文 献 综 述

1.引言

磷酸镁水泥(MPC)是由过烧氧化镁和磷酸或酸式磷酸盐及调凝材料按一定比例配制而成^[1]。磷酸镁水泥与水混合后发生反应，得到具有高度结晶结构的材料,因而其又被称为”化学结合磷酸镁陶瓷” ^[2]。磷酸镁水泥的水化反应本质上是一个酸碱中和反应，因而反应迅速并放出大量的热,通常在几分钟内就发生快速凝结，半小时内就产生了一定的强度，其早期强度较高。因此，磷酸镁水泥在低温下也能够迅速凝结。此外，磷酸镁水泥还具有与旧混凝土的粘结性能好、耐磨性好、抗冻性好以及干缩小的特点。

MPC 具有如下技术性能特点：1)快速凝结硬化；2)早期强度高；3)能在-20～ 5℃的低温环境中凝结硬化；4)粘结能力强；5)耐久性优异^[3-7]。上世纪80年代^[8]，美国等西方国家就利用磷酸镁水泥快硬高强的特点把它大量用于机场跑道、桥梁、公路等民用建筑和军事工程的修补和抢修上，以及用作精密铸造的包覆材料、牙水泥和骨粘结剂等方面。

从当前国内外的研究情况看，已经研制成功并投入市场的修补材料已越来越多，归纳起来主要有：无机类、有机类、有机改性类等。总的来说，为了解决日益复杂的原因所引起混凝土工程的各类病害，修补材料的性能也必须不断改善。从其发展趋势来看，修补材料已从单一的水泥、砂、石成分逐渐过渡到多种外加剂、增强材料的多相复合材料，并且根据修补类型的不同出现了特种修补材料，以适应实际工程中对修补材料越来越高的要求。

但是磷酸镁水泥过快的反应速率为施工带来一定的麻烦，反应越快放热量越大，对强度影响也较大，并且其耐水性较差，限制了使用范围。现在磷酸镁水泥最广泛的使用是作为快速修补材料，而作为骨粘结剂由于放热量大且会释放对人体有害的离子，还有许多方面需要解决。

2.磷酸镁水泥的水化反应机理

磷酸镁水泥的水化反应机理可概括为^[9]：当磷酸镁水泥与水拌后，NH₄H₂PO₄首先溶于水中,H₂PO ^4- 离子使浆体呈显弱酸性。在弱酸性条件下，死烧MgO 产生M g² 、NH4 、H2PO4 ^2- 和PO 4^3- 迅速反应生成磷酸盐水化物，使磷酸镁水泥表现出快硬特性。初始水化物由于发生相变等原因, 或者由于NH₄H₂PO ₄ 与MgO 的反应是放热反应，使保护层区的渗透率提高，因而水及溶出离子又迅速通过膜层而使水化速率加快形成越来越多的磷酸盐水化物非结晶态。由于体积的膨胀, 使保护层破裂。同时，越来越多的M g² 离子进入溶液形成更多的水化产物。随着反应的进行，非结晶态磷酸盐水化物逐渐向结晶态的磷酸盐水化物转化。这时由于是晶态的转变，故不会产生大量的热。随着水化物晶核的不断生长，长大及相互之间接触和连生使得磷酸镁水泥浆体内形成一个以MgO颗粒为框架, 以磷酸盐结晶水化物为粘结料的结晶结构网, 从而使磷酸镁水泥浆体硬化为有很高力学性能的硬化体。

其电离方程式如下^[10]

NH₄H₂PO₄ → NH₄ PO4^3- 2H