磷酸镁水泥(MPC)是由重烧氧化镁(Mg O)和酸式磷酸盐反应生成的新型胶凝材料,根据磷酸盐种类的不同分为磷酸铵镁水泥(MAPC)和磷酸钾镁水泥(MKPC)。MPC力学性能优异,但水化热高、价格高和水稳定性差等问题限制了其应用。矿物掺合料不仅能够降低MPC的成本,而且改变了MPC的水化过程和水化产物,从而改善其力学性能和耐水性。赤泥是铝土矿中提炼Al₂O₃后排出的工业固体废物,具有较强的碱性致使其利用率较低。本课题通过预处理赤泥部分取代重烧Mg O和NH₄H₂PO₄或KH₂PO₄,分别制备出赤泥MAPC和赤泥MKPC,系统研究赤泥掺量变化对其流动性、力学性能、耐水性、凝结时间、水化温度、水化热的影响,并通过XRD、SEM和水化反应热力学分析,研究赤泥MPC的水化产物组成、形貌和水化硬化过程随赤泥掺量的变化规律和影响机理。通过上述试验研究和理论分析,得到以下结论:(1)赤泥预处理工艺和机理研究:通过过量的NH₄H₂PO₄或KH₂PO₄对赤泥进行预处理,赤泥出现了明显的Na H₂PO₄衍射峰,可溶性钾、钠离子含量和活性指数得到不同程度的提高。(2)赤泥MPC物理力学性能研究:在MAPC基准组试验确定M/P和W/C的基础上,调整预处理赤泥的掺量。MAPC与MKPC的流动性均随着赤泥掺量增加而降低;MAPC力学性能呈现先下降后上升的趋势,在赤泥掺量为30%时达到64.3MPa为基准组的92.7%,耐水性随着赤泥掺量先上升后下降;MKPC的力学性能随着赤泥掺量的增加呈现先上升后下降的趋势,在10%掺量时抗压强度达到47.8MPa,较基准MKPC提高2.3MPa,耐水性随着赤泥掺量增加持续上升;赤泥MAPC的力学性能高于MKPC,耐水性低于MKPC。(3)赤泥MPC水化过程和机理研究:赤泥MAPC凝结时间随着赤泥的掺入先下降后上升,10%赤泥掺量时水化峰值温度比基准组高,赤泥掺量增加峰值温度逐步下降;赤泥MKPC的凝结时间随着赤泥掺量的增加而延长,水化温度和放热量随着赤泥增加而降低,赤泥掺量较低时,热力学分析的理论值与实测值接近,掺量增加体系中Na H₂PO₄含量提高,导致其水化热实测值与理论值差距较大;XRD分析显示,赤泥MPC各龄期的主要矿物组成均为未水化Mg O和鸟粪石,没有明显的赤泥水化产物的衍射峰;随着水化龄期的增长鸟粪石的特征峰强度小幅提高,随着赤泥掺量的提高Mg O衍射峰逐渐减弱;SEM分析显示硬化MPC以未水化Mg O为基体,鸟粪石的结晶度随龄期的增长而提高,由微细短柱晶体生长为结晶完善的柱状晶体;随着赤泥掺量增加,MPC中鸟粪石的结晶度显著降低,密实度提高。