电解锰渣改性聚合物磷酸镁水泥复合材料早期微细观孔结构分析

作     者：杨天霞 乔宏霞 栾帅 路承功 张磊 

作者机构：中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室 青海民族大学土木与交通工程学院 兰州理工大学土木工程学院甘肃省先进土木工程材料工程研究中心 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(51868044 52178216) 青海省基础研究计划项目资助(2022-ZJ-921) 甘肃省优秀研究生“创新之星”项目(2022 CXZX-450) 兰州理工大学红柳一流学科建设计划资助 甘肃省交通运输厅科技项目(2022-23) 

主　　题：聚合物磷酸镁水泥复合材料 工作性能 力学性能 同步热分析 T 谱 微细观孔隙结构 

摘      要：利用电解锰渣(Electrolytic Manganese Residue，EMR)可减缓聚合物磷酸镁水泥复合材料水化速率，延长凝结时间，改善微细观结构等特点，通过宏观物理力学性能、工作性能，结合微观手段X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、同步热分析(TG-DTG)及低场核磁共振技术(NMR)等测试手段研究EMR掺量对聚合物磷酸镁水泥早期宏观和微细观孔隙结构性能影响机制。结果表明：加入EMR后能够改善浆体的工作性能，提升后期强度并有效细化孔隙结构；掺加2% EMR的28 d抗压强度值达到49.5 MPa，3%、4%掺量强度明显降低；水化产物除了长细条树状鸟粪石(Struvite，MgKPO4?6H2O&Mg[NH4]PO4?6H2O)和原料中片块状MgO外，Mn元素参与反应形成含锰化合物，水化产物相互搭接形成致密微细观结构细化了孔隙；TG-DTG曲线中在100℃出现明显的吸热峰对应鸟粪石的吸热脱水现象，质量损失率为13.299%；掺加EMR的试件出现3个吸热峰，包括Mn(OH)2和Mn3(PO4)?6H2O失去结合水的过程；T2谱弛豫时间会滞后，孔径在过渡孔和毛细孔的分布范围较大，总孔隙度随掺量增大降低，渗透率先减小后增大，1%和2%掺量的复合材料主要以凝胶孔和过渡孔分布，大孔分布面积较少，内部结构较密实，渗透率低，束缚流体饱和度高，自由流体饱和度较低。