磷铝酸盐水泥研究进展
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水泥熟料烧成 中的液相量 ，有利于提高 Ｌ相固溶体的形成
制了其在结构工程中的应用。近年来 ，科研人员开始另辟 蹊径 ，富玻璃相水泥作为研究的一个分支 ，有望克服高铝
水泥的缺点 ，最终成为结构材料，而磷铝酸盐水泥正是这
样一种水泥。
速率和形成量 、改善磷铝酸盐熟料的矿相组成和结构 ，降 低了熟料烧成温度 ，提高了浆体的本征强度。这也为缓减 水泥生产对原料 Ｍ ｇ ２ ＋ 含量严格控制的苛刻要求提供了试验依
李保 亮１ ，刘 志 强ｚ
（ １ ． 淮安市建筑工程检测 中心有 限公 司 ， 江苏 淮安 ２ ２ ３ ０ ０ １ ；２ ． 潍坊 山水 水泥 有限公司 ， 山东 潍坊 ２ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘
要 ： 综 述 了磷 铝酸 盐水 泥 的初 步理 论研 究 、耐 久性 、复合 水 泥及 纤维增 强磷 铝酸 盐水 泥等 的研 究现 状 ，并对其
文章 编号 ： １ ０ ０ ７ — ０ ４ ６ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ４ ３ — ０ ３
生 态建 材
磷铝酸盐水泥研究进展
Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ Ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ Ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ｏ ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ Ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
１ 磷铝酸盐水泥初步理论研究
１ ９ ９ ８ 年 ，济南大学李仕群１ １ ］ 等在研究 Ｃ ａ Ｏ — Ａ １ Ｏ 一 Ｐ ２ ０ 三元相图中 ｃ Ａ ， 一 Ｐ ， ０ 连线附近富铝区域组成的水硬活性
早期强度偏低 ，仅有 ２ ０ ～３ ０ Ｍ Ｐ ａ ，强度 尚需要进一步提 高 ；烧成温度高（ １ ４ ５ ０ ℃） ，电耗 、煤耗高 ；水泥熟料中
于后期强度无不利影响［ ６ １ 。
度高、水化产物难溶 ，因此，化学稳定性好，这是该硬化
浆 体在长期浸水的情况下具有良好耐水性的 内在原因。 Ｐ Ａ Ｌ Ｃ硬化浆体中水化产物颗粒间的粘结力强，结构致密 ， 且具有优异的孔结构 ，从而使硬化浆体能有效地抵抗水对 结构的浸蚀，降低水的扩散速度 ，这是该硬化浆体在长期 浸水的情况下具有良好耐水性的外在原因。 ２ ０ ０ ８年王伟等 研 究表明：Ｐ Ｌ Ａ Ｃ呈现优异的力学性 能和抗硫酸盐侵蚀 的能力。由于水化产物中同时存在的水 化磷铝酸盐凝胶及水化磷酸盐凝胶之间可以纵横交联形成 致密的网络结构 ，改进 Ｐ Ａ Ｌ Ｃ的物理性能 ，有效地阻止了
Ｃ ３ Ｓ的含量高 ，通常为 ５ ０ ％ 左右 ，有时甚至高达 ６ ０ ％，
时，在其所研制的磷铝酸盐水泥中，得到了新化合物一一
三元磷铝酸钙 ， 证实了在 Ｃ ａ Ｏ — Ａ １ Ｏ ， 一 Ｐ ０ 富铝区域存在有 良好水硬活性 的组成。之后，李嘉『 ２ ｌ 等通过向 Ｃ ａ Ｏ — Ａ １ ， ０ ， 一 Ｐ ， ０ 系统里面引入少量 Ｍ ｇ Ｏ 、Ｚ ｎ Ｏ，在 １ ４ ５ ０℃ 得到磷铝
今 后 的研 究 方 向及 发 展 应 用 前 景 进 行 了展 望 。
关 键词 ： 磷 铝酸 盐水 泥 ；混凝 土 ；复合 水 泥 ；纤维 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｑ１ ７ ２ ． ７ ４ ２ 文 献 标 志 码 ：Ａ
０ 前 言
目前大量使用的硅酸盐水泥存在如下一些缺点和不足：
保护环境的目的 ，实现水泥工业可持续发展，对国民经济 与社会发展具有重要意义。
为了降低能耗 ，科技工作者除了通过改进工艺和设备 外，还在水泥组成设计上积极寻找节能的途径 ，而高铝水
泥虽然早期强度较高，但其水化相转变导致强度倒缩 ，限
微量元素 Ｍ ｇ “、Ｆ ｅ ¨ 、Ｔ ｉ ４ ＋ 的加入可以提高磷铝酸盐
物为水化磷铝酸盐（ ｃ … Ａ Ｐ Ｈ ） 和水化磷酸盐（ ｃ — Ｐ — Ｈ ） 凝胶 、 铝胶（ Ａ Ｈ ． ） 以及相应的水化结晶相 ， 结构稳定 ，浆体具有早 强、高强且后期强度持续增长的特点。至此 ，磷铝酸盐水
泥基本形成。
提高传统硅酸盐水泥的性能，满足现代工程建设对水泥性 能的多功能、高性能的要求 ，并达到节约能源、节约资源、
外加剂可以调节磷铝酸盐水泥的凝结时间，改变水泥
水化加速期的长短 ，并且在外加剂作用下， ‘ 电位和电导 率之间存在很好的相关性 ，通过测试 ‘电位、Ｃ ａ 、［ Ａ １ ０ ４ ］ ｓ 一
离子溶出浓度可以预测水泥试体的早期强度［ ７ － ９ 】 。
２ 磷铝酸盐水泥的耐久性能研究
建筑物应用环境的日益复杂化对钢筋混凝土耐久性提
外界离子的侵入。
２ ０ １ ２ 年王卫仑等［ １ ６ ］ 在磷铝酸盐水泥浆体抗碳化性能
的研究中指出，在Ｃ Ｏ ， （ 质量分数 ）＞ ９ ０ ％、相对湿度为
（ ５ ０ ± ２ ） ％的情况下，经碳化的Ｐ Ａ Ｌ Ｃ 浆体强度相对稳定，
Baidu Nhomakorabea
２ ／ ２ ０ １ ４ 粉 煤灰
４ ３
据Ｉ ３ １ 。Ｃ ａ Ｏ — Ａ １ ， ０ ， 一 Ｐ ， ０ 一 Ｓ ｉ Ｏ ， 体系 中硫酸根离子的引人， 可以明显地提高磷铝酸盐水泥的后期强度和耐水性，并改 善Ｌ 相的孔结构［ ４ － ５ 】 ，另外，同硅酸盐水泥混凝土一样，石 灰石粉的掺人可以提高磷铝酸盐水泥的早期力学性能而对
对石灰石原料品质要求高 ，消耗 了大量优质石灰石资源； 同时，由于大量使用石灰石 ，产生 了大量的 Ｃ Ｏ ， 等废气 ，
环境污染严重 ；水化后期 ，硬化水泥浆体产生体积收缩 ， 造成收缩裂纹 ，影响水泥混凝土的稳定性与耐久性。因此 ，
酸盐富玻璃相水泥 ，降低了烧成温度。这种水泥以石灰石 、 磷灰石 、铝矾土等为主要原料 ，熟料以玻璃体为主 ，少量 晶相为三元磷铝酸盐化合物ｆ 命名为Ｌ 相，在 Ｘ Ｒ Ｄ中，其 ｄ 值分别为 ０ ． ３ ７ ５ ， ０ ． ２ ６ ４ ， ０ ． ２ １ ６ ｎ ｍ） 、Ｃ Ａ、Ｃ Ｐ ，其水化产
制了其在结构工程中的应用。近年来 ，科研人员开始另辟 蹊径 ，富玻璃相水泥作为研究的一个分支 ，有望克服高铝
水泥的缺点 ，最终成为结构材料，而磷铝酸盐水泥正是这
样一种水泥。
速率和形成量 、改善磷铝酸盐熟料的矿相组成和结构 ，降 低了熟料烧成温度 ，提高了浆体的本征强度。这也为缓减 水泥生产对原料 Ｍ ｇ ２ ＋ 含量严格控制的苛刻要求提供了试验依
李保 亮１ ，刘 志 强ｚ
（ １ ． 淮安市建筑工程检测 中心有 限公 司 ， 江苏 淮安 ２ ２ ３ ０ ０ １ ；２ ． 潍坊 山水 水泥 有限公司 ， 山东 潍坊 ２ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘
要 ： 综 述 了磷 铝酸 盐水 泥 的初 步理 论研 究 、耐 久性 、复合 水 泥及 纤维增 强磷 铝酸 盐水 泥等 的研 究现 状 ，并对其
文章 编号 ： １ ０ ０ ７ — ０ ４ ６ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ４ ３ — ０ ３
生 态建 材
磷铝酸盐水泥研究进展
Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ Ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ Ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ｏ ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ Ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
１ 磷铝酸盐水泥初步理论研究
１ ９ ９ ８ 年 ，济南大学李仕群１ １ ］ 等在研究 Ｃ ａ Ｏ — Ａ １ Ｏ 一 Ｐ ２ ０ 三元相图中 ｃ Ａ ， 一 Ｐ ， ０ 连线附近富铝区域组成的水硬活性
早期强度偏低 ，仅有 ２ ０ ～３ ０ Ｍ Ｐ ａ ，强度 尚需要进一步提 高 ；烧成温度高（ １ ４ ５ ０ ℃） ，电耗 、煤耗高 ；水泥熟料中
于后期强度无不利影响［ ６ １ 。
度高、水化产物难溶 ，因此，化学稳定性好，这是该硬化
浆 体在长期浸水的情况下具有良好耐水性的 内在原因。 Ｐ Ａ Ｌ Ｃ硬化浆体中水化产物颗粒间的粘结力强，结构致密 ， 且具有优异的孔结构 ，从而使硬化浆体能有效地抵抗水对 结构的浸蚀，降低水的扩散速度 ，这是该硬化浆体在长期 浸水的情况下具有良好耐水性的外在原因。 ２ ０ ０ ８年王伟等 研 究表明：Ｐ Ｌ Ａ Ｃ呈现优异的力学性 能和抗硫酸盐侵蚀 的能力。由于水化产物中同时存在的水 化磷铝酸盐凝胶及水化磷酸盐凝胶之间可以纵横交联形成 致密的网络结构 ，改进 Ｐ Ａ Ｌ Ｃ的物理性能 ，有效地阻止了
Ｃ ３ Ｓ的含量高 ，通常为 ５ ０ ％ 左右 ，有时甚至高达 ６ ０ ％，
时，在其所研制的磷铝酸盐水泥中，得到了新化合物一一
三元磷铝酸钙 ， 证实了在 Ｃ ａ Ｏ — Ａ １ Ｏ ， 一 Ｐ ０ 富铝区域存在有 良好水硬活性 的组成。之后，李嘉『 ２ ｌ 等通过向 Ｃ ａ Ｏ — Ａ １ ， ０ ， 一 Ｐ ， ０ 系统里面引入少量 Ｍ ｇ Ｏ 、Ｚ ｎ Ｏ，在 １ ４ ５ ０℃ 得到磷铝
今 后 的研 究 方 向及 发 展 应 用 前 景 进 行 了展 望 。
关 键词 ： 磷 铝酸 盐水 泥 ；混凝 土 ；复合 水 泥 ；纤维 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｑ１ ７ ２ ． ７ ４ ２ 文 献 标 志 码 ：Ａ
０ 前 言
目前大量使用的硅酸盐水泥存在如下一些缺点和不足：
保护环境的目的 ，实现水泥工业可持续发展，对国民经济 与社会发展具有重要意义。
为了降低能耗 ，科技工作者除了通过改进工艺和设备 外，还在水泥组成设计上积极寻找节能的途径 ，而高铝水
泥虽然早期强度较高，但其水化相转变导致强度倒缩 ，限
微量元素 Ｍ ｇ “、Ｆ ｅ ¨ 、Ｔ ｉ ４ ＋ 的加入可以提高磷铝酸盐
物为水化磷铝酸盐（ ｃ … Ａ Ｐ Ｈ ） 和水化磷酸盐（ ｃ — Ｐ — Ｈ ） 凝胶 、 铝胶（ Ａ Ｈ ． ） 以及相应的水化结晶相 ， 结构稳定 ，浆体具有早 强、高强且后期强度持续增长的特点。至此 ，磷铝酸盐水
泥基本形成。
提高传统硅酸盐水泥的性能，满足现代工程建设对水泥性 能的多功能、高性能的要求 ，并达到节约能源、节约资源、
外加剂可以调节磷铝酸盐水泥的凝结时间，改变水泥
水化加速期的长短 ，并且在外加剂作用下， ‘ 电位和电导 率之间存在很好的相关性 ，通过测试 ‘电位、Ｃ ａ 、［ Ａ １ ０ ４ ］ ｓ 一
离子溶出浓度可以预测水泥试体的早期强度［ ７ － ９ 】 。
２ 磷铝酸盐水泥的耐久性能研究
建筑物应用环境的日益复杂化对钢筋混凝土耐久性提
外界离子的侵入。
２ ０ １ ２ 年王卫仑等［ １ ６ ］ 在磷铝酸盐水泥浆体抗碳化性能
的研究中指出，在Ｃ Ｏ ， （ 质量分数 ）＞ ９ ０ ％、相对湿度为
（ ５ ０ ± ２ ） ％的情况下，经碳化的Ｐ Ａ Ｌ Ｃ 浆体强度相对稳定，
Baidu Nhomakorabea
２ ／ ２ ０ １ ４ 粉 煤灰
４ ３
据Ｉ ３ １ 。Ｃ ａ Ｏ — Ａ １ ， ０ ， 一 Ｐ ， ０ 一 Ｓ ｉ Ｏ ， 体系 中硫酸根离子的引人， 可以明显地提高磷铝酸盐水泥的后期强度和耐水性，并改 善Ｌ 相的孔结构［ ４ － ５ 】 ，另外，同硅酸盐水泥混凝土一样，石 灰石粉的掺人可以提高磷铝酸盐水泥的早期力学性能而对
对石灰石原料品质要求高 ，消耗 了大量优质石灰石资源； 同时，由于大量使用石灰石 ，产生 了大量的 Ｃ Ｏ ， 等废气 ，
环境污染严重 ；水化后期 ，硬化水泥浆体产生体积收缩 ， 造成收缩裂纹 ，影响水泥混凝土的稳定性与耐久性。因此 ，
酸盐富玻璃相水泥 ，降低了烧成温度。这种水泥以石灰石 、 磷灰石 、铝矾土等为主要原料 ，熟料以玻璃体为主 ，少量 晶相为三元磷铝酸盐化合物ｆ 命名为Ｌ 相，在 Ｘ Ｒ Ｄ中，其 ｄ 值分别为 ０ ． ３ ７ ５ ， ０ ． ２ ６ ４ ， ０ ． ２ １ ６ ｎ ｍ） 、Ｃ Ａ、Ｃ Ｐ ，其水化产