利用沸石微粉制备磷酸钾镁水泥的试验研究

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磷酸钾镁水泥(MKPC)是一种现代工程中常用的修补材料,具有早期强度高、与老旧混凝土粘结性能好等优势,但由于重烧氧化镁的生产制备过程耗能高,成本贵,以及水化过程中放热量过大的问题,在一定程度上限制了它的推广应用。沸石微粉的主要活性氧化物组分及其内部的多孔架状结构,使其可作为矿物掺合料应用于水泥、混凝土中。本文主要采用掺加法和烧结法两种方法研究沸石微粉对磷酸钾镁水泥各项性能的影响,首先以沸石微粉掺入磷酸钾镁水泥原料中,探究其对磷酸钾镁水泥基本性能、水化特性和微观结构的影响,其次利用沸石微粉与菱镁矿低温共烧(1200-1300℃)制备含有大量氧化镁和少量ye’elimite相的新型磷酸镁水泥熟料,结合凝结时间测试、力学性能测试和水化放热、XRD物相分析及SEM方法分析新型磷酸钾镁水泥的工作性能、力学性能及水化特性。主要研究结论如下:研究了沸石微粉掺加法对磷酸钾镁水泥性能的影响,研究结果表明,沸石微粉的掺加量为8%时,可使磷酸钾镁水泥的水化凝结时间延长至10.17min,但同时其7d抗压强度和抗折强度值降低至44.6MPa和8.0MPa;单掺沸石微粉对磷酸钾镁水泥的水化放热并无明显的改善效果。利用沸石微粉与菱镁矿低温共烧(1200-1300℃)制备含有Mg O和少量ye’elimite相的新型磷酸钾镁水泥熟料。以沸石微粉与菱镁矿原料配合碳酸钙粉、石膏粉、氧化铝粉末混合,硅铝比分别为2.5、3.5和4.5,在1200℃、1250℃、1300℃三种温度下煅烧,制备出含有ye’elimite和β-C2S矿物相的新型磷酸钾镁水泥熟料,采用XRD和SEM,表征经不同温度煅烧后的水泥熟料的表观形貌及水化产物,结果表明在1200℃下煅烧生成的水泥熟料中含有较多Mg O,1250℃和1300℃下熟料中形成的矿物中间相2Ca O·Mg O·2Si O2较多,而Mg O组分含量很少。利用沸石微粉与菱镁矿低温共烧形成的水泥熟料制备新型磷酸钾镁水泥。研究结果表明,采用煅烧所得水泥熟料制备的磷酸钾镁水泥其工作性能更优于传统磷酸钾镁水泥,但其力学性能并无明显提高,养护7d抗压强度可达30MPa,今后研究工作中需要进一步优化原料配合比及熟料煅烧工艺参数,以此改进其力学性能;与传统磷酸钾镁水泥相比,新型磷酸钾镁水泥的水化放热大大降低,并在0.5h内可达到水化放热速率峰值,在1250℃和1300℃下煅烧生成的水泥熟料制备的磷酸钾镁水泥水化放热均不超过100J/g。
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