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磷酸镁水泥是一种快硬、早强的新型胶凝材料。与传统硅酸盐水泥相比,其具有凝结硬化快、早期强度高、体积稳定性好、耐磨性和抗冻性良好等优点,被广泛应用于一些土木结构工程的快速修补。但传统的磷酸镁水泥制备成本很高,限制了其在工程上大规模的使用。而镍铁渣作为一种冶金固体废弃物,镁含量较高,大多数被露天堆存或填埋处理,不仅会对周边生态环境构成潜在威胁,而且造成镁资源的浪费。因此,本文提出利用高镁含量镍铁渣制备镍铁渣基磷酸镁水泥材料。本论文首先对镍铁渣基本理化性质进行研究,分析利用其制备磷酸镁水泥的可行性。然后通过单因素优化实验,探讨镍铁渣与磷酸二氢铵质量比m(FS/ADP)、水胶比m(W/B)、外加剂MgO掺量m(M/FS)、缓凝剂硼酸掺量m(BA/FS)对材料力学性能能和工作性能的影响,找出制备磷酸镁水泥的最佳制备方案,并分析不同配比下磷酸镁水泥的物相组成和微观形貌,揭示镍铁渣基磷酸镁水泥的水化机理。此外,对最佳制备方案下的试样进行耐水性能和耐碱性能探究,并分析不同湿养护方式、不同水体浸泡环境以及不同质量分数的碱溶液浸泡条件下材料的物相组成和微观形貌变化。研究获得成果及结论如下:(1)镍铁渣主要化学组成为SiO2、MgO和Fe2O3,其中MgO含量高达32.88%以镁橄榄石(Mg2SiO4)存在。镍铁渣自身符合GB6566-2010所规定的作为建筑主体材料天然放射性核素要求。(2)镍铁渣基磷酸镁水泥最佳制备条件:在50℃恒温水浴反应8h条件下,m(FS/ADP)=4:1,m(M/FS)=4%,m(W/B)=0.17,m(BA/FS)=0.3%。此时试样 1d、3d、7d 和 28d 抗压强度达 32.6MPa、39.9MPa、48.7MPa 和 54.9MPa,凝结时间为 12min。(3)表征分析表明,镍铁渣基磷酸镁水泥的水化产物主要为鸟粪石,同时还有磷镁铵石;材料以水化凝胶和结晶为胶结料,将未反应的镍铁渣颗粒粘结、包裹,最终形成的高强硬化体。pH值是贯穿整个镍铁渣基磷酸镁水泥水化过程的重要因素,影响水化产物磷镁铵石和鸟粪石的形成。(4)镍铁渣及镍铁渣基磷酸镁水泥试样经不同pH浸取液浸出,结果表明,浸出液中总Cr的浸出浓度均未超出GB5085.3-2007规定的限值15mg/L,且镍铁渣基磷酸镁材料中Cr的浸出浓度显著低于原料镍铁渣,说明镍铁渣基磷酸镁材料对镍铁渣中的重金属有一定的固封效果,提高了镍铁渣的环境安全性能。(5)镍铁渣基磷酸镁水泥耐久性研究表明,在温度过高以及过于潮湿的环境下养护会影响材料的力学性能发展;在淡水和海水浸泡下材料强度发展较差,相较于淡水浸泡,海水浸泡下的试样强度损失更为严重。淡水浸泡和海水浸泡28d的试样强度保留率分别为87.4%和80.2%;材料浸泡在不同浓度NaOH的溶液中,试样抗压强度的损失率和质量损失率随浓度提高逐渐增大,其原因可能是因为材料中的水化产物鸟粪石与NaOH发生反应,生成了凝胶状的Mg(OH)2。