
是MNH4POH2O。AbdelraziNH4POgg证实Mg4·64·认为(6H2O是主要产物,NH4)HPOH2O是g(2M4)2·4
之后转变成M并指MPC的水化中间体,NH4PO6H2O,g4·(出不存在M也不会生成不含NH4+的产物。姜洪OH)g2,
12,41]28]
、杨全兵[认为MP义[C的水化产物有MNH4POg4·6H2O、MNH4POPOH2O,其中gg4·H2O、M3(4)2·4
MNH4PO6H2O是决定MPC性能的主要产物。磷酸钾g4·盐体系的主要水化产物是M结构与鸟粪石KPO6H2O,g4·
其微观结构特征、含量等直接决定着MP结构相似,C的性能和质量。
1.2.4 耐久性
耐久性是指混凝土暴露在服役环境中能保持其原有的形状、质量和功能的能力,对保证混凝土结构的安全性、适应性等具有重要意义。目前有关MPB材料耐久性的研究较
[]1
少。杨全兵3对MP抗冻性、抗盐冻剥B修补材料的耐磨性、蚀性能以及护筋能力进行了相关研究,结果表明,在相同磨,普通硅损条件下,MPB混凝土的耐磨度为I7.99OPC(A=()。MP酸盐水泥)混凝土的耐磨度为I见表23.86B耐磨A=性较高的主要原因是MPC中含有大量没有完全水化的耐磨
它能起骨架作用,致使MP性很强的MO粗颗粒,C具有很g高的耐磨性。
由于MPC能够包裹在钢筋表面形成一层致密的保护
阻碍锈蚀介质与钢筋接触,致使MP膜,C砂浆和OPC砂浆中的钢筋锈蚀率分别约为0.18%和0.79%。在-20~20浓度为3%的N冻融各3h,经过4℃、aCl溶液中,4次冻融循环,而经过3MPC混凝土才开始出现表面剥落现象;3次冻加入6.融循环,5%引气剂的OPC混凝土表面剥落量就达到
2.2 MPC的水化硬化机理
MPC的水化硬化反应是基于酸碱之间中和的放热反
磷酸镁水泥的研究与发展前景/孙道胜等
应,对于MP国内C的水化硬化机理存在一定的争议。目前,
9,41-43]
。以NH4H2P外众多学者一致赞同溶液-扩散机理[O4和重烧MO为原料制备MPC为例来说明MPC的水化硬化g过程:MPC粉末与水拌合后,NH4H2PO4在水体系中迅速溶
--
解成NH4+和H2P紧接着H2P电离出H+和OO4,4
3-
,使得溶液呈酸性;在酸性环境中,POMO颗粒受到水和g42+2+
H+润湿攻击后,MO颗粒表面开始溶解并产生MMgg,g
3--
游离在水溶液中与NH4+、和H2P之间相互作用POO44
·73·
认为H+浓度越小反应速度越慢
。响规律,
生成一种无定型的针状磷铵镁盐络合物水化凝胶,鸟粪石)过量M水MNH4PO6H2O(O颗粒充当骨架,gg4·
并填充颗粒之间的空隙;随着水化化凝胶包裹着MO颗粒,g反应的进行,最终使MO颗粒被水化产物紧密地胶结聚集,g
得MPC逐渐凝结硬化产生强度。Soudée等研究了并对MPNH4H2POO的体系,C的水化硬化机g4和重烧M
[17,43])。M理作了进一步直观解释(见图1首先O微溶于水,g
随后在MO颗粒表面吸附水分子形成MOH)gg(2络合物,
2+-
()、(),图1(其MOH)ab)gg和OH(2络合物分解形成M微溶过程为:(1)MO+H2O→MOH++OH-;(2)gg
(MOH++2H2O→MOH)3)MOH)gg(g(2+H3O;2→2+2+MOH-;M-g+2g进入溶液后结合6个H2O形成Mg
2+(络合物,在润湿的M该八面体络合物OH)O颗粒表面,g6
、());取代水分子并逐渐覆盖在M见图1(O颗粒表面(b)cg2+3-
(溶液中M八面体络合物、四面体和NH4+之OH)POg64
间通过氢键的作用形成M鸟粪石)网状结NH4PO6H2O(g4·
())。该网状结构产物在M构(见图1和图2dO颗粒表面周g
填充颗粒之间空隙,水化产围长大并包裹在MO颗粒表面,g物MNH4PO6H2O产生胶凝性使得颗粒之间胶结在一g4·
起,MPC开始逐渐凝结硬化并产生强度。
2.3 MPC的缓凝机理
实现缓凝的方法MPC缓凝问题也是目前研究的热点,主要有重烧M改变磷酸盐种类和加入缓凝剂。重O改性、g进烧MO主要通过降低MO活性来减缓MO溶解速度,ggg而降低MP从而达到缓凝的作用。改变C与水的反应速度,磷酸盐种类主要是降低反应环境的酸度。加入缓凝剂的作用机理目前还存在一定的争议,大部分学者认为其缓凝机理
7,9,41,43]
。以缓凝剂硼砂为类似于传统水泥沉淀保护膜理论[
例,其作用过程如下:MPC加水后,NH4H2PO4溶解电离使得
2+
溶液呈酸性环境,进而MO颗粒表面开始溶解生成Mgg;
2-
,作为缓凝剂的硼砂(水解生成B这NaB10H2O)24O7·4O72+2+
种离子作为M能够很快和溶液中的Mg的捕捉剂,g发生吸附作用并迅速反应,生成MBg4O7络合物沉淀并沉积在
3 磷酸镁水泥存在的问题及发展前景
3.1 存在的问题
()1MPC质量稳定性难以控制
制备MP我国镁质资源比C材料的镁质资源来源广泛,较丰富,不同地区的镁质资源组成不尽相同,且磷酸盐原料种类较多,不同种类磷酸盐溶解速率不同,对MPC性能影响很大。而镁砂通常要经过约1这需要消耗很多700℃煅烧,能量。
形成一层包裹层,阻碍了NH4+、MO颗粒表面,H+和g
3-
与M延缓了反应速度;随着NH4+、POO接触,H+和g4
3-
不断扩散穿过包裹层而与M生POO颗粒表面接触反应,g4
成的产物逐渐结晶膨胀使得包裹层破裂,反应开始继续进
行。但这种缓凝机理只适合于解释大的结晶尺寸,同时有人认为这种缓凝作用受pH值的影响,MBg4O7络合物沉淀只能在p因此MPH>9的溶液中稳定存在,C的反应速度也受
[]
H值控制。夏锦红9验证了pH值对MPC反应速度的影p
()2MPC长期与水接触会发生强度倒缩现象
因为MPMPC在水工工程中几乎没有应用,C长期与水
接触会出现明显的强度倒缩现象。但是有关MPC强度倒缩
·74·材料导报A:综述篇 上)第2013年5月(7卷第5期 2
的机理以及减少倒缩措施的报道极少,欲将MPC应用于水工工程,MPC强度倒缩问题亟需解决。
于其在潮湿环境中的强度倒缩机理及微观结构与性能之间的关系等研究较少,对高性能MPC的制备和施工关键技术
还有待于今后进一步深入研究。的研究相对比较匮乏,
()3MPC的反应过程机理还没有成熟的理论基础
人们基本上认同MPC的水化硬化是以酸碱中和反应为
基础的过程,MNH4PO6H2O是决定MPC性能的主要g4·产物,但是并没有定量预测MPC强度的研究。而镁质原材料的多样化和磷酸盐种类的多样性给MP反C的化学组成、应动力学机理、缓凝机理以及界面结构的研究带来更大的困难,致使目前还没有成熟的理论基础。
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()水化产物和微观结构对MP4C性能影响的规律
不明确
近几年来只是简单地定性研究水化产物和微观结构对还没有定量地揭示水化产物和微观结构MPC性能的影响,
对MPC性能的影响规律。对于水化产物是否存在正磷酸镁还存在一定争议。微观结构对MP和MOH)C力学性g(2,能、体积稳定性以及耐久性的影响机理还不够明确,尚缺少有关耐久性、体积稳定性等长期可靠性数据。
()缺乏相关的技术标准5
对制备高性能MPC的技术性能和施工关键技术的研究还十分匮乏,没有相关的国家标准或国际标准,目前主要参考传统水泥基材料的相关标准。但是MPC的组成和性能与传统水泥相差甚远。因此,建立有关MPC的新标准有利于推动MPC材料的广泛应用。
3.2 发展前景
()用作土木1MPC是一种典型的早强快硬性胶凝材料,工程材料,可以缩短施工周期,提高施工速度。同时由于可以用作混凝土MPC具有早期强度高和粘结力强的特点,
还可结构抢建抢修材料。若能解决水接触强度倒缩的问题,以用于水工结构材料。
()MP陶瓷以及耐火材料的主要优点。2C聚集了水泥、
与传统陶瓷相比,其制备成型简单,可用于开发化学键合陶瓷,是一种非常有研究价值、节能环保的新型绿色环保材料。()粘结力强、耐腐蚀性好,可用3MPC水化后结构致密、于固封工业废弃物和有毒重金属,固化的废弃物制品强度较稳定性较好、孔隙率低、废弃物不易外漏。同时还可以用高、
于制备大型的放射性设备和部件,在防核辐射材料方面也有很好的应用前景。
)(生物相容性好以及与生物骨之间的粘4MPC毒性低、结性好,植入生物体内不会引起明显的异物反应,可以制作生物骨水泥用于生物骨固定以及牙齿快速修复的材料,因而在医学领域也具有很好的发展前景。
4 结语
磷酸镁水泥兼有水泥、陶瓷及耐火材料的特点,在建筑、工业废弃物处理、医学、军事、矿井等领域有着良好的发展前景,可以将其用作修补材料、核废料固化材料、密封材料、油井材料、生物骨材料以及牙齿修复材料,是一种很有研究价值的新型节能环保绿色胶凝材料。目前研究工作主要集中在MP制备、性能改性和水化硬化机理等方面,对C的组成、
磷酸镁水泥的研究与发展前景/孙道胜等
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(责任编辑 房 威)
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南安普顿大学研制新方法改变黄金颜色和纹理
———新一代纳米材料有望带来经济和环保效益
黄金是世界上最珍贵且最流行的金属之一。英国科学家如今找到了一种改变黄金颜色和纹理的方法,其可以在珠宝、钟艺术品、高脚杯、雕像、金条、硬币或任何黄金制品上获得红色或绿色以及各种彩色图案。除黄金外,这种上色方法同样可表、
以用于白银、铝等其他材料。这项最新突破所带来的好处在于,金属经过涂层或化学处理就能进行表面上色或装饰。而这种新一代的纳米材料有可能为人们带来潜在的经济和环保效益。
科学家发现,将金属表面雕刻成很小的突起或锯齿状图案,可以改变金属表面对光的吸收和反射,从而确保人们的眼睛根这一技术可以在珠宝制造以及纸币和证件防伪等一系列工业领域中得到应用。主持这一研究项目的南安普敦本看不到金色,
大学光电研究中心副主任N这是人类首次改变肉眼可见的金属颜色,人们所看到的周围物体的颜色ikolaZheludev教授说:y 通过雕刻图案直径只有1可以控制金属所吸收和反射光的波长。是由光与物体的相互作用方式决定的,00nm的金属,
当光照在金属上时,其表面图案的精确形状、高度和厚度决定了光的走向,即所形成的颜色。这项技术可以用于将一块特定金属染成多种不同颜色。例如,一个银质戒指可以以多种不同图案修饰,让戒指的一部分呈现红色,另一部分呈现绿色等。。研究人员表示,这种纳米图案的研究采用了离子铣等技术,而离子铣被称为“原子级喷砂法”
据悉,这项研究是纳米光子材料计划的一部分,该计划是由英国工程与自然科学研究理事会资助的6年计划。
(来源:中国科学报)