不同于鈣質(zhì)水泥，磷酸鎂水泥（MPC）具有凝結(jié)速度快，粘結(jié)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，因此常用于市政道路修補(bǔ)及搶險(xiǎn)救災(zāi)工程中。MPC的良好耐久性如耐磨性好，耐腐蝕性好，抗凍性良好等均使得MPC得到快速應(yīng)用發(fā)展，但同時(shí)研究也發(fā)現(xiàn)MPC的耐水性較差，即在水養(yǎng)條件下，MPC的強(qiáng)度倒縮較為嚴(yán)重。李東旭的研究表明［1］，與空氣養(yǎng)護(hù)相比，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下和水養(yǎng)條件下，磷酸鎂水泥凈漿28d抗壓強(qiáng)度分別降低了29.6%和44.2%。雖然在MPC的應(yīng)用中可以盡量避免用在潮濕環(huán)境中，但是作為修補(bǔ)材料和搶險(xiǎn)救災(zāi)工程中不可避免會遇到降水情況，而此時(shí)必定會對MPC耐久性和力學(xué)強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響。因此研究MPC耐水性的改善方法具有現(xiàn)實(shí)意義。

MPC是一般由KH2PO4和MgO按一定比例混合配置而成，

其中KH2PO4主要提供酸性離子H+和，MgO提供堿性離子OH-和Mg2+，因此MPC的反應(yīng)本質(zhì)是酸堿中和反應(yīng)，MPC強(qiáng)度的來源主要是反應(yīng)后生成的磷酸鉀鎂（MKP）凝膠體。MKP的結(jié)構(gòu)與磷酸銨鎂（MgNH4PO4·6H2O）類似，均是四面體、MgO·6H2O八面體及絡(luò)合而成的凝膠體結(jié)構(gòu)。MKP凝膠的成核生成是在堿性環(huán)境條件下的，即pH＞7的時(shí)候，而且pH值對MKP的絡(luò)合有直接影響。pH值越大，MKP的絡(luò)合越快，若pH值減小，MKP的絡(luò)合減慢且有溶解趨勢，當(dāng)漿體呈酸性時(shí)，MKP的溶解度進(jìn)一步增大。因此，在水養(yǎng)條件下，MPC的漿體處于水條件下，而水的pH值是呈弱酸性的，當(dāng)水滲透進(jìn)入MPC漿體中后，會減小漿體內(nèi)部的pH值，使得MKP凝膠逐步溶解隨水流出，從而增大MPC漿體的內(nèi)部孔隙率，強(qiáng)度下降，耐久性降低。

由MPC水化機(jī)理可知，MPC耐水性差的根本原因在于水化主要產(chǎn)物MKP的溶解，因此改善MPC耐水性的措施在于固化MKP，使MKP在水養(yǎng)條件下不會溶出，同時(shí)增大MPC漿體的密實(shí)度，減少水的滲透。目前常用的改善措施有摻加粉煤灰等無機(jī)礦物摻和料，改善漿體密實(shí)度，提高抗?jié)B性；摻加聚合物乳液，改善其耐水性；優(yōu)化MgO/KH2PO4（M/P）比值，研究表明，MPC中MgO所占的比例越高，MPC耐水性越好。Weil［2］研究表明，MgO在磷酸鎂水泥漿體中若是過量的，則氧化鎂為磷酸鉀鎂提供成核附著點(diǎn)，加快磷酸鉀鎂絡(luò)合物的形成；但M/P比值過大，即氧化鎂含量過高的話，反應(yīng)過快，放熱量過大，也不宜使用。

2011年，楊建明［3］的研究發(fā)現(xiàn)，水玻璃對MPC漿體有增稠作用，不僅可以增強(qiáng)漿體的抗?jié)B性，還可以固化MKP絡(luò)合物，阻止其溶出。水玻璃中含有SiO2-3，SiO2-3可以與MPC漿體中的PO43-及H+產(chǎn)生較強(qiáng)的締合作用，增強(qiáng)MPC漿體的稠度，加強(qiáng)MKP膠粒之間的黏結(jié)，減小溶出。在磷酸鎂水泥中添加的水玻璃的濃度越高，MPC漿體的稠度越大，膠體數(shù)量越多，形成的MPC水泥的密實(shí)度越大，水越難進(jìn)入，即磷酸鎂水泥耐水性越好。另一方面，MPC漿體中的Mg2+還會與水玻璃中的SiO2-3反應(yīng)生成水化硅酸鎂凝膠，水化硅酸鎂凝膠不僅可以填充MPC漿體的孔隙，還可以包裹在MKP凝膠的表面，當(dāng)MPC用在潮濕環(huán)境中時(shí)，可以適當(dāng)阻止MKP凝膠的溶出。

粉煤灰在普通硅酸鹽水泥砂漿及混凝土中發(fā)揮的活性效應(yīng)及微集料填充效應(yīng)均已得到證實(shí)，其活性效應(yīng)均是由于粉煤灰中含有的無定形硅酸根。而林瑋的研究［4］也已證實(shí)，把粉煤灰添加到磷酸鎂水泥熟料中之后，在后期水化過程中，粉煤灰會表現(xiàn)出活性。粉煤灰與磷酸鎂水泥反應(yīng)后生成一種含有硅、磷、鉀、鎂的無定形化合物，此化合物中的鉀、鎂和磷元素來自于磷酸鎂水泥，這就充分說明了粉煤灰與磷酸鎂水泥會發(fā)生反應(yīng)，粉煤灰會表現(xiàn)出活性。

玻璃的主要成分也是硅，而且是無定形的非晶態(tài)，這與粉煤灰的物質(zhì)形態(tài)相似，同時(shí)，玻璃中的Ca/Si與粉煤灰的也相差不大，將玻璃磨細(xì)到一定程度的時(shí)候是否也會表現(xiàn)出火山灰活性。謝國帥［5］的研究表明玻璃在一定條件下的確能表現(xiàn)出火山灰活性，將其添加到普通硅酸鹽水泥砂漿中能夠改善其微觀結(jié)構(gòu)，提高其物理力學(xué)性能。但謝國帥的研究也表明，磨細(xì)的玻璃粉活性較低，在早期的水化過程中并不太能表現(xiàn)出來，其對水泥砂漿及混凝土的微觀效應(yīng)貢獻(xiàn)主要是提供了水化硅酸鈣凝膠的成核條件，而火山灰活性并沒有產(chǎn)生明顯影響。磨細(xì)的玻璃粉之所以能夠改善水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu)，除了其為水化產(chǎn)物提供了成核結(jié)晶的場所之外，還有其發(fā)揮的微顆粒填充效應(yīng)。玻璃粉磨細(xì)的程度越高，其微顆粒填充效應(yīng)越明顯，但是顆粒越細(xì)，其成核場所的效應(yīng)越弱，因此玻璃粉不是磨的越細(xì)越好，是存在一個最優(yōu)細(xì)度，一般玻璃粉的粉磨時(shí)間為35min最佳。

要想發(fā)揮玻璃粉的火山性活性，單單依靠把玻璃磨細(xì)，其效果并不理想，而是需要采取一定的措施激發(fā)玻璃粉的火山灰活性。其常用的激發(fā)措施有物理活化、化學(xué)活化和復(fù)合活化。而文獻(xiàn)表明采用高溫高壓可以有效提高粉煤灰的活性，相比于化學(xué)活化和復(fù)合活化，我們采取的是水熱活化，即把經(jīng)過粉磨的玻璃粉在蒸壓條件下（125℃，1.1MPa）預(yù)處理，水熱活化操作起來方面快捷，對試驗(yàn)環(huán)境要求低，操作儀器也采用常用蒸壓儀器即可。除此之外，由于玻璃粉的鈣硅比與化學(xué)組成與粉煤灰的類似，而粉煤灰之所以能表現(xiàn)出火山灰活性，主要是由于粉煤灰是由高溫急劇冷卻形成的具有活性的球形體，那么把玻璃粉經(jīng)過蒸壓處理可能也會表現(xiàn)出一定的火山灰活性。而試驗(yàn)表明經(jīng)過蒸壓處理確實(shí)可以提高玻璃粉的火山灰活性，但是蒸壓時(shí)間不一樣，玻璃粉的活性也不一樣，但蒸壓時(shí)間過長，玻璃粉的活性提高越明顯。

玻璃中的SiO2是穩(wěn)定存在的［SiO4］4-網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，活性不宜顯現(xiàn)。在蒸壓條件下，玻璃中的硅氧鋁聚合物可以解體成為硅氧聚合物和鋁氧聚合物，使SiO2和Al2O3的活性表現(xiàn)出來。當(dāng)把經(jīng)過蒸壓活化的玻璃粉添加到磷酸鎂水泥中之后，玻璃粉可以發(fā)揮出類似粉煤灰的火山灰活性。而試驗(yàn)也表明，添加了經(jīng)過活化的玻璃粉之后，從SEM電鏡照片中反映出MPC漿體的水化產(chǎn)物中水化硅酸鎂的數(shù)量有所增加，證明經(jīng)過蒸壓處理的玻璃粉與MPC漿體中的Mg2+發(fā)生了反應(yīng)，而添加活化的玻璃粉的MPC漿體的經(jīng)過水浸泡之后的抗壓強(qiáng)度比未經(jīng)蒸壓處理的玻璃粉的MPC漿體水浸泡后的抗壓強(qiáng)度高，也表明了經(jīng)過活化的玻璃粉與MPC的生成物可以固化MKP，阻止其溶出，從而提高M(jìn)PC的耐水性。與此同時(shí)，磨細(xì)的玻璃粉還可以發(fā)揮其微集料填充效應(yīng)，提高漿體的致密度，增強(qiáng)其抗?jié)B性。

廢玻璃在如今的城市建筑垃圾中所占的比例較大，現(xiàn)在對于廢棄玻璃的處理多是填埋處理，但經(jīng)過填埋的玻璃不宜被微生物分解，會造成環(huán)境極大的污染及造成土壤資源的浪費(fèi)，因此研究玻璃的回收利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。而在早期，建筑行業(yè)對于玻璃的回收利用主要集中在利用玻璃作為混凝土的骨料使用，但在之后的研究中發(fā)現(xiàn)使用玻璃作為骨料的時(shí)候，會有發(fā)生堿骨料反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。而把經(jīng)過處理的玻璃粉添加到MPC中正是要利用其活性，讓其發(fā)生反應(yīng)。因此，玻璃粉經(jīng)過活化處理，添加到MPC中后，不僅可以有效提高其耐水性，強(qiáng)化MPC的性能，同時(shí)也可以利用固體垃圾——玻璃，響應(yīng)綠色建筑的概念。

［1］楊建明，等.水玻璃對磷酸鉀鎂水泥性能的影響［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2011，14（2）：227-233.

［2］林瑋，孫偉，李宗津.磷酸鎂水泥中的粉煤灰效應(yīng)研究［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2010，13（6）：716-721.

［3］劉數(shù)華，王磊，謝國帥，等.摻玻璃粉水泥凈漿水化性能［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2015，18（1）：31-37.