■孙一凡镁质胶凝材料是响应国家“双碳”战略发展新型低碳胶凝材料的重要组成部分，可细分为磷酸镁水泥、氯氧镁水泥、硫氧镁水泥和硅酸镁水泥等几类，具有优异的保温隔热、防火防潮、轻质抗震、高强耐久、无毒无排放的性能，已广泛应用于土木建筑、钢铁冶金、国防军工等领域。
近期，在由湖南大学教授史才军发起的2023《先进土木材料进展》公开课中，由重庆大学教授钱觉时、南京航空航天大学教授余红发主讲的“镁质胶凝材料”吸引了诸多土木工程人的关注。
为进一步提高大家对镁质胶凝材料的理解，中国建材工业出版社“建设科技直播”收集了若干问题，邀请钱觉时教授为大家答疑解惑。
问：请问磷酸镁水泥在泡沫混凝土制备方面是否有应用意义，能不能与矿物掺和料一起制备泡沫混凝土？有什么优势和缺点？钱觉时：可以用于制备泡沫混凝土，这方面的研究结果已有比较多的报道，总体来看其强度密度比相对较高，加入矿物掺和料或者其他填充组分都可行。
从保温角度来看，保温效果较差，因为导热系数相对比较高，但是硬化快，气泡稳定性比较容易控制，生产效率高，在有些方面应用可以发挥凝结硬化快的特点。
但如果只是用这种泡沫混凝土作为保温材料，从目前来看没有很好发挥磷酸镁材料的优势，而且磷酸镁材料的价格还是比较高的。
问：偏高岭土对磷酸镁是否有缓凝作用？机理是什么？钱觉时：有缓凝作用，可以降低反应温度，对于钾盐体系可能更好一些，铵盐缓凝效果要差一些。
如果应用时凝结时间受限，建议从工艺上进行调整，不要沿用传统硅酸盐水泥或者普通混凝土的做法。
问：请问有没有研究过氧化镁、磷酸一氢钾和硅灰体系，该体系能否算得上很好的磷酸镁水泥中的一类？钱觉时：我们课题组曾做过碱式磷酸盐与氧化镁体系，凝结时间很长，强度不高，不太符合磷酸镁材料超早强的特征，所以未深入研究。
磷酸镁材料配制时采用粉煤灰等掺和料很早就有研究，包括我们课题组的工作，硅灰也有使用，都能一定程度上起到积极作用。
其实“氧化镁+硅灰”体系属于水化硅酸镁体系，已有比较多的研究结果，再加入一些磷酸盐也是有明显的效果，这类材料也属于镁质胶凝材料范围。
有关结果可以参考去年在《Construction and Building Materials》上发表的论文《Performance of magnesium silicate hydrate cement modified with dipotassium hydrogen phosphate》。
氧化镁、磷酸一氢钾和硅灰体系有研究者做过，听说效果很好，是否有公开文章发表暂不清楚。
另外，这个体系的特质需要大家关注，因为仅从强度来看难以与硅酸盐水泥体系相比，主要是原材料的价格太高。
问：请问哪些固废含有大量的氧化镁？这些氧化镁是否也可以利用，激发其活性强度？钱觉时：据我们目前了解到的情况，有硼泥、盐湖提锂废渣，废弃耐火砖等都含有氧化镁，理论上这些氧化镁都可以用于作为镁质胶凝材料的原材料，但请一定注意，可以利用的部分是以游离氧化镁或者氢氧化镁形式存在的。
问：镁质水泥没有大规模推广的主要难题是什么？钱觉时：镁质胶凝材料大规模推广的难题还是价格和应用场所。
通常生产技术条件下每吨水泥应该是硅酸盐水泥的10倍左右，甚至更高。
另外，如果能用于硅酸盐水泥或者其他胶凝材料能使用的场所，就不要考虑使用镁质胶凝材料。
所有镁质胶凝材料都不是为了代替硅酸盐水泥的，它具有很多硅酸盐水泥所没有的特性，需要根据其特点选择应用场所。
因此，镁质胶凝材料推广应用还需要加强使用者的熟悉程度和有关技术人员对材料的理解。
问：目前关注改善磷酸镁水泥耐水性的比较多，请问可能使磷酸镁水泥达到防水的效果吗？钱觉时：防水与耐水两者概念不尽相同。
因为磷酸镁材料收缩较小，在场所使用能起到一定的防水效果，但不能代替防水材料，特别是以沥青等有机材料为代表的防水材料。
实际工程应用（有长达10年以上的）并没有发现存在磷酸镁材料的耐水性问题，可能是实验室条件下，还有就是用水量不太合理，有关理论用水量请参考我们在《硅酸盐学报》上发表的一篇综述性文章《磷酸镁水泥的研究进展与应用》。
问：提高磷酸镁水泥耐水性的手段有哪些？软化系数可以做到多少？钱觉时：合理控制用水量与合适的镁磷比，就不应该存在耐水性的问题。
对于软化系数，这个指标不太适合评价磷酸镁材料的耐水性。
我们现在所指的磷酸镁耐水性测试方法为，将一组试件长期放置空气中，一组长期放置水中，分别测定强度变化，发现磷酸镁水泥在水中的强度发展要低于空气中的。
当然也有将试件放置在空气中一段时间后再放置水中测强度随龄期变化，发现强度有逐渐降低的。
无论哪种方式，放置时间比较长，而不是指我们通常软化系数测定时的饱水后的抗压强度。
磷酸镁耐水性测试时会发现，个别试件会出现放置在水中后强度迅速下降的情况，这可能是膨胀破坏（配合比存在问题）导致的，我们课题组在研究中有个别现象，但非常少见。
问：镁系水泥在实际工程应用中如何进行工程质量控制？镁系水泥工程应用制品的耐久性有数据吗？钱觉时：我觉得此问题非常重要，需要积累经验，制定有关应用技术规程。
进行工程质量控制主要还是取决于工程应用时技术人员对镁质胶凝材料的理解和对一些新的工艺采用。
有关镁质胶凝材料的耐久性数据不多，但氯氧镁水泥应用的历史较长，除泛卤外其他性能应该都能满足工程要求。
磷酸镁材料工程应用最长有20余年，我们课题组有监测的已有10年，从目前情况来看都未发现耐久性问题。
这方面工作希望大家共同努力。
问：机场中大面积推广磷酸镁水泥修补可能存在什么后期问题？钱觉时：机场中应用磷酸镁水泥也不可能是大面积应用。
如果说机场跑道或者其他位置的翻修没有时间要求情况下，建议选择硅酸盐水泥。
但是一般情况下，机场投入使用后，通常不太可能容许占用比较长时间翻修，属于抢修，这些情况在高铁、高速公路、城市主干道、地铁等都会遇到，即所谓的“窗口期”，大多不足5小时。
如果进行这些场所的修补，包括前期的清理和后期保证通行或者运行的时间，那么留给修补材料强度满足要求的时间通常不超过2小时，如果修补的工作量比较大，最后修补的材料甚至需要在1小时内就能达到需要的强度。
在这种情况下，夏季采用其他类型无机材料通过多种手段勉强能达到，但是如果是冬季，则只有磷酸镁材料才能满足，而且是非常容易满足要求，且无需采用特殊的技术手段。
后期存在的问题还是有开裂，特别是修补材料与原有的基体的结合界面，但有些情况下并不影响使用。
本文原载于《中国建材报》11月27日3版责编：丁涛监审：王翌