摘要：对于磷酸镁水泥，选择使用原材料是重要的改性方法.为提高材料性能，通过变化聚合物乳液种类及掺量，试验研究聚合物对磷酸镁水泥的适用性.结果表明：聚合物乳液的物理性质粘度与改性磷酸镁水泥的密度、流动性及凝结时间有较紧密联系；而聚合物乳液的化学性质pH值则可能是影响改性磷酸镁水泥力学性质的重要因素；合适的聚合物乳液在适宜掺量下能对改性磷酸镁水泥的抗压强度产生较小影响，提高材料的抗折强度与粘结强度，并显著增大断裂能；掺加聚合物乳液不改变磷酸镁水泥的水化产物类型，但显著影响水化产物的形貌与结构的密实程度.
关键词：聚合物；磷酸镁水泥；性能；微观结构
中图分类号：TU526；U414 文献标识码：A
磷酸镁水泥（Magnesium Phosphate Cement，简称MPC）是具有广阔应用前景的新型胶凝材料，特别在结构修补、有害废弃物固化处理等方面更值得关注＼[1＼].磷酸镁水泥组分包括氧化镁、磷酸盐、缓凝剂以及其它改性材料，其中缓凝剂主要用于调节凝结时间以满足实际施工需要＼[1-3＼]，而现阶段相关改性材料则主要包括粉煤灰＼[4-6＼]、矿渣＼[7＼]、纤维＼[8＼]、废弃混凝土粉料以及工业产生的一些碎屑、废灰等＼[9＼].由于原材料的选择使用对获得性能优异的磷酸镁水泥尤为重要，为改善磷酸镁水泥的技术经济性能，目前非常需要扩展改性组分范围，这也有助于对磷酸镁水泥性质的深入了解＼[10＼].
对普通水泥混凝土，聚合物是常用的改性材料，虽然其相关机理目前尚没有统一的认识，但却有良好的效果.磷酸镁水泥具有与普通硅酸盐水泥完全不同的水化机理及水化产物，聚合物材料的应用情况需要探讨，而相关研究还鲜有报导.尽管影响聚合物乳液改性磷酸镁水泥性能的因素有很多种，如：磷酸镁水泥各组分掺量、聚合物乳液种类及掺量、外加剂类型等内部因素，以及环境、温度、养护条件等外部因素，但通过重点研究聚合物乳液种类及掺量的影响，可为聚合物改性磷酸镁水泥的相关研究提供参考.
1试验原材料与方法
1.1原材料
1.1.1重烧氧化镁
磷酸二氢铵，又名磷酸一铵，化学式NH4H2-PO4，简写P，采用工业级，含量98.5%，白色晶体，重庆三江化工厂生产.
1.1.3缓凝剂
1.1.4聚合物乳液
2） 苯丙乳液：简称SAE，乳白色液体，固体含量45%，粘度280 mPa・s（200C），pH值8.5.北京德昌伟业建筑工程技术有限公司生产.
1.1.5消泡剂
磷酸三丁酯：化学式（C3H9O）3PO，简称TBP，采用分析纯，含量不小于98%，水分不大于0.15%.成都市克隆化工试剂厂生产.
2）试件成型：
2）将搅拌好的聚合物砂浆迅速倒入试模内，并置于震动台上振动密实，将表面抹平，试件成型1 h后脱模，置于空气中自然养护.
2）聚合物改性MPC净浆流动度的测定，参考《GB/T 8077-2000混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测定，以净浆在平板上自由流动30 s后扩展面相互垂直的两方向最大直径平均值作为水泥净浆的流动度.
2.1聚合物乳液对MPC砂浆物理性能的影响
2.1.1对MPC密度的影响
磷酸镁水泥砂浆在拌合过程中加入聚合物乳液后，由于聚合物乳液中含有稳定剂、乳化剂及表面活性剂等物质，在机械搅拌的涡裹作用下，势必给磷酸镁水泥砂浆引入较多气泡，加之磷酸盐水泥水化硬化迅速，流动度损失严重，且水化反应过程中又有氨气放出，浆体内部气体很难充分排出，过量的气泡势必影响水泥体系的密实性，密度减小，最终也导致强度减低.因此聚合物乳液对磷酸镁水泥砂浆的密度影响可在一定程度上反映聚合物的适应性.
2.1.3对MPC凝结时间的影响
2.2聚合物乳液对MPC砂浆力学性能的影响
2.2.1对MPC砂浆抗压、抗折强度的影响
1）聚合物乳液对磷酸镁水泥砂浆抗压强度的影响
图4和图5给出了不同龄期下砂浆的抗压强度与聚合物乳液掺量的关系.从试验结果可以看出，随聚合物乳液掺量增加改性砂浆抗压强度有降低的趋势，但不同聚合物乳液又存在一定的差异.聚丙烯酸酯乳液改性磷酸镁水泥砂浆抗压强度降低较小，并且受掺量的影响也小，当乳液掺量从0%增大12%时，7 d抗压强度最大减小11.7%；但苯丙乳液对磷酸镁水泥砂浆强度有较大的影响，随着苯丙乳液掺量的增加，砂浆强度持续显著降低.
2）聚合物乳液对磷酸镁水泥砂浆抗折强度的影响
龄期/h
3）不同聚合物乳液的对比分析
图8和图9给出了3%掺量的不同聚合物乳液改性对MPC强度性能影响的对比情况.从中可以看出，尽管粘度不同的聚合物乳液在3%掺量下对密度和工作性能的影响差别较小，但对力学性能的影响却有显著差异，特别是反映在抗折强度方面更为突出，这就表明聚合物的化学性质对改性MPC力学性能具有更为重要的影响，说明聚合物乳液对MPC水化过程产生作用.因磷酸镁水泥的水化反应属于酸碱反应，并且MPC水泥浆体的pH值通常在4.5～5.6范围内＼[11＼]，而聚丙烯酸酯乳液pH值为6.0，苯丙乳液的pH值为8.5，由此可见聚丙烯酸酯乳液对磷酸镁水泥水化环境的不利影响较小.
龄期
折压比可一定程度反映材料的脆性情况，掺加聚合物乳液的MPC折压比变化情况如图10和图11所示.结果表明，MPC砂浆折压比随龄期增长有降低趋势，聚合物乳液能有效提高材料的折压比，而聚丙烯酸酯乳液具有比苯丙乳液更好的效果.这从一个方面说明聚合物颗粒可能与磷酸镁水泥水化产物相互浸润并连接成为具有粘性、连续性的丝状微纤维薄膜状的网结构，由于该结构富有弹性，类似于具有弹性的铰结构，从而改善砂浆的变形能力.
2.2.2对MPC砂浆粘结强度的影响
不同聚合物乳液及其掺量对MPC砂浆断裂能的影响由表1给出.从中可知，在掺量较小时，聚丙烯酸酯乳液对磷酸镁水泥砂浆断裂能的影响较小，但随聚合物乳液掺量的增加，断裂能将显著增大，在
不同，一方面，苯丙乳液的碱性环境会抑制磷酸镁水泥的水化，降低同龄期硬化浆体的水化程度，改变浆体内部结构，从而导致磷酸镁水泥砂浆断裂能降低；另一方面，因苯丙乳液引入的大量气泡减小单位断裂韧带的有效断裂面积，这也会显著降低磷酸镁水泥砂浆的断裂能.
3聚合物改性磷酸镁水泥的微观结构
4结论
1）聚合物乳液通常降低磷酸镁水泥基体密度，这主要与聚合物物理性质粘度有关，并在一定程度上反映聚合物的适应性.
2）与普通硅酸盐水泥情况不同，磷酸镁水泥浆体流动性随着聚合物乳液掺量的增加而减小，凝结时间所受影响则较小，两者都与聚合物粘度具有密切的关系.
3）聚合物乳液存在降低磷酸镁水泥基体抗压强度的趋势，而乳液不同则对基体抗折强度的影响也显著不同，采用适宜的聚合物及其掺量是形成具有最优力学性能空间结构的关键因素；聚合物的pH值等化学性质对改性MPC力学性能具有重要的影响.
4）聚合物乳液能提高磷酸镁水泥砂浆粘结性能；合适的聚合物乳液能显著提高磷酸镁水泥的折压比与断裂能，其中断裂能的增长可超过40%.
5）聚合物乳液没有改变磷酸镁水泥的水化产物组成，但影响水化产物形貌和结构密实度.
