磷酸镁水泥（MPC）属于特种胶凝材料，也被称为化学结合陶瓷，具有凝结速度快、早期强度高、体积收缩率低、耐磨性好、可在低温条件下施工等优点，在路面裂缝修补、固废重金属、生物材料领域等方面有着广泛的应用价值。

水泥

　　 　　矿物掺合料相对于MPC的原料来说，容易获得、价格低廉。许多研究表明矿物掺合料对MPC的性能有一定程度的改善作用。因此利用矿物掺合料取代部分原料制备MPC已经成为趋势，目前常见的矿物掺合料主要有氧化铝、硅灰、偏高岭土、粉煤灰、矿渣、钢渣等。 　　 　　1、氧化铝 　　氧化铝（Al2O3）是世界上含量最多的金属氧化物之一，可以部分或者全部取代MgO形成磷酸盐水泥，但在常温下Al2O3和磷酸盐很难形成磷酸盐水泥，因为Al2O3在水中的溶解度较低。所以用Al2O替代部分MgO制成的MPC应用的更为广泛。 　　 　　2、硅灰 　　硅灰（SF）也叫微硅粉或二氧化硅超细粉，一般情况下统称硅灰。SF是在冶炼硅铁合金和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气中的O2迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料，平均粒径约为0.1μm，其主要化学组成成分为无定形的SiO2。 　　有研究表明SF的微集料物理填充效应有利于MPC砂浆在水化硬化早期密实结构的形成。然而，随着龄期的发展，水化产物的生成使MPC砂浆基体变得密实，硅灰的微集料物理填充效应逐渐淡化，因而SF对MPC砂浆后期抗压、抗折强度的改善效果降低。 　　 　　3、偏高岭土 　　偏高岭土（MK）是以高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）为原料，在适当温度下经脱水形成的无水硅酸铝（Al2O3·2SiO2）。由于偏高岭土的分子排列是不规则的，呈现热力学介稳状态，在适当激发下具有胶凝性。同时MK的活性高，因此成为一种常见的水泥掺合料。 　　一定范围内，MPC的抗压强度与MK掺量成正比例关系。一方面是因为所使用的MK颗粒粒径比水泥颗粒粒径小1个数量级左右，其填充于水泥间隙，增强结构致密度。另一方面，MgO与磷酸盐发生酸碱反应时放出反应热激发MK中的活性Al2O3成分，与磷酸盐反应生成磷酸铝盐胶凝物质，具有填充水泥间隙的效应，同时又改善微观结构，提高水泥的密实度，有利于提高水泥强度和耐久性能。但是过量的MK会削弱强化作用。 　　 　　4、粉煤灰 　　粉煤灰（FA）是煤炭燃烧过程中产生的粉体废弃物，其主要矿物组成是玻璃体，其主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等。 　　 　　在MPC中加入FA可以延长其凝结时间，改善工作性。其一是由于缓凝剂主要与MgO颗粒发生络合反应，吸附在MgO颗粒表面，阻碍MgO与磷酸盐发生反应，而FA取代部分MgO后，MgO总量降低，缓凝剂相对含量变多，水化热会有所降低，从而延长凝结时间。其二是由于FA本身可以吸收PO43-，阻止K-Struvite的生成，从而减缓MPC的凝结速度。此外，在新拌的MPC浆体过程中，由于FA中的细玻璃体颗粒具有一定的润滑作用，所以可以提高MPC的流动性。 　　 　　5、矿渣 　　矿渣的全称是粒化高炉矿渣（GGBS），它是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣，其主要化学组成成分为CaO、SiO2、Al2O3等。 　　在MPC体系中，由于GGBS是一种活性非常高的掺合料，通常能够缩短MPC的凝结时间。此外，GGBS和MPC之间组成良好的颗粒级配，颗粒效应提高了MPC浆体的流动性。 　　 　　6、钢渣 　　钢渣（SL）是炼钢工业排出的渣，其在温度~℃下形成，高温下呈液态，缓慢冷却后呈块状，一般为深灰、深褐色。如以水淬处理液体钢渣，能像GGBS那样成粒。其主要化学组成成分为CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO等，矿物相为C3S、C2S。 　　在MPC体系中，SL的掺加引入了C3S和游离的CaO，Ca2+会与新拌MPC浆体溶液中的缓凝成分B4O72-发生反应生成CaB4O7，反应消耗了部分B4O72-，减弱了硼酸的缓凝效果从而缩短MPC的凝结时间。此外，由于SL颗粒形状不规则，随着其掺量的增大，比表面积增大，需水量提升；与此同时，SL掺量的增加也使得SL颗粒间的摩擦力增大，导致浆体的流动度降低。 　　 　　另外，在MPC中，几种矿物掺合料可以复掺，例如Al2O3和FA双掺可以延长MPC的凝结时间，同时提高其耐水性。此外，Al2O3会参与反应，生成APH，会提高MPC的力学性能。 　　 　　资料来源：《房琦,肖炳斐,陈玥,等.矿物掺合料在磷酸镁水泥中的研究进展综述[J].混凝土,(06):67-72》，由编辑整理，转载请注明出处！