【正文】 磷酸鹽緩凝劑的優(yōu)選與水泥復合漿液性能研究 [J] 地質(zhì)與勘探 2021年 7月 。 [9] Hirano. Dental eugeno l cements containing calcium magnesium phosphate[P]. JP: 04352706, 1992。在此，謹向陳老師致以最崇高的敬意和深深的感謝。由于實驗條件的限制 ， 理論知識的欠缺 而且時間也有限 ，無法 進行更多的嘗試。 ，用了磷酸二氫鋅和磷酸二氫銨作為摻雜物，在經(jīng)過多次實驗嘗試后，發(fā)現(xiàn)用磷酸二氫鋅做摻雜物制得的試樣強度比磷酸二氫銨做摻雜物所得實驗的強度要高。在結(jié)合水失去之后一直到 380℃ ，試樣的 DTG 曲線比較穩(wěn)定。 管式電爐煅燒所制 MgO粉末 將堿式碳酸鎂在管式電爐中在 910℃下加熱 4 小時，將其加入 磷酸銨 溶液中 配制磷酸鹽水泥時，加水攪拌過程中燒杯外壁幾乎沒發(fā)熱，說明二者幾乎沒發(fā)生反應或反應不激烈，無法形成凝膠，得到的試樣幾乎 沒強度，用手就能很輕易將其捏成粉末。所得試樣在空氣中風干后強度不夠高，無法用強度檢測器檢測其強度。 中南大學學士學位論文 磷酸鹽水泥的研究 19 ． 樣品檢測 TG/DTG分析 分別對輕質(zhì) MgO粉末與磷酸鈣不加熱配合制得的 P:M=1:4的試樣進行 TG/DTG分析。 根據(jù)上述實驗可知，氧化鎂的活性過低同時輕質(zhì)氧化鎂的活性又太高， 于是將其混合配置磷酸鹽水泥。 磷酸二氫銨與 MgO粉末配制水泥 （以氯化鈉做摻雜物） 。 在反應的過程中，放出大量的熱，使試管壁微燙，說明反應較為劇烈。 MgO粉末 與磷酸二氫銨 不加熱配合 實驗過程中， 8g MgO 粉末， 2g 磷酸二氫鋅一起混合均勻，加入適量 15ml 蒸餾水 充分攪拌 3～ 5min，然后將該砂漿倒入用 4 塊 50mm50mm20mm 大理石組成的一個20mm20mm 模型內(nèi)，振動后靜置， 30min 后拆掉大理石，將試樣放在空氣中風干，待測。目前，精確制導武器、新型鉆地武器等已開始在高技術戰(zhàn)爭中大量 使用，這些武器的使用對防護工程的威脅和破壞也越來越大。磷酸鹽水泥的諸多優(yōu)異性能使其在軍事領域中具有廣闊的應用前景，但相對于傳統(tǒng)的普通硅酸鹽水泥而言，磷酸鹽水泥的研究工作在國內(nèi)尚屬起步階段，在軍事工程防護及搶修方面的研究則更少。 ． 磷酸鎂水泥的應用 磷酸鹽水泥在快速修補領域廣闊的前景 ． 許多重要的混凝土結(jié)構如高速公路、機場跑道、橋梁等一旦出現(xiàn)破壞，將造成巨大的直接和間接的經(jīng)濟損失，需花巨額資金來修復它們。過大或過小的磷酸鹽／氧化鎂比值都會降低磷酸鹽水泥的強度； ②緩凝劑摻量。磷酸鹽水泥所使用的 MgO 一般是碳酸鎂經(jīng) 1 000℃ 以上的高溫煅燒后磨細而成，其活性要比 1 000 qc 以下煅燒生成的 MgO 活性低許多，起到了降低水化反應速度的作用；磷酸鹽水泥的水化反應速度還會隨著 MgO 的比表面積增大而迅速加快。氧化鎂的煅燒限制了它的反應活性。 6H20 作為磷酸鹽水泥水化產(chǎn)物含量最多且粘結(jié)性能最好的相，其結(jié)構與性能的變化直接影響到磷酸鹽水泥強度的高低及質(zhì)量的好壞 [15] 。 由于體積的膨脹 , 使保護層破裂。 磷酸鎂水泥的水化反應實質(zhì)上是一個以酸堿中和反應為基礎的放熱反應。隨著水化反應的進行，產(chǎn)物不斷長大并相互交聯(lián)，最終形成具有一定強度的固化體。長期以來．人們對輕燒 MgO的活性進行了大量研究，提出了不少測定方法，而對重燒 MgO．則普遍認為沒有活性或活性很低 。 硅酸鹽 磷酸膠粘劑，例如氧化鋁、石灰、石英玻璃料粉末與磷酸混磨制得的齒科膠泥，由于二氧化硅凝膠的形成而固化，用做齒科填充料。研究者依據(jù)相關理論，研究制得以無機材料為主的單組分體系膠粘劑 [11]。當膠粘劑分子帶極性部分和被粘物表面帶相反極性部分之間的距離達到 51010m 以下可產(chǎn)生物理化學結(jié)構 [9]，所謂物理化學結(jié)構是以主價鍵結(jié)合，如離子鍵、共價 鍵、配位鍵等化學價鍵。故無機膠粘劑套接強度高，硬度大；對平面對接、搭接、沖擊、剝離強度較低。 并于 1986年再版發(fā)行。 無機膠粘劑 無機膠粘劑的概述 多年來，人類對有機膠粘劑的研 究和報導最多。自然界存在的粘接現(xiàn)象啟發(fā)人類利用粘接作為連接物體的方法。 開展磷酸鹽水泥的水化機理、水化產(chǎn)物、性能特點及其應用等方面的研究具有顯著的經(jīng)濟、軍事效益。 phosphate cement； thermostability； intension 中南大學學士學位論文 磷酸鹽水泥的研究 6 前 言 磷酸鹽水泥 (MPC)是一種適用于陜速搶修機場跑道、高速公路、橋梁等建筑工程的新型膠凝材料，是近年來國際前沿研究課題之一，而當前我國對該類材料的研究偏少。 闡述了磷酸鹽水泥的組成和對各種組成材料的要求以及磷酸鹽水泥的性能。其基本材料是重燒氧化鎂和聚磷酸鹽。許多重要的混凝土結(jié)構如高速公路、機場跑道、橋梁等一旦出現(xiàn)破壞，將造成巨大的直接和間接的經(jīng)濟損失，需花巨額資金來修復它們。 中南大學學士學位論文 磷酸鹽水泥的研究 7 第 一 章 文獻綜述 ． 粘接基礎 凡能把同種的或不同種的固體材料表面連接在一起的媒介物質(zhì)統(tǒng)稱膠粘劑，膠粘劑也稱膠粘劑。早期的膠粘劑都來源于天然物質(zhì)，例如用來粘編發(fā)髻汁、血膠；用來粘合箭頭、矛頭的松脂、天然瀝青以及淀粉、骨膠、石灰、硅酸鹽等。但在高溫下經(jīng)常使用的玻璃，陶瓷和金屬等無機材料，其加工性能和有機高分子材料相比差的多，特別是陶瓷，加工性能更差，若想制造結(jié)構復雜的器件，不僅在技術上很困難，而且成本貴。 1979年我國首次在《科學實驗》上發(fā)表無機膠粘劑的研制工作。改進的方法有： ⑴ 使其形成無機大分子，如 SiOSi , POP 鍵； ⑵ 在無機膠粘劑中引進有機改性組分。也可以是次價鍵結(jié)合，如氫鍵、范德華力、偶極力、誘導偶極力、色散力。 磷酸鹽類膠粘劑 [12] 磷酸鹽類膠粘劑可用通式 MnP2O5表示之。酸式磷酸鹽膠粘劑中，除了金屬的酸式磷酸鹽外，有機衍生物如肼、胲、苯胺、甲胺或乙胺的酸式磷酸鹽也可用做粘料，而最重要的是酸式磷酸鋁。其實， MgO 的活性只是一個相對概念，是指 MgO 在特定的實驗條件下，參與化學或物理化學過程的能力。 MgO 的活性越高，它在水中的溶解速度越快，水化反應速度越快， MPC 的凝結(jié)時問越短，早期強度越高。許多研究者得出磷酸鎂水泥的主要水化產(chǎn)物 MgNH4PO 4同時 , 越來越多的 Mg2+ 離子進入溶液形成更多的水化產(chǎn)物。 磷酸鹽水泥的凝結(jié)、強度影響因素及性能特點分析 凝結(jié)時間影響因素分析 在氧化鎂 —— 磷酸鹽水泥中，氧化鎂的反應活性倚賴于 Mg離子進入溶液的比率。在 500— 1000℃的范圍下，碳酸鎂逐漸轉(zhuǎn)化為氧化鎂。筆者所做的試驗結(jié)果表明，在其它條件都相同的情況下， MgO 比表面積為 2340cm/g時，磷酸鹽水泥的凝結(jié)時間約為 9 min；當 MgO 比表面積為 3130cm/g時，磷酸鹽水泥的凝結(jié)時間約為 min；當 MgO 比表面積為 7380cm/g時，磷酸鹽水泥因為凝結(jié)速度太快而無法成型。隨 著緩凝劑摻量的增加，磷酸鹽水泥的強度尤其是早期強度迅速降低； ③氧化鎂細度。這些問題有相當一部分是因為采用傳統(tǒng)的修補材料進行修補時，將導致較長時間中斷結(jié)構物的使用。 機場、軍港和橋梁等軍事交通設施的快速搶 修 2O世紀 9O年代以來的幾場現(xiàn)代高技術條件下的戰(zhàn)爭表明，世界軍事強國都非常注重打擊敵方后勤設施，例如破壞敵方的機場、軍港、橋梁設施等，以達到遲滯敵方的兵力調(diào)遣、弱化敵方軍隊的作戰(zhàn)補給能力的目的。因此，研制新型高強度、高性能的防護材料就顯得非常重要。在反應的過程中，放出 微量的熱，說明氧化鎂的活性不夠與磷酸二氫鋅的反應不夠劇烈 。 輕質(zhì) MgO粉末與磷酸 二氫銨 加熱配合 重復上面實驗， 8g輕質(zhì) MgO固體粉末， 2g磷酸二氫鋅 一起混合均勻在坩堝中于 管式電爐 中在 910℃ 下煅燒 4小時后取出，冷卻后加適量水攪拌均勻后 裝模（ “裝模方法同 ” ） ，30min后拆掉大理石，將試樣放在空氣中 風干，待測。 稱量 2g磷酸二氫銨， 8g 輕質(zhì) MgO 粉末， 2g 氯化鈉 ，加入適量水充分攪拌 3～ 5min，攪拌過程中燒杯外壁發(fā)燙，說明二者反應激烈，然后倒入模型內(nèi)，振動后靜置， 30min 后拆掉大理石，試樣放空氣中風干，待測。 將氧化鎂粉末研磨充分并與輕質(zhì)氧化鎂粉末混勻后加入到磷酸二氫銨溶液中，充分攪拌 3～ 5min， 然后將該砂漿 裝模（ “裝模方法同 ” ） ， 30min 后拆掉大理石，將試樣放在空氣中風干，待測。 采用美國梅特勒公司 TG/DTG/A8e的熱重分析儀對樣品進行 TG/DTG分析，測試氣氛為氮氣（流速 30mL/Min），升溫速度 6℃ /Min。 ． 使用輕質(zhì)氧化鎂制備磷酸鹽水泥 為檢驗輕質(zhì) MgO 粉末是否有雜質(zhì)，特稱取一定量該粉末于馬弗爐中在 700℃ 下煅燒 1小時后再稱量，結(jié)果重量幾乎沒減少，說明該粉末比較純 。 1600℃ 快速升溫節(jié)能箱式電爐 煅燒堿式碳酸鎂制備氧化鎂 雖然在一些文獻上介紹的制備重燒氧化鎂的方法中有壓力處理的流程，即在碳酸鎂加熱到 900℃后取出并施加 20MP 的壓強，再繼續(xù)放入爐中加熱至 1700℃。 到 380～ 400℃ 時，該試樣再次失重，由于 Mg(OH)2的分解溫度為 340℃ ，所以，在該點的失重極有可能是由于 Mg(OH)2的分解引起的。P:M=1:4時強度要高于 P:M=1:2 時的強度。 以后的研究者可以用焦磷酸鹽與高溫煅燒的 MgO 進行嘗試。同時，在實驗研究過程 中，同實驗室的 朱磊 同學、 朱振裕 同學、 石如祥 同學、 時歷杰 同學、 高原 同學、 毛英師兄 都為實驗及論文撰寫提供了很大幫助。 [10] Quanbing Yang*, Shuqing Zhang, Xueli Wu Deicerscaling resistance of phosphate cementbased binder for rapid repair of concrete[J] Cement and Concrete Research 32 (2021) 165–168。 [18] 楊全兵，張樹青新型快硬磷酸鹽修補材料性能 [J] 混凝土與水泥制品 ,2021年第 4期。ra*Influence of magnesia surface on the setting time of magnesia–phosphate cement [J] Cement and Concrete Research 32 (2021) 153–157 [17] 阮文軍，靖向黨 ,王彪 。 [8]黨慶功，趙黎安，周大千 .磷酸鹽水泥的微觀分析 [J].大慶石油學院學報， 1996， 20（ 1）： 116～ 117。這也將使我在今后的學習、生活、工作中受益非淺。 總體說來，實驗做出的磷酸鹽水泥不理想，強度、熱穩(wěn)定性都沒達到預期的目標。因此，磷酸鹽水泥的制備過程中不能加熱。而在點 80~90℃ 時的失重則可能是試樣失去結(jié)合水造成的，前面綜述部分已經(jīng)指出， MgO 與磷酸銨在水溶液中發(fā)生反應，主要生成物為 磷酸鎂四水合物，磷酸銨鎂水合物和 Mg(OH)2，在 80～ 90℃ 時生成物中的結(jié)合水失去了，造成第 一 次失重。 ． 自制 MgO 粉末配制水泥 由于實驗室現(xiàn)有的氧化鎂 和輕質(zhì)氧化鎂的活性均不能達到要求，故自制氧化鎂用來制備磷酸鹽水泥。用磷酸二氫銨代替磷酸二氫鋅做為摻雜物配置磷酸鹽水泥，砂漿攪拌過程中，燒杯壁發(fā)熱，粘性比以磷酸二氫鋅時要低些，氨水味道也較重。 自制 MgO粉末配制磷酸鹽水泥 分別將兩種自制的氧化鎂各 8g 與 2g 磷酸二氫銨混合 ，加入