快硬磷酸鎂-鐵鋁酸鹽復(fù)合水泥的抗凍性研究

賈亮，奴麗艷木·夏甫開提，陳岑，郭健，包得祥

（1.蘭州理工大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅新發(fā)展城市開發(fā)建設(shè)運(yùn)營(yíng)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

磷酸鎂水泥（MPC）是由磷酸二氫鉀、過燒氧化鎂通過反應(yīng)得到一種新型無機(jī)膠凝材料［1-2］。MPC具有早期強(qiáng)度高、初凝時(shí)間快、與普通混凝土相容性好等優(yōu)點(diǎn)，被視為混凝土工程的良好快修快建材料［3］。

耐水性差、成本高、抗凍性不足是MPC用于北方地區(qū)冬季快修快建混凝土工程中面臨的主要難題［4］。Jia等［5-6］研究了MPC-FAC復(fù)合水泥的強(qiáng)度、耐水性及與舊混凝土的粘結(jié)性，發(fā)現(xiàn)FAC摻量恰當(dāng)時(shí)，MPC-FAC復(fù)合水泥具有快硬、快凝、強(qiáng)度高、耐水性好、與舊混凝土的粘結(jié)性好等優(yōu)點(diǎn)，且MPCFAC復(fù)合水泥的成本是MPC的一半。Zhang等［7］通過試驗(yàn)得出硫鋁酸鹽水泥（SAC）能提高磷酸鎂水泥的耐水性，而鐵鋁酸鹽水泥（FAC）屬于硫鋁酸鹽水泥系列，它與SAC的主要區(qū)別在于有更多鐵相。當(dāng)MPC和FAC混合后，主要的水化產(chǎn)物除鈣礬石（Ca6Al（SO4）3（OH）12·26H2O）外還有磷酸鎂水泥的水化產(chǎn)物K-鳥糞石（MgKPO4·6H2O）［8-9］。因此，根據(jù)前人的研究結(jié)果，MPC-FAC復(fù)合水泥具備早強(qiáng)、快硬、耐水等優(yōu)良品質(zhì)，但是否具備良好的抗凍特性需進(jìn)一步開展研究。

國(guó)內(nèi)外對(duì)MPC-FAC復(fù)合水泥抗凍性的研究尚未見到相關(guān)資料，筆者通過不同凍融循環(huán)次數(shù)后MPC-FAC試件的外觀形貌、質(zhì)量損失研究，從總體上判斷FAC的摻量對(duì)MPC抗凍性的影響；由抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)得出MPC-FAC試件凍融循環(huán)后的強(qiáng)度變化規(guī)律；采用壓汞試驗(yàn)、SEM-EDS測(cè)試從微觀角度分析各組試件凍融循環(huán)后孔隙率、微細(xì)觀形貌及元素的變化，探討FAC的摻入對(duì)MPC抗凍性改善的機(jī)理。研究結(jié)果為增強(qiáng)MPC的抗凍性提供了一種有效解決途徑，所得MPC-FAC復(fù)合水泥為北方地區(qū)冬季快修快建混凝土工程提供了一種經(jīng)濟(jì)性良好的新型無機(jī)膠凝材料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原材料

所用MPC由磷酸二氫鉀、過燒氧化鎂及硼砂按一定的比例混合制備而成；所用過燒氧化鎂（MgO，簡(jiǎn)寫為M）由菱鎂礦在1 700℃的窯爐中煅燒6 h后磨細(xì)而成的棕黃色粉末；所用磷酸二氫鉀（KH2PO4，簡(jiǎn)寫為KDP）為工業(yè)級(jí)、純度99%、易溶于水，是一種無味白色結(jié)晶粉末；磷酸鎂水泥凝結(jié)速度快，為保證試驗(yàn)的可操作性需加入緩凝劑，本研究選用白色粉末硼砂（Na2B4O7·10H2O，簡(jiǎn)寫為NBO）作為緩凝劑；采用FAC作為改性材料摻入磷酸鎂水泥中，研究FAC摻量對(duì)MPC性能的影響；所用標(biāo)準(zhǔn)砂礦物成分主要為SiO2（簡(jiǎn)寫為S）；拌合用水為自來水（簡(jiǎn)寫為W）。過燒MgO和FAC化學(xué)成分如表1所示。

表1 過燒MgO和FAC的化學(xué)成分Table 1 Chemical compositions of over-burning MgO and FAC

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 配合比及制備

汪宏濤［10］開展了磷酸鎂水泥砂漿的水膠比、膠砂比研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水膠比大于0.24后砂漿試件成型后會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象，這主要和磷酸鎂水泥中存在著大量較粗的氧化鎂顆粒有關(guān)；當(dāng)膠砂比為1∶3時(shí)磷酸鎂水泥水化反應(yīng)速度快導(dǎo)致試件很難成型，借鑒前人對(duì)磷酸鎂水泥水膠比和膠砂比的研究成果，配合比擬定中選擇水膠比為0.18、膠砂比為1∶1。凍融循環(huán)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試件配合比（質(zhì)量比）如表2所示。稱量MgO、KH2PO4、Na2B4O7·10H2O、FAC和砂依次倒入砂漿攪拌鍋內(nèi)，低速干拌30 s，而后加水高速攪拌90 s，將所拌復(fù)合砂漿倒入40 mm×40 mm×160 mm模具中充分振搗成型，靜置30 min脫模，而后將其放入濕度≥90%、溫度（20±2）℃的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28 d。

表2 配合比Table 2 Mix ratios

1.2.2 凍融循環(huán)

參考GB/T 50082—2009［11］對(duì)快硬磷酸鎂-鐵鋁酸鹽水泥砂漿試件進(jìn)行凍融試驗(yàn)，將養(yǎng)護(hù)好的試件置于清水（飲用水）中浸泡4 d至完全飽水狀態(tài)，而后取出并擦干其表面水分，放入盛有清水的橡膠套筒內(nèi)。為使試件充分凍融，設(shè)定凍融循環(huán)的最高溫度10℃、最低溫度-15℃，以凍5.5 h、融4.5 h為一完整循環(huán)。依次對(duì)各組配合比試件完成25、50、75及100次凍融循環(huán)后測(cè)量其面干質(zhì)量，抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及孔隙率。

1.2.3 抗壓和抗折強(qiáng)度測(cè)試

參 考GB/T 17671—1999［12］，采 用WDW-100D型微機(jī)控制電子式萬能試驗(yàn)機(jī)，以2.2～2.6 kN·s-1的加載速率進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，以0.04～0.06 kN·s-1的加載速率進(jìn)行抗折強(qiáng)度測(cè)試。以3個(gè)平行試件測(cè)試結(jié)果的平均值作為最終結(jié)果，當(dāng)單個(gè)平行試件測(cè)試值超出平均值±10%時(shí)，則剔除該數(shù)值后再取平均值作為強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果。n次凍融循環(huán)后試件的強(qiáng)度剩余率用式（1）～（2）計(jì)算。

式中：Kf為試件的抗折強(qiáng)度剩余率（%）；Rfn為凍融后試件的抗折強(qiáng)度（MPa）；Rf0為凍融前試件的抗折強(qiáng)度（MPa）。

式中：Kc為試件抗壓強(qiáng)度剩余率（%）；Rcn為凍融后試件的抗壓強(qiáng)度（MPa）；Rc0為凍融前試件的抗壓強(qiáng)度（MPa）。

1.2.4質(zhì)量損失率

依照GB/T 50082—2009［11］，從浸泡箱中取出不同凍融循環(huán)次數(shù)的試件，擦干表面水分，用天平稱量其面干質(zhì)量，n次凍融循環(huán)后每個(gè)試件的質(zhì)量損失率用式（3）計(jì)算。

式中：ΔWn為n次凍融循環(huán)后試件的質(zhì)量損失率（%）；W0為凍融前試件的飽和面干質(zhì)量（0.1 g）；Wn為n次凍融循環(huán)后試件的飽和面干質(zhì)量（0.1 g）。

1.2.5 孔隙率

將各個(gè)配合比、不同凍融次數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)試塊切片后，用臺(tái)式鉆孔儀鉆取直徑7 mm、長(zhǎng)20 mm的樣品，每組3個(gè)平行試樣，清理表面后放入Microtrac MRB型壓汞儀中，采用的最大壓力為30 000 psi，得出每個(gè)試樣的進(jìn)汞和退汞特征曲線、每一級(jí)壓力所對(duì)應(yīng)的孔容。利用Porowin軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，得到試樣的孔隙率。

1.2.6 電鏡掃描和能譜分析（SEM-EDS）測(cè)試

試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天后，取未凍融及凍融循環(huán)100次的代表性M0、M4組砂漿試件分別進(jìn)行SEMEDS測(cè)試，為避免擾動(dòng)從試件中部取試樣，清洗試樣表面附著物后浸入無水乙醇以終止水化，而后將其烘干，進(jìn)行噴金處理，最后用掃描電子顯微鏡觀測(cè)其微觀形貌并檢測(cè)元素組成。

2 結(jié)果與分析

2.1 表觀形貌特征

圖1為MPC和復(fù)合MPC-FAC砂漿試件在清水中凍融循環(huán)100次時(shí)的外觀形貌。可以觀察到，各組試件表面都有不同程度的細(xì)小孔洞，其中，基準(zhǔn)組M0試件表面孔洞最多、M4表面孔洞最少。此外，基準(zhǔn)組M0表面出現(xiàn)明顯的裂縫、邊角有輕微剝落，而摻有FAC的各組試件表面及邊角完整性較好。可見，改性后的M1～M5試件在凍融循環(huán)后，其完整性均優(yōu)于M0基準(zhǔn)組試件。這是由于FAC的摻入促進(jìn)了水化反應(yīng)，從而有效改善試件內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了試件的抗凍性能。

圖1 試件在凍融循環(huán)100次時(shí)的外觀形貌Fig.1 Appearance of the specimens after 100 freeze-thaw cycles

2.2 質(zhì)量損失

圖2為MPC和復(fù)合MPC-FAC砂漿試件在清水中凍融循環(huán)不同次數(shù)時(shí)質(zhì)量損失變化情況。可以看出，隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加砂漿試件的質(zhì)量損失率同步上升，但凍融循環(huán)100次后所有的試件均未達(dá)到凍融破壞標(biāo)準(zhǔn)，說明MPC-FAC砂漿試件具有良好的抗凍性。凍融循環(huán)100次后，M0、M1、M2、M3、M4、M5組試件的質(zhì)量分別減小了0.82%、0.66%、0.59%、0.49%、0.40%、0.52%，說明隨著FAC摻量的增加MPC-FAC砂漿試件凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失先逐步減小，當(dāng)FAC代替MPC中MgO的比例為40%時(shí)（M4組配合比）質(zhì)量損失最小，隨后隨著FAC摻量的增加到50%時(shí)質(zhì)量損失又變大。相比M0，摻入FAC后的MPC-FAC試件質(zhì)量損失減少了19.5%～51.2%，說明摻加FAC可以有效降低MPC-FAC試件在凍融過程中的質(zhì)量損失，從而改善MPC-FAC試件的抗凍性，且FAC摻量為30%～40%時(shí)抗凍性能更佳。

圖2 不同凍融循環(huán)次數(shù)后試件的質(zhì)量損失率Fig.2 Mass loss rate of the mortar specimens after freeze-thaw cycles

質(zhì)量損失率是反映水泥抗凍性的重要指標(biāo)，M1～M5組配合比復(fù)合水泥砂漿的抗凍性均優(yōu)于基準(zhǔn)測(cè)試組M0，且隨著FAC摻量的增加，MPC-FAC復(fù)合水泥砂漿的質(zhì)量損失呈現(xiàn)不同程度的變化。試件的質(zhì)量損失主要原因?yàn)榻菰谒械脑嚰肿舆M(jìn)入試件孔隙內(nèi)使水化產(chǎn)物逐漸水解，另外水結(jié)冰后產(chǎn)生膨脹應(yīng)力作用在基體內(nèi)部孔壁上，使原有小氣孔結(jié)構(gòu)逐漸變大，造成水化產(chǎn)物的進(jìn)一步水解，從而導(dǎo)致試件的質(zhì)量損失率不斷增加［13］。

2.3 抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度

從圖3可知，各配合比試件凍融循環(huán)前，其強(qiáng)度隨FAC摻量的增加先上升后迅速降低，且當(dāng)FAC摻量達(dá)到40%時(shí)試件的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均達(dá)到最高。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的MPC-FAC復(fù)合水泥砂漿試件的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度最大值分別為56.75 MPa和8.86 MPa，較同齡期MPC的強(qiáng)度分別提高了1.58倍1.36倍，可見標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下FAC的摻加對(duì)MPC強(qiáng)度提升效果顯著。

圖3 不同凍融循環(huán)次數(shù)后試件的強(qiáng)度Fig.3 Strength of the mortar specimens after different freeze-thaw cycles

從圖3（a）知，隨凍融次數(shù)的增加，各配合比試件的抗壓強(qiáng)度先緩慢增長(zhǎng)，到某一峰值后逐漸下降。相同凍融循環(huán)次數(shù)，MPC-FAC復(fù)合水泥砂漿試件的抗壓強(qiáng)度均高于MPC砂漿，且FAC摻量為30%～40%時(shí)MPC-FAC復(fù)合水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值。凍融循環(huán)100次后，M0、M1、M2、M3、M4和M5組配合比砂漿的抗壓強(qiáng)度分別為29.25、38.37、40.84、46.15、47.27 MPa和34.89 MPa，其抗壓強(qiáng)度剩余率為82.96%、88.51%、85.85%、87.80%、93.94%和89.84%。從圖3（b）知，各配合比試件的抗折強(qiáng)度變化趨勢(shì)與抗壓強(qiáng)度相似，皆隨凍融次數(shù)的增加先增高后逐漸下降。凍融循環(huán)25次后，試件的抗折強(qiáng)度達(dá)到最大，分別為6.95、7.90、8.30、9.29、8.94 MPa和7.54 MPa，且FAC摻量為30%～40%時(shí)MPC-FAC試件的抗折強(qiáng)度達(dá)到最大。凍融循環(huán)100次后，M3和M4組配合比試件的抗折強(qiáng)度分別為7.39 MPa和7.62 MPa，其抗折強(qiáng)度剩余率為84.10%和89.12%，高于基準(zhǔn)測(cè)試組M0試件的抗折強(qiáng)度剩余率。

綜上，凍融循環(huán)100次后MPC-FAC復(fù)合水泥砂漿試件的抗壓、抗折強(qiáng)度均高于MPC試件（M0），且FAC的摻量為30%～40%時(shí)復(fù)合水泥砂漿試件凍融后強(qiáng)度最高。這歸因于FAC的摻入促使水化反應(yīng)加劇，產(chǎn)生大量的K-鳥糞石和鈣礬石晶體填充在MPC基體中增加了試件的致密性從而提高了抗凍性［6］。這種水化反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天后仍在進(jìn)行，在凍融循環(huán)初期水化反應(yīng)對(duì)強(qiáng)度提升大于凍融作用對(duì)強(qiáng)度的削減，因此在凍融循環(huán)完成25次時(shí)試件的強(qiáng)度達(dá)到了峰值，隨著凍融循環(huán)的進(jìn)行，水化反應(yīng)逐漸減弱，二者對(duì)強(qiáng)度的影響發(fā)生逆轉(zhuǎn)，使強(qiáng)度逐漸降低。凍融循環(huán)對(duì)砂漿強(qiáng)度的削減機(jī)理為0℃以下試件孔隙中部分未凍水發(fā)生遷移產(chǎn)生滲透壓力，部分水結(jié)冰膨脹產(chǎn)生冰結(jié)晶壓力，導(dǎo)致砂漿內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，隨凍融次數(shù)的增加砂漿內(nèi)應(yīng)力過大導(dǎo)致試件出現(xiàn)裂縫，試件結(jié)構(gòu)逐步破壞，試件強(qiáng)度逐漸降低［14］。

2.4 孔隙率

從圖4可知，隨凍融次數(shù)的增加試件的孔隙率均呈增大趨勢(shì)，各組試件孔隙率從大到小的排序依次為M0、M1、M2、M5、M3、M4，相同凍融循環(huán)次數(shù)后M0試件的孔隙率最大、FAC摻量40%時(shí)的M4試件的孔隙率最小。

圖4 不同凍融循環(huán)次數(shù)后試件的孔隙率Fig.4 Porosity of the mortar specimens after different freeze-thaw cycles

這說明FAC摻量對(duì)凍融循環(huán)后試件的孔隙率產(chǎn)生關(guān)鍵影響，具體表現(xiàn)為隨FAC摻量的增加試件的孔隙率先減小后增大，當(dāng)FAC摻量達(dá)到40%時(shí)復(fù)合水泥砂漿試件的孔隙率最小。復(fù)合水泥砂漿試件凍融循環(huán)100次后最小的孔隙率為8.28%（M4組），較其他研究所得相同凍融次數(shù)的普通硅酸鹽水泥砂漿孔隙率17.62%［14］減少了53%，這仍歸因于FAC的摻加大大提高了MPC-FAC試件的密實(shí)度。另外，隨著凍融循壞次數(shù)的增加，各組試件的孔隙率呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)。凍融前基準(zhǔn)組M0的初始孔隙率為10.18%，經(jīng)100次凍融循環(huán)后孔隙率達(dá)到11.97%，增長(zhǎng)了17.51%；摻加FAC后MPC-FAC各組試件的孔隙率均小于基準(zhǔn)組M0，其中，摻量為40%的M4試件孔隙率最小，其初始孔隙率為7.35%，經(jīng)100次凍融循環(huán)后孔隙率達(dá)到8.28%，增長(zhǎng)了12.65%。凍融過程中試件遭受破壞主要?dú)w咎于兩個(gè)因素：一是部分水結(jié)冰產(chǎn)生的凍脹力，二是0℃以下試件孔隙中部分未凍水發(fā)生遷移產(chǎn)生滲透壓力，并且未凍水遷移滲透會(huì)使毛細(xì)孔中冰的體積不斷增大，從而形成更大的膨脹應(yīng)力。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的不斷增加，基體內(nèi)部微裂紋不斷累積，基體微觀結(jié)構(gòu)破壞程度逐步加劇，試件內(nèi)部部分水化產(chǎn)物不斷流失，從而使孔隙率增大，導(dǎo)致試件強(qiáng)度逐步降低。

結(jié)合砂漿試件的強(qiáng)度和孔隙率測(cè)試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)不同的凍融循環(huán)次數(shù)下M4的孔隙率始終顯著低于M3，但凍融次數(shù)較少時(shí)M3的力學(xué)強(qiáng)度更好。分析其原因主要?dú)w咎于兩方面：第一，M4試件各組分之間的比例使其顆粒級(jí)配達(dá)到最優(yōu)，得到M4的孔隙率最小；第二，根據(jù)Yang等［15］、Jia等［5］的研究結(jié)果，當(dāng)FAC代替MgO的數(shù)量接近40%時(shí)，由于參與反應(yīng)的堿性組分不夠，沒有足夠的水化產(chǎn)物進(jìn)行膠結(jié)，導(dǎo)致強(qiáng)度突然下降。因此，在凍融循環(huán)前期，雖然M4試件的孔隙率小于M3試件，但其強(qiáng)度卻低于M3試件的強(qiáng)度。當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)超過25次后，M3試件因其孔隙率大、內(nèi)部自由水較多，在凍融循環(huán)過程中受到較大的凍脹應(yīng)力，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞程度較嚴(yán)重，從而其強(qiáng)度下降幅度大于M4試件。因此凍融循環(huán)后期，M4試件強(qiáng)度高于M3試件。

2.5 SEM-EDS測(cè)試結(jié)果

由圖5（a）可見，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天的M0組砂漿基體中以棱柱狀晶體為主，晶體的結(jié)晶程度高、成簇疊加在一起且被大量的顆粒狀物質(zhì)包圍。由圖5（b）可見，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天凍融循環(huán)100次后M0基體中的晶體大量溶解，大尺寸晶體在水的溶蝕和凍融循環(huán)作用下形成小尺寸針棒狀交錯(cuò)排列的晶體，而表面所包圍的顆粒狀物質(zhì)增多。為分析M0凍融循環(huán)前后的物質(zhì)成分，對(duì)區(qū)域1和區(qū)域2進(jìn)行了EDS分析（表3）。結(jié)果表明，區(qū)域1富含C、O、Mg、P、K和Si元素，對(duì)應(yīng)原子百分比分別為23.04%、47.64%、11.06%、6.81%、10.31%和1.14%，K、Mg原子個(gè)數(shù)比接近1∶1，接近K-鳥糞石的摩爾理論值；區(qū)域2富含C、O、P、Si和少量的Mg、K元素，可見，M0由于凍融循環(huán)過程中，MPC水化體中膠凝材料K-鳥糞石部分溶解，試樣內(nèi)部留下大量空隙，導(dǎo)致砂漿的抗凍性能較差，這與前人的研究結(jié)果一致［16-17］。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天M0和M4試件凍融循環(huán)前后的SEM圖Fig.5 SEM images of M0 and M4 samples before and after freeze-thaw cycles after 28 days of standard curing

表3 M0和M4試樣中相應(yīng)區(qū)域的EDS結(jié)果Table 3 EDS results of corresponding areas in M0 and M4 samples

由圖5（c）可知，標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)28天M4組砂漿基體中以塊狀晶體為主，較同測(cè)試條件的M0試件微觀結(jié)構(gòu)更為致密、表面平整，外覆球形顆粒狀晶體簇。從圖5（d）可以看出，M4組砂漿凍融循環(huán)100次后基體碎裂，應(yīng)為冰膨脹應(yīng)力所致，表面覆蓋的顆粒狀和絮狀物質(zhì)增多。對(duì)區(qū)域3、4進(jìn)行EDS測(cè)試，結(jié)果如表3所示，得到區(qū)域3、4富含區(qū)域1、2共有元素C、O等外，還有一定數(shù)量的Ca、Fe、Al等FAC的主要構(gòu)成元素，可見顆粒狀、絮狀填充物均為FAC的水化產(chǎn)物，這與Jia等［5］的研究結(jié)果一致。此外，圖5（d）中基體表面所覆蓋的顆粒狀及絮狀物質(zhì)多于圖5（b）中基體表面所覆蓋的物質(zhì)。綜上，F(xiàn)AC的加入能夠填充MPC水化體內(nèi)部孔隙，形成更加致密，整體性更高的基體，凍融循環(huán)主要溶蝕破壞已生成基體而導(dǎo)致強(qiáng)度降低，并未明顯抑制水化反應(yīng)的進(jìn)行。因此，即使在凍融循環(huán)過程中，MPCFAC中水化反應(yīng)仍強(qiáng)于MPC中水化反應(yīng)。

3 結(jié)論

通過對(duì)磷酸鎂水泥、磷酸鎂-鐵鋁酸鹽復(fù)合水泥的抗凍性試驗(yàn)研究，得出的主要結(jié)論有：

（1）磷酸鎂水泥制備中用鐵鋁酸鹽水泥代替部分過燒氧化鎂制備出快硬磷酸鎂水泥-鐵鋁酸鹽復(fù)合水泥，該復(fù)合水泥為北方嚴(yán)寒地區(qū)冬季快修快建混凝土工程提供了一種成本較低、抗凍性良好的新型無機(jī)膠凝材料。

（2）當(dāng)鐵鋁酸鹽水泥代替過燒氧化鎂的數(shù)量在30%～40%，所得磷酸鎂-鐵鋁酸鹽復(fù)合水泥砂漿凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率最小、強(qiáng)度剩余率最高、孔隙率最小，因而得出該配合比的磷酸鎂-鐵鋁酸鹽復(fù)合水泥具有最好的抗凍性。

（3）由SEM-EDS測(cè)試結(jié)果可知磷酸鎂水泥砂漿凍融循環(huán)后，水化體中的膠凝材料K-鳥糞石部分溶解，試件整體結(jié)構(gòu)疏松，晶體間存在大量間隙；加入鐵鋁酸鹽水泥使得磷酸鎂-鐵鋁酸鹽復(fù)合水泥水化生成大量晶體填充于水化體內(nèi)部，無定形水化產(chǎn)物對(duì)其強(qiáng)度有一定補(bǔ)償作用，磷酸鎂-鐵鋁酸鹽復(fù)合水泥獲得較高的界面密實(shí)度，使得抗凍性能得到了顯著增強(qiáng)。