CN120504508B - 一种改性磷酸钾镁水泥及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种改性磷酸钾镁水泥及其应用。本发明使用电石渣、粉煤灰和氟硅酸钠的混合物代替部分过烧氧化镁制得改性磷酸钾镁水泥，粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠按照6.5:3:0.5的质量比混合，研究表明，改性磷酸钾镁水泥的抗压强度随着改性原料掺量的增加先增加后减小，掺量为20%时抗压强度达到最大，其28d的抗压强度增幅达到22%，此时抗压强度为45.82MPa。本发明改性磷酸钾镁水泥还呈现出较好的耐水性，其中M1与M2两组试件在7+60d养护制度下抗压强度保留系数分别为0.9443和1.0141。本发明提供一种性能较优的改性磷酸钾镁水泥，对磷酸钾镁水泥的推广应用具有重要意义。

Description

一种改性磷酸钾镁水泥及其应用

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种改性磷酸钾镁水泥及其应用。

背景技术

磷酸镁水泥（MPC）是以可溶性磷酸盐与高温煅烧氧化镁为主要反应组分，通过酸碱中和反应形成的胶凝材料，兼具无机陶瓷和水泥特性，在快速修补、特种防护等领域具有显著优势。磷酸镁水泥根据磷酸盐原料不同可分为两类：磷酸铵镁水泥（MAPC）和磷酸钾镁水泥（MKPC）。磷酸铵镁水泥由氧化镁与磷酸二氢铵反应制备，其水化产物为MgNH₄PO₄·6H₂O（鸟粪石），强度和稳定性较高。磷酸钾镁水泥由氧化镁和磷酸二氢钾反应制备，水化产物为MgKPO₄·6H₂O（K-鸟粪石），相比于MAPC，MKPC水化不产生氨气，反应更易控，工程应用优势明显。

MKPC体系还表现出显著的快速硬化特性，同时兼具优异的界面粘结性能与体积稳定性。基于这些特性，该材料被广泛应用于土木工程快速修复领域。然而，由于MKPC的主要水化产物K-鸟粪石在水中易被溶蚀，导致其耐水性差；制备MKPC所需的氧化镁需高温重烧，耗能高，存在制备成本高的问题。这些问题限制了MKPC在实际工程中的广泛应用，因此，对MKPC进行改性研究，提高其性能，具有重要的理论和实际意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种改性磷酸钾镁水泥及其应用。本发明使用粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠代替部分过烧氧化镁制得改性磷酸钾镁水泥，粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠按照6.5:3:0.5的质量比混合，研究表明，改性磷酸钾镁水泥的抗压强度随着粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠掺量的增加先增加后减小，掺量为20%时抗压强度达到最大，其28d的抗压强度增幅达到22%，此时抗压强度为45.82MPa。本发明改性磷酸钾镁水泥还呈现出较好的耐水性，其中M1与M2两组试件在7+60d养护制度下抗压强度保留系数达到最佳，为0.9443和1.0141。本发明提供一种性能较优的改性磷酸钾镁水泥，对磷酸钾镁水泥的推广应用具有重要意义。

一方面，本发明提供一种改性磷酸钾镁水泥，原料由磷酸二氢钾、过烧氧化镁、粉煤灰、电石渣、氟硅酸钠、硼砂、二氧化硅和水组成。以粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠为所述改性磷酸钾镁水泥的改性原料，所述粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的质量比为8.5:1:0.5~6.5:3:0.5。改性原料的加入质量与过烧氧化镁加入质量的比值为1:9~2:8。优选地，所述粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的质量比为6.5:3:0.5；所述改性原料的加入质量与过烧氧化镁加入质量的比值为2:8。

进一步地，所述磷酸二氢钾的加入质量与粉煤灰、电石渣和过烧氧化镁加入总质量的比值为1:3，所述硼砂的加入质量与粉煤灰、电石渣、氟硅酸钠、过烧氧化镁、磷酸二氢钾和硼砂加入总质量的比值为0.05:1。所述二氧化硅加入质量与硼砂加入质量的比值为1:1。所述水的加入质量与粉煤灰、电石渣、氟硅酸钠、过烧氧化镁、磷酸二氢钾和硼砂加入总质量的比值为0.2:1。

具体地，本发明以上述原料制备改性磷酸钾镁水泥，发现引入粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的混合物改性后，当掺量不高于20%时，复合体系的早期强度与对照组基本持平，但是对长期力学性能具有显著改善作用，随着掺量增至20%，28d的抗压强度呈现出单调递增趋势，最大增幅达到22%，此时抗压强度为45.82MPa。

另一方面，本发明请求保护上述改性磷酸钾镁水泥在建筑材料中的应用。所述改性磷酸钾镁水泥养护28天后的抗压强度不低于41MPa，所述改性磷酸钾镁水泥具有耐水性。

具体地，本发明将上述原料制备改性磷酸钾镁水泥进行耐水性测试发现，MKPC-FA-CS的抗压强度随着粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的加入呈现出先增后降的非线性变化规律，当掺量控制在10%~20%区间时，试样在7+7d、7+28d和7+60d三种龄期养护制度下呈现出较好的耐水性。其中M1与M2两组试件相较其他组试件耐水性较为突出，在7+7d养护制度下抗压强度保留系数分别为0.8321和0.8541，7+28d养护制度下提升至0.9677和0.9481，7+60d养护制度下达到最佳，为0.9443和1.0141。在掺量10%~20%区间内，复合体系的抗压强度与改性原料掺量呈正相关性，随掺量增加呈现单调上升趋势，且随龄期延长持续提升。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案至少具备下述的有益效果或优点：

（1）本发明使用粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠代替部分过烧氧化镁制得改性磷酸钾镁水泥，研究表明，改性磷酸钾镁水泥的抗压强度随着粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠掺量的增加先增加后减小，掺量为20%时达到最大值。本发明通过试验发现引入粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠改性后，当改性原料掺量不高于20%时，复合体系的早期强度（7d以内）与对照组基本持平，但是对长期力学性能具有显著改善作用，随着掺量增至20%，28d的抗压强度呈现出单调递增趋势，最大增幅达到22%，此时抗压强度为45.82MPa。

（2）本发明通过对比浸水前后磷酸钾镁水泥的抗折、抗压强度发现，粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的掺入能够改善磷酸镁水泥的耐水性，提高磷酸钾镁水泥的强度保留率。当掺量控制在10%~20%区间时试样在7+7d、7+28d和7+60d三种龄期养护制度下呈现出较好的耐水性。其中M1与M2两组试件相较其他组试件耐水性较为突出，在7+7d养护制度下抗压强度保留系数分别为0.8321和0.8541，7+28d养护制度下提升至0.9677和0.9481，7+60d养护制度下达到最佳为0.9443和1.0141。在掺量10%~20%区间内，复合体系的抗压强度与改性原料掺量呈正相关性，随掺量增加呈现单调上升趋势，且随龄期延长持续提升。

（3）本发明通过SEM-EDS测试观察磷酸钾镁水泥砂浆试件的微观结构，在粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠掺量达到20%时，磷酸钾镁水泥的微观结构达到最致密，性能最佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为不同改性原料掺量对磷酸钾镁水泥抗压强度的影响。

图2为不同改性原料掺量对磷酸钾镁水泥抗折强度的影响。

图3为不同改性原料掺量对磷酸钾镁水泥凝结时间的影响。

图4为不同改性原料掺量条件下制备的磷酸钾镁水泥的SEM图。图4中的A为改性原料掺量0%的磷酸钾镁水泥养护7天的SEM图；图4中的B为改性原料掺量20%的磷酸钾镁水泥养护7天的SEM图；图4中的C为改性原料掺量30%的磷酸钾镁水泥养护7天的SEM图；图4中的D为改性原料掺量0%的磷酸钾镁水泥养护7天后在水中浸泡7d后的SEM图；图4中的E为改性原料掺量20%的磷酸钾镁水泥养护7天后在水中浸泡7d后的SEM图；图4中的F为改性原料掺量30%的磷酸钾镁水泥养护7天后在水中浸泡7d后的SEM图。

图5为不同改性原料掺量和浸水龄期对磷酸钾镁水泥抗压强度保留系数的影响。

图6为不同改性原料掺量和浸水龄期对磷酸钾镁水泥抗压强度的影响。

图7为不同改性原料掺量和浸水龄期对磷酸钾镁水泥抗折强度保留系数的影响。

图8为不同改性原料掺量和浸水龄期对磷酸钾镁水泥抗折强度的影响。

具体实施方式

下面，结合实施例对本发明的技术方案进行说明，但是，本发明并不限于下述的实施例。各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到，下述实施例中的%，如无特殊说明，均为质量百分含量。

过烧氧化镁（MgO）购于大石桥市天一耐火材料有限公司，主要成分为MgO₂含量≥92%、SiO₂含量≤4.5%、CaO含量≤2.0%、Fe₂O₃含量≤1.20%、IL含量≤0.3%。

磷酸二氢钾（KH₂PO₄）购于广州穗欣化工有限公司。

硼砂（Na₂B₄O₇·10H₂O，简写为NBO）购于广州穗欣化工有限公司。

石英砂（SiO₂）购于厦门艾思欧标准砂有限公司。

粉煤灰（FA）购于河南铂润铸造材料有限公司，其主要化学成分为SiO₂含量≤50%、Al₂O₃含量≥30%、Cl^-含量≤0.02%、SO₃含量≤3%、CaO含量≤10%、ALK含量≤1.5%、Fe含量0.8~1.0%、fCaO含量≤1.0%；其主要参数细度5μm方孔筛筛余≤18%、烧矢量（灼烧差减法）≤5%、含水量≤1%、密度≤2.6 g/cm³、堆积密度0.63~1.38 g/cm³。

电石渣（CS）购于山东金吉尔新材料有限公司，有效成分含量70%。

氟硅酸钠购于山东裕康化工有限公司，纯度99%。

实施例1

本实施例提供了磷酸钾镁水泥的制备养护以及性能测试。

1、磷酸钾镁水泥的制备与养护

基于前期研究优化，设定水胶比为0.20，胶砂比为1，粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的质量比为6.5:3:0.5。磷酸钾镁水泥（MKPC）中与FA和CS的复合比例分为5组，其中FA和CS替代MKPC中MgO的质量比例FA+CS/MgO如表1所示，并设置仅添加粉煤灰的对照组（粉煤灰与过烧氧化镁的质量比为2:8），具体包括如下步骤：

表1掺量改性原料代替氧化镁的试验设计

注：表1中W为水，B为MgO+FA+CS+Na₂SiF₆+KH₂PO₄+NBO。

按表1配比称量原材料，将称量好的氧化镁、粉煤灰、电石渣、氟硅酸钠、KH₂PO₄、硼砂放入水泥胶砂搅拌机中，以60r/min慢速搅拌30s至粉料均匀，然后加入标准砂（石英砂）慢速搅拌60s，充分混合后加水。加水后先慢速搅拌30s，再125r/min快速搅拌60s，随后注入160mm×40mm×40mm的模具振捣成型，因磷酸钾镁水泥凝结速度快，静置30min后可脱模。试件置于温度（20±2）℃、湿度≥90%的标准养护室中分别养护至规定龄期（包括1d、3d、7d、28d以及浸水龄期7+7d、7+28d、7+60d），得到掺入粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的磷酸钾镁水泥（MKPC-FA-CS），并根据上述方法制备未掺入改性原料的磷酸钾镁水泥（MKPC）以及仅添加粉煤灰的磷酸钾镁水泥（MKPC-FA）。经试验发现，仅添加粉煤灰的MKPC-FA凝结时间为19min，28d的抗压强度为34.86MPa，28d的抗折强度为4.23MPa，其抗压强度和抗折强度显著差于以电石渣、粉煤灰和氟硅酸钠为改性原料的MKPC-FA-CS。

2、磷酸钾镁水泥抗压强度和抗折强度测试

基于GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》的技术要求，本发明对磷酸钾镁水泥（MKPC及MKPC-FA-CS）的凝结特性进行测定。试验过程中，为准确表征材料的凝结行为，采用维卡仪定时测定浆体硬化特征，其中数据采集间隔设置为30秒，当试件接近初凝阶段时调整为15秒进行密集观测。鉴于磷酸钾镁水泥体系具有显著的快凝特性，其初凝与终凝过程存在显著时间耦合现象。为避免测试盲区并确保数据可靠性，本试验着重监测终凝时间作为关键性能指标。测试全程严格遵循规范要求的针入度判定准则，通过实时记录探针贯入阻力的变化规律，精确捕捉浆体从塑性态向刚性态转变的临界点。这种优化后的检测方案既符合标准方法的核心要求，又能有效适应快凝型胶凝材料的特殊测试需求。抗压强度测试结果如图1所示，抗折强度测试结果如图2所示。

由图1可知，1d、3d、7d、28d的M0组抗压强度分别为25.21MPa、28.33MPa、29.55MPa、35.56MPa，可见对照组MKPC试件呈现出显著的早期强度发展特征，其1d的抗压强度可达到28d的70%左右，充分体现了磷酸钾镁水泥体系作为快速修复材料的性能优势。值得注意的是，该材料在3d龄期后出现强度增长明显更弱的现象，反映出传统MKPC材料存在后期强度发展不足的缺陷。引入粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠改性后，当掺量不高于20%时，复合体系的早期强度（3d以内）与对照组基本持平，但是对长期力学性能具有显著改善作用，随着改性原料掺量增至20%，28d的抗压强度呈现出单调递增趋势，增幅达到22%，此时抗压强度为45.82MPa。M1组和M2组试件1d强度分别为22.34MPa和19.55MPa，分别达到其28d强度的60%和43%，可见，改性原料掺量处于10%~20%区间时，MKPC-FA-CS在保持优良早期性能的同时还实现了后期强度的提升。但是在掺量高于20%之后，复合体系的早期强度较对照组呈现出下降趋势。当掺量超过20%时，MKPC-FA-CS体系强度下降源于FA颗粒在MgO表面的物理附着效应，抑制了磷酸盐与镁源的充分反应，致使关键强度相磷酸钾镁（MKP）结晶受阻。同时，过量FA作为惰性填充体嵌入晶体间隙，过量电石渣导致体系内氢氧化钙富集，破坏MKP连续骨架结构，削弱材料整体承载能力。掺入改性原料后抗压强度先增大后减小，掺入量为20%时抗压强度最大，其原因是FA具有微集料效应，FA填充于水泥浆体的毛细孔中，使得水泥浆体中的毛细孔隙细化，能够起到优化砂浆颗粒级配和孔结构，提高砂浆密实程度的作用。电石渣的加入提供了强碱性环境，可激活反应材料的潜在活性，促进水化反应生成更多凝胶产物，从而提升早期密实度和强度。氟硅酸钠在电石渣形成的碱性环境中可水解生成活性硅酸（H₄SiO₄）和氟离子（F^-），硅酸与磷酸镁钾中的Mg²⁺反应生成硅酸镁凝胶，生成的硅酸镁凝胶填充孔隙，并与磷酸镁钾晶体交织形成致密网络结构，减少内部缺陷，同时氟离子促进水化产物（MgKPO₄·6H₂O）的快速结晶，提高早期强度。而当掺入量大于20%时，抗压强度开始降低，原因是FA中相当数量的疏松多孔颗粒和电石渣在碱性环境下生成的多疏松相（板状氢氧化钙）会吸收部分水分，减少了磷酸钾镁水泥基材料反应所需的水分，抑制了磷酸镁钾晶体的发育从而降低了磷酸钾镁水泥基材料的抗压强度。还有，FA具有吸附作用，加入后，FA吸收一部分磷酸二氢钾从而影响磷酸钾镁水泥的水化反应，使水化产物相对减少，该作用主要对后期强度影响较大。

由图2可知，随着粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠掺合比例的提升，体系抗折强度呈现明显递减趋势。在28天养护周期下，对照组（M0）的抗折强度达到7.4MPa，而掺入粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的M1~M4组试件强度分别下降至6.5、6.3、5.9和4.1MPa，对应降幅依次为12%、15%、20%及45%。分析抗折强度下降的机理为，粉煤灰和电石渣颗粒以及氟硅酸钠与磷酸钾镁水泥基体间未建立有效化学结合，导致界面结合薄弱。随着掺量增加，粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠对基体结晶网络结构的破坏作用加剧，显著影响水化产物的晶体结构完整性。在外部剪切应力作用下，这种弱界面效应与结构缺陷的协同作用，最终造成材料承载能力的阶梯式衰减。

3、磷酸钾镁水泥凝结时间测试

MKPC与MKPC-FA-CS净浆样品的凝结时间测试，依据GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》开展试验。将混合物粉料加水拌合后的净浆装入器皿，静置数分钟后，使用维卡仪（Vicat）按国家标准中规定方法测试初始凝固时间。考虑到磷酸钾镁水泥凝结硬化快的特性，记录样品凝固时间精确至30s，临近初凝时缩短记录间隔至15s。由于磷酸钾镁水泥初凝和终凝时间间隔短，本试验仅测定终凝时间作为其凝结时间，测定结果如图3所示。

由图3可知，未添加改性原料时，MKPC凝结时间为16.39min，随着改性原料添加量的增加，凝结时间随之延长。当改性原料掺量为40%时，凝结时间最长，可达到25.94min。可见粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的掺加能够延长MKPC的凝结时间。原因主要有以下几方面：一是加入改性原料相当于稀释了整个反应体系。在磷酸钾镁水泥的水化反应中，氧化镁（MgO）与可溶性磷酸盐等物质需要相互接触、反应才能凝结，改性原料的加入使得参与主要反应的物质浓度相对降低，反应速率减缓；二是粉煤灰和电石渣中的一些成分（活性氧化钙CaO、氢氧化钙等）可能会与体系中的磷酸盐等发生反应，消耗掉部分磷酸盐；三是粉煤灰颗粒填充孔隙，阻碍反应物（MgO、磷酸盐）接触。然而加入的氟硅酸钠在电石渣形成的碱性环境中可水解生成活性硅酸（H₄SiO₄）和氟离子（F^-），氟离子促进水化产物（MgKPO₄·6H₂O）的快速结晶，可缩短凝结时间。‌

4、磷酸钾镁水泥的SEM-EDS测试

将M0、M2、M3试样养护7d后分别浸水养护7d和不进行浸水养护后进行粘结试样制备，于粘结界面处切割得到尺寸为1cm³的样品，该样品为含有细集料的砂浆试块。用于SEM-EDS测试的样品，按规定完成取样后，需即刻将其浸泡在无水酒精中，浸泡时长为24小时，以此来终止水化反应。随后，把样品放入真空炉内进行干燥处理。鉴于水泥导电性欠佳，为避免对试验效果产生不良影响，需对样品开展抽真空操作以及喷金处理。最终，借助ModelJSM-5600LV扫描电子显微镜，对界面区域的微观形貌和元素分布情况进行观察，结果如图4所示。

由图4可知，未掺改性原料的MKPC中有大量未反应的MgO和各种块状的晶体。随着改性原料掺量的增加，晶体变少，MKPC内部的空隙和裂纹也逐渐减少，这是因为改性原料颗粒填充了MKPC内部的空隙，使得结构变得更加致密。改性原料掺量为20%时MKPC-FA-CS内部结构排列整齐，晶体排列的方向相同，结构更加密实，细小球形的粉煤灰颗粒和不规则的电石渣颗粒填充在MKPC内部的空隙和裂纹中间，提高了MKPC的抗压强度。但当改性原料掺量超过30%时，MKPC中的过量粉煤灰和电石渣颗粒破坏了晶体之间的连接，会导致性能下降。在浸水状态下，MKPC出现了更多的微小裂缝，并且水化产物结晶性差，结构松散，从而导致MKPC强度降低。改性原料掺量为20%时，可以看出MKPC-FA-CS微观形貌更加致密，孔隙减少且结构密度高，粉煤灰和电石渣促进了片状、块状水化产物的生成，氟硅酸盐可形成Si-O-Si键，增强水泥的粘结力，减少界面裂缝，‌使得MKPC强度增大。掺量为30%时，块状水化产物变多，导致MKPC内部空隙和裂纹增多，导致性能降低。可见，当改性原料掺入量为20%时，MKPC-FA-CS的性能达到最优。

5、磷酸钾镁水泥耐水性测试

为系统评估磷酸钾镁水泥砂浆的抗水侵蚀能力，本研究引入强度保留系数（W_n）作为量化表征指标。试验过程严格参照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中关于水稳定性测试的规范要求，对多组试样进行水环境作用下的性能检测。该系数通过计算浸水处理前后试样力学性能的比值获得，具体计算公式为：W_n=f_cn/f_c，其中f_cn代表水浸泡后试件的抗压（抗折）强度，f_c则为基准状态下试件的原始强度值（单位：MPa），结果如图5~图8所示。该评价体系有效揭示了材料在水介质作用下的性能演变规律，为耐久性研究提供了数据支撑。

由图5~图8可知，MKPC、MKPC-FA-CS砂浆浸水后的抗压、抗折强度均低于浸水前的抗压、抗折强度。MKPC砂浆在浸水后强度显著下降，由于浸水后的MKPC试件内部pH值降低，使主要水化产物磷酸钾镁（MKP）凝胶和未反应的磷酸盐逐步溶解析出，导致水化产物MKP生成量减少，从而增大MKPC浆体的内部孔隙率，导致材料强度下降，耐水性降低。不同胶凝体系在水环境作用下呈现显著差异，与未浸泡试样相比，MKPC基体的抗压与抗折性能在水浸泡后呈现下降趋势，经7d、28d和60d水养护后，其抗压强度保留系数分别降至0.7916、0.8349和0.7414，抗折强度保留系数则分别下降至0.8942、0.8511和0.7424。与之形成对比的是，MKPC-FA-CS经浸泡后力学性能虽有下降，但通过保留率可以发现掺入改性原料后的强度保留率均高于不掺入的强度保留率，说明粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的加入可以显著改善MKPC水泥砂浆的耐水性。MKPC-FA-CS抗压强度随着改性原料的加入呈现出先增后降的非线性变化规律，当掺量控制在10%~20%区间时试样在7+7d、7+28d和7+60d三种龄期养护制度下呈现出较好的耐水性。其中M1与M2两组试件相较其他组试件耐水性较为突出，在7+7d养护制度下抗压强度保留系数分别为0.8321和0.8541，7+28d养护制度下提升至0.9677和0.9481，7+60d养护制度下达到最佳为0.9443和1.0141。图6数据显示，在掺量10%~20%区间内，复合体系的抗压强度与改性原料掺量呈正相关性，随掺量增加呈现单调上升趋势，且随龄期延长持续提升。

研究证实通过合理掺入粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠可显著改善磷酸钾镁水泥（MKPC）的耐久性能，掺入改性原料后复合体系的抗压强度保留系数和抗折强度保留系数均高于未掺入改性原料的复合体系。其作用机理主要源于双重协同效应：在物理层面，粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠发挥物理填充效应，通过优化基体孔隙结构降低缺陷密度；在化学层面，体系中未水化组分在液相环境下与粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠活性物质发生二次反应，形成具有胶结特性的水化产物网络。这种微观结构的重构过程不仅提升了材料的抗压强度发展速率，同时增强了抗渗性能及耐水侵蚀能力。改善MKPC砂浆的耐水性主要是改善其密实度，电石渣的加入提供了强碱性环境，可激活反应材料的潜在活性，促进水化反应生成更多凝胶产物，从而提升早期密实度和强度；氟硅酸钠在电石渣形成的碱性环境中可水解生成活性硅酸（H₄SiO₄）和氟离子（F^-），硅酸与磷酸镁钾中的Mg²⁺反应生成硅酸镁凝胶，生成的硅酸镁凝胶填充孔隙，并与磷酸镁钾晶体交织形成致密网络结构，减少内部缺陷，同时氟离子促进水化产物（MgKPO₄·6H₂O）的快速结晶，提高早期强度；粉煤灰的微集料效应使得水泥浆体中的毛细孔隙细化，粉煤灰颗粒与水化产物之间相互交叉连接能提高砂浆密实程度，起到减少未反应的磷酸盐析出的作用，能够增加其水化产物MKP的生成，而MKP是MKPC强度的主要影响因素，因此改善MKPC-FA-CS复合体系的耐水性。

如上所述，较好的描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。上述实施例和说明书仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种改性磷酸钾镁水泥，其特征在于，原料由磷酸二氢钾、过烧氧化镁、粉煤灰、电石渣、氟硅酸钠、硼砂、二氧化硅和水组成；

以粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠为所述改性磷酸钾镁水泥的改性原料；

所述粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的质量比为8.5:1:0.5~6.5:3:0.5；

所述改性原料的加入质量与过烧氧化镁加入质量的比值为1:9~2:8。

2.根据权利要求1所述的改性磷酸钾镁水泥，其特征在于，所述粉煤灰、电石渣和氟硅酸钠的质量比为6.5:3:0.5；

所述改性原料的加入质量与过烧氧化镁加入质量的比值为2:8。

3.根据权利要求1所述的改性磷酸钾镁水泥，其特征在于，所述磷酸二氢钾的加入质量与改性原料和过烧氧化镁加入总质量的比值为1:3。

4.根据权利要求1所述的改性磷酸钾镁水泥，其特征在于，所述硼砂的加入质量与改性原料、过烧氧化镁、磷酸二氢钾和硼砂加入总质量的比值为0.05:1。

5.根据权利要求1所述的改性磷酸钾镁水泥，其特征在于，所述二氧化硅加入质量与硼砂加入质量的比值为1:1。

6.根据权利要求1所述的改性磷酸钾镁水泥，其特征在于，所述水的加入质量与改性原料、过烧氧化镁、磷酸二氢钾和硼砂加入总质量的比值为0.2:1。

7.权利要求1~6任一项所述的改性磷酸钾镁水泥在建筑材料中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述改性磷酸钾镁水泥养护28天后的抗压强度不低于41MPa。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述改性磷酸钾镁水泥具有耐水性。