磷酸鹽水泥用于修補(bǔ)橋梁伸縮縫的可行性研究

摘要：為驗(yàn)證磷酸鹽水泥（Magnesium Phosphate Cement，MPC）在橋梁伸縮縫修復(fù)中的可行性，通過(guò)MPC快硬高強(qiáng)砂漿的凝結(jié)時(shí)間、力學(xué)性能來(lái)評(píng)估其工作性能，通過(guò)壓汞法檢測(cè)MPC砂漿的孔隙結(jié)構(gòu)，同時(shí)進(jìn)行快速氯離子滲透試驗(yàn)，評(píng)估其耐久性。結(jié)果表明，MPC砂漿的抗壓強(qiáng)度在12 h內(nèi)達(dá)到最大值。其中，重?zé)趸V與磷酸二氫鉀的質(zhì)量比為4.0時(shí)，MPC砂漿的最大抗壓強(qiáng)度為31.4 MPa，而普通硅酸鹽水泥（Ordinary Portland Cement，OPC）制備的砂漿為4.2 MPa。同時(shí)，MPC砂漿與修補(bǔ)面的黏結(jié)性能更好，其拉伸黏結(jié)強(qiáng)度和彎曲黏結(jié)強(qiáng)度更高，分別為1.9 MPa和1.7 MPa，而OPC砂漿分別為1.5 MPa和

1.2 MPa。除此以外，MPC快硬高強(qiáng)砂漿孔隙類型以空氣孔隙為主，而不是毛細(xì)孔隙，因此相比OPC砂漿，MPC砂漿在電通量試驗(yàn)中表現(xiàn)出較低的滲透性。實(shí)際工程應(yīng)用表明，MPC配制的快硬高強(qiáng)修補(bǔ)材料優(yōu)于OPC配制的修補(bǔ)材料。

關(guān)鍵詞：磷酸鹽水泥（MPC）；伸縮縫；力學(xué)性能；耐久性；修補(bǔ)材料

中圖分類號(hào)：TU525.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）05-00-08

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.05.004

Feasibility study on using magnesium phosphate cement for repairing bridge expansion joints

LI Changhui1， GUO Baolin2， DUAN Meidong1， LIU Shuai2

（1. Shandong Hi-speed Co.， Ltd.; 2. Shandong Academy of Transportation Sciences， Jinan 250000， China）

Abstract： In order to verify the feasibility of Magnesium Phosphate Cement （MPC） in bridge expansion joint repair， its working performance is evaluated by the setting time and mechanical properties of MPC fast hardening high-strength mortar， and the pore structure of MPC mortar is detected by mercury intrusion method， and rapid chloride ion penetration test is conducted to evaluate its durability. The results indicate that the compressive strength of MPC mortar reaches its maximum value within 12 h. Among them， when the mass ratio of calcined magnesium oxide to potassium dihydrogen phosphate is 4.0， the maximum compressive strength of MPC mortar is 31.4 MPa， while the mortar prepared with Ordinary Portland Cement （OPC） is 4.2 MPa. At the same time， MPC mortar has better bonding performance with the repair surface， with higher tensile bonding strength and bending bonding strength of 1.9 MPa and 1.7 MPa， respectively， while OPC mortar has 1.5 MPa and 1.2 MPa， respectively. In addition， the pore type of MPC fast hardening high-strength mortar is mainly air pores， rather than capillary pores， therefore， compared to OPC mortar， MPC mortar shows lower permeability in electrical flux tests. Practical engineering applications have shown that the fast hardening and high-strength repair material prepared by MPC is superior to the repair material prepared by OPC.

Keywords： Magnesium Phosphate Cement （MPC）; expansion joints; mechanical properties; durability; repair materials

橋梁伸縮縫混凝土在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)反復(fù)損壞的現(xiàn)象，而造成損壞的原因多樣。橋梁伸縮縫是一個(gè)長(zhǎng)梁形狀的構(gòu)筑物，因此混凝土順橋梁方向產(chǎn)生裂縫的概率大。另外，接縫處的鋼筋混凝土、鋼板、瀝青混合料三者彈性模量差異很大，而常規(guī)混凝土的彈性模量又難以與其匹配，使用過(guò)程中容易產(chǎn)生破壞。伸縮縫是公路橋梁工程中最后澆筑的混凝土構(gòu)筑物，因此無(wú)法確保原材料和施工質(zhì)量控制的一致性。同時(shí)，伸縮縫的混凝土用量較少且分布分散，難以確保養(yǎng)護(hù)得當(dāng)。除此之外，在長(zhǎng)期服役過(guò)程中，橋梁伸縮縫混凝土頂面會(huì)不斷承受車輪摩擦、沖擊和振動(dòng)，在重載作用下，輪載會(huì)將伸縮縫混凝土折斷，隨后發(fā)生局部破裂。但是，橋梁伸縮裝置多處于市政或高速公路節(jié)點(diǎn)路段，無(wú)法長(zhǎng)期封閉交通養(yǎng)護(hù)。受限于橋梁伸縮縫的維修時(shí)間，必須采用可快速形成強(qiáng)度、恢復(fù)交通的修補(bǔ)材料。

目前，用于橋梁伸縮縫修復(fù)的快速硬化材料類型多樣，如環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚合物膠乳、聚醋酸乙烯酯、各種水泥基無(wú)機(jī)黏合劑[1]、鋁酸鈣水泥[2]、堿激發(fā)水泥[3]和普通硅酸鹽水泥（Ordinary Portland Cement，OPC）[4-5]等。盡管以上修補(bǔ)材料在組分上具有親和性，但基于純水泥的修復(fù)材料缺點(diǎn)非常明顯，如硬化時(shí)間慢、抗拉強(qiáng)度和黏結(jié)強(qiáng)度低等。此外，以上特性也使它們不適用于修復(fù)薄截面[6]。因此，普通水泥或混合水泥應(yīng)與骨料、纖維和其他添加劑混合，以達(dá)到橋梁伸縮縫修復(fù)工程所需的性能[7]。磷酸鹽水泥（Magnesium Phosphate Cement，MPC）具有凝結(jié)時(shí)間短、低收縮和良好黏結(jié)能力等特點(diǎn)，近年來(lái)，作為橋梁伸縮縫結(jié)構(gòu)的修復(fù)材料，其吸引越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注[8-11]。Donahue等[12]研究粉煤灰﹑偏高嶺土及造紙廢渣對(duì)磷酸鎂水泥性能的影響﹐發(fā)現(xiàn)粉煤灰﹑偏高嶺土及造紙廢渣能夠顯著提高磷酸鎂水泥的黏結(jié)強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性。楊全兵等[13]采用粉煤灰來(lái)提升磷酸鹽水泥砂漿流動(dòng)度及其黏結(jié)力，發(fā)現(xiàn)粉煤灰能夠顯著提高磷酸鹽砂漿的工作性能和成型性能。Hou等[14]發(fā)現(xiàn)磷酸鎂水泥與混凝土具有良好的相容性，能夠取代環(huán)氧樹脂作為混凝土修補(bǔ)增強(qiáng)材料，并且其成本較低，顯著拓展磷酸鎂水泥的應(yīng)用前景。常遠(yuǎn)等[15]發(fā)現(xiàn)，粒徑30 μm以下的MgO顆粒決定磷酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間。Li等[16]采用（NH4）2HPO4和K2HPO4來(lái)制備磷酸鎂水泥膠凝材料，發(fā)現(xiàn)磷酸鎂水泥的凝結(jié)時(shí)間與其質(zhì)量比相關(guān)，質(zhì)量比變小，凝結(jié)時(shí)間會(huì)增加，其漿體酸性會(huì)減弱。薛明等[17]通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，磷酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間與鎂磷比和水膠比相關(guān)，鎂磷比增大和水膠比減小，會(huì)降低磷酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間。高瑞[18]研究硼砂、硼酸、三乙醇胺和三聚磷酸鈉對(duì)磷酸鹽水泥凝結(jié)性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)硼砂、硼酸對(duì)磷酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間影響顯著，當(dāng)硼酸與硼砂按1∶1的配比復(fù)摻時(shí)，磷酸鹽水泥凝結(jié)時(shí)間隨摻量的增加而延長(zhǎng)。李國(guó)新等[19]發(fā)現(xiàn)，粉煤灰和石粉混合能夠顯著降低磷酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間。Klammert等[20]發(fā)現(xiàn)，提高養(yǎng)護(hù)溫度，能夠顯著減少磷酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間。常遠(yuǎn)等[21]發(fā)現(xiàn)，MgO和KH2PO4的細(xì)度和級(jí)配對(duì)磷酸鹽水泥水化硬化性能有顯著影響。磷酸鹽水泥后期抗壓強(qiáng)度主要取決于粒徑30～60 μm的質(zhì)量占全部MgO顆粒質(zhì)量的比例，質(zhì)量比例越大，后期磷酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度越大。徐選臣等[22]發(fā)現(xiàn)，水膠比顯著影響磷酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化，水膠比為0.10～0.12時(shí)，硬化水泥石結(jié)構(gòu)致密，早期和后期力學(xué)性能較好。賴振宇等[23]發(fā)現(xiàn)（NH4）2HPO4和KH2PO4對(duì)磷酸鹽水泥的強(qiáng)度影響顯著，（NH4）2HPO4與KH2PO4配比為3∶2時(shí)，磷酸鹽水泥的機(jī)械強(qiáng)度較高，后期抗折強(qiáng)度損失較少。原材料配比方面，李春梅等[24]研究粉煤灰、礦渣、磷渣粉和硅灰對(duì)磷酸鎂水泥性能的影響，發(fā)現(xiàn)摻入硅灰能提高抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，礦渣、粉煤灰和磷渣粉能提高水泥的流動(dòng)性能。

MPC可通過(guò)MgO或Mg3（PO4）2與可溶性磷酸鹽（通常為磷酸銨或磷酸鉀）的反應(yīng)制備，其生成的鳥糞石為膠結(jié)反應(yīng)產(chǎn)物[24-25]，該產(chǎn)物結(jié)晶度高于普通水泥水化產(chǎn)物，力學(xué)性能較好。此外，MPC還具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如早期強(qiáng)度高、無(wú)沁水現(xiàn)象、低溫環(huán)境下仍具有凝結(jié)硬化能力、與舊混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度高、抗凍性和耐磨損性高、抗高溫能力良好、熱膨脹系數(shù)低[26-27]。因此，MPC具有用于橋梁、公路等基礎(chǔ)設(shè)施修補(bǔ)工程的潛力。試驗(yàn)通過(guò)研究MPC砂漿的工作性能、力學(xué)性能、耐久性以及同舊基材的連接性能和在實(shí)際工程中的使用情況，綜合判斷其在橋梁伸縮縫修補(bǔ)中的適用性。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原材料

試驗(yàn)組以MPC為膠凝材料，其中重?zé)趸V（M）由菱鎂礦（主要成分為MgCO3）在1 500 ℃溫度下煅燒分解而得，磨細(xì)為棕黃色粉末，平均粒徑為33.292 μm，

比表面積為5 089 cm2/g。對(duì)照組以O(shè)PC為膠凝材料，平均粒徑為31.3 μm，比表面積為3 120 cm2/g。MPC和OPC的化學(xué)組成如表1所示。磷酸二氫鉀（P）為工業(yè)級(jí)白色結(jié)晶粉末，純度為98%；硼砂（B）為白色結(jié)晶粉末，試驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試樣制備

按表2的配合比精確稱量所需原材料，之后倒入試驗(yàn)用的攪拌容器中，低速、高速分別攪拌20 s、70 s。將攪拌均勻的漿體倒入試模中，通過(guò)振動(dòng)將漿體內(nèi)的氣泡振出，最后抹平。試樣成型45 min后脫模，并置于溫度20 ℃±2 ℃、相對(duì)濕度95%以上的環(huán)境中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至待測(cè)齡期。膠凝材料為MPC，激發(fā)劑為KH2PO4，水膠比為0.2，膠砂比為1.5。主要評(píng)價(jià)指標(biāo)有兩個(gè)，一是重?zé)趸V與磷酸二氫鉀的質(zhì)量比（M/P），二是硼砂與重?zé)趸V的質(zhì)量比（B/M）。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

參照《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》（GB/T 1346—2011）、《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》（GB/T 2419—2005）和《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081—2019），測(cè)定快速修復(fù)材料的凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)度和力學(xué)性能。在凝結(jié)時(shí)間測(cè)試中，采用規(guī)格Φ80 mm×40 mm的圓柱體橡膠模具替代鋼模具。在彎曲黏結(jié)強(qiáng)度和拉伸黏結(jié)強(qiáng)度測(cè)試中，MPC砂漿試塊規(guī)格分別為50 mm×

200 mm×400 mm、50 mm×10 mm×50 mm，試驗(yàn)裝置如圖1所示。

磷酸鹽硬化水泥漿體中，物相組成采用全自動(dòng)X射線衍射儀（X-Ray Diffraction，XRD）進(jìn)行分析。通過(guò)無(wú)水乙醇浸泡樣品至設(shè)定齡期，使其終止水化，再經(jīng)過(guò)粉磨、烘干后利用孔徑80 μm的標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分。試驗(yàn)工作條件為銅靶，波長(zhǎng)為0.154 060 nm，電壓為40 kV，電流為100 mA，掃描速度為10°/min，掃描角度為5°～75°。采用環(huán)境掃描電鏡觀察試樣的水化產(chǎn)物形貌特征。采用孔徑分析儀測(cè)定硬化漿體的累計(jì)孔體積，將試樣置入樣品管內(nèi)，以氮?dú)庾鳛槲劫|(zhì)進(jìn)行測(cè)試。

采用壓汞孔隙率法對(duì)MPC砂漿的孔隙分布和孔隙體積進(jìn)行分析。取備用砂漿試樣﹐均勻在試樣徑向不同深度取粒徑不超過(guò)8 mm的顆粒樣品，在50 ℃溫度下干燥48 h后，將樣品放置于裝滿水銀的試管中，隨后將試管抽真空至汞柱升起50 μm，最后通過(guò)填充氮?dú)馐┘?.2 MPa的低壓提升汞填充壓力，以便在相應(yīng)壓力下記錄汞的浸入量。

采用快速氯離子滲透試驗(yàn)評(píng)估MPC混凝土與OPC混凝土的滲透性。參照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082—2009），采用電通量法開展抗氯離子滲透試驗(yàn)。試件直徑為100 mm，高度為50 mm，分別測(cè)試混凝土相應(yīng)齡期的電通量，試驗(yàn)裝置如圖2所示。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 磷酸鹽水泥快速修補(bǔ)材料的凝結(jié)時(shí)間

M/P、B/M對(duì)MPC砂漿終凝時(shí)間的影響如圖3所示。從圖3可以判斷硼砂混合與否，其M/P的增加都會(huì)導(dǎo)致終凝時(shí)間的增加。未加入硼砂的條件下，M/P=1時(shí)，終凝時(shí)間為15.38 min；M/P=4時(shí)，終凝時(shí)間為16.9 min；M/P=8時(shí)，終凝時(shí)間為18.1 min；M/P=12時(shí)，終凝時(shí)間為21.6 min。XU等[28]通過(guò)研究MPC砂漿的流動(dòng)性，發(fā)現(xiàn)M/P對(duì)水化程度具有重要影響。M/P越低，MPC砂漿會(huì)放出越高的水化熱，從而使氧化鎂具有更高的反應(yīng)活性。因此，氧化鎂的純度也對(duì)終凝時(shí)間有影響。試驗(yàn)的氧化鎂純度為88.5%，MPC砂漿的終凝時(shí)間為15～22 min，而在之前的試驗(yàn)中，由于使用純度更高的氧化鎂（94%），其終凝時(shí)間顯著縮短。

如圖3所示，B/M從0.02增加到0.08時(shí)，其終凝時(shí)間也在不斷增加。當(dāng)B/M=0.1時(shí)，MPC砂漿的終凝時(shí)間最短。M/P=4的條件下，B/M=0.02時(shí)，砂漿的終凝時(shí)間為18.12 min；B/M=0.04時(shí)，終凝時(shí)間為20.51 min；B/M=0.08時(shí)，終凝時(shí)間為23.14 min；

B/M=0.10時(shí)，終凝時(shí)間為17.13 min。其余試驗(yàn)組也表現(xiàn)出相同趨勢(shì)。因此，為延長(zhǎng)終凝時(shí)間，可用粉煤灰、磨細(xì)高爐礦渣或鋁酸鹽水泥取代部分磷酸鹽水泥，同時(shí)硼砂添加量不可過(guò)高。

2.2 磷酸鹽水泥快速修補(bǔ)材料的抗壓強(qiáng)度與黏結(jié)強(qiáng)度

齡期分別為1 h、3 h、12 h、24 h和28 d時(shí)，MPC砂漿和OPC砂漿抗壓強(qiáng)度的變化如圖4所示。隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增長(zhǎng)，MPC砂漿和OPC砂漿的抗壓強(qiáng)度也在增長(zhǎng)。值得注意的是，在養(yǎng)護(hù)時(shí)間到達(dá)28 d前，MPC砂漿的抗壓強(qiáng)度皆大于OPC砂漿。這是因?yàn)镸PC砂漿的主要水化產(chǎn)物為MgKPO4（H2O）6，其結(jié)晶度遠(yuǎn)大于OPC砂漿的主要水化產(chǎn)物，MPC砂漿的抗壓性能較OPC砂漿優(yōu)異。同時(shí)，M/P也對(duì)MPC砂漿抗壓強(qiáng)度的發(fā)展有影響。M/P=1時(shí)，最大抗壓強(qiáng)度為27.2 MPa；M/P=4時(shí)，最大抗壓強(qiáng)度為45.6 MPa。隨后，抗壓強(qiáng)度隨著M/P升高而降低，這可能是因?yàn)檩^低的M/P會(huì)產(chǎn)生較高的水化熱，從而促進(jìn)水化反應(yīng)。

B/M對(duì)MPC砂漿抗壓強(qiáng)度和終凝時(shí)間的影響如圖5所示。當(dāng)M/P=4.0，齡期為24 h時(shí)，隨著B/M的增加，抗壓強(qiáng)度總體趨于降低，分別為33.0 MPa、32.67 MPa、31.11 MPa、29.18 MPa和25.46 MPa。硼砂的添加并不會(huì)總是降低硬化速度，B/M介于0.00～0.08時(shí)，硼砂的添加會(huì)增加終凝時(shí)間，但超過(guò)0.08時(shí)，終凝時(shí)間不升反降。因此，在延緩終凝時(shí)間時(shí)，必須控制硼砂添加量。

在齡期28 d、M/P=0.4、B/M=0.08的條件下，測(cè)定MPC砂漿及OPC砂漿與舊基體的拉伸黏結(jié)強(qiáng)度、彎曲黏結(jié)強(qiáng)度，結(jié)果如圖6所示。與OPC砂漿相比，MPC砂漿具有更高的黏結(jié)強(qiáng)度。對(duì)于拉伸黏結(jié)強(qiáng)度，MPC砂漿可以達(dá)到1.9 MPa，而OPC砂漿僅能達(dá)到

1.5 MPa。同時(shí)，MPC砂漿的抗彎強(qiáng)度也較高，可以達(dá)到1.7 MPa，但OPC砂漿只有1.2 MPa。Li等[16]研究其他類型的磷酸鹽水泥，如磷酸二銨和磷酸氫二鈉，研究發(fā)現(xiàn)，使用磷酸二銨時(shí)，彎曲強(qiáng)度相較于其他磷酸鹽水泥有所提高，但由于環(huán)境污染問(wèn)題，該類磷酸鹽水泥并不適用于實(shí)際工程。

2.3 磷酸鹽水泥快速修補(bǔ)材料的孔隙體積和滲透性

采用壓汞孔隙率法測(cè)定MPC砂漿的孔隙體積，結(jié)果如圖7所示。隨著M/P的升高，MPC砂漿的孔隙率逐漸增加。M/P=1時(shí)，孔隙體積為0.075 9 mL/g，孔隙率為13.9%；M/P=4時(shí)，孔隙體積為0.083 1 mL/g，孔隙率為15.5%；M/P=8時(shí)，孔隙體積為0.110 7 mL/g，孔隙率為20.5%；M/P=12時(shí)，孔隙體積為0.138 2 mL/g，孔隙率為25.5%。M/P對(duì)孔隙率的影響可能歸因于氧化鎂水化過(guò)程中所形成的毛細(xì)孔隙，即M/P增加會(huì)導(dǎo)致氧化鎂含量的增加，從而形成更多的水化產(chǎn)物，產(chǎn)生更多的毛細(xì)孔隙，因此導(dǎo)致孔隙率的增加。

MPC砂漿和OPC砂漿的孔隙體積和孔隙類型如圖8所示。MPC砂漿的總孔隙體積為0.074 mL/g，孔隙率為15.5%，相較于OPC砂漿降低5%。造成該現(xiàn)象的主要原因是MPC砂漿水化產(chǎn)物結(jié)晶程度比OPC砂漿水化產(chǎn)物高，所以MPC砂漿的孔隙體積較小，其抗壓強(qiáng)度也高于OPC砂漿。同時(shí)，MPC致密的孔隙結(jié)構(gòu)使其具有較低的滲透性，能夠抵抗環(huán)境對(duì)它的不利影響。

MPC砂漿和OPC砂漿電通量隨時(shí)間的變化如圖9所示。OPC混凝土構(gòu)件的電通量為4 112.0 C，而MPC

混凝土構(gòu)件的電通量為3 238.4 C。由此可知，OPC砂漿具有更高的離子滲透性，其耐久性更差，更易受外界環(huán)境影響。MPC砂漿具有高離子滲透阻力，原因可能是其與OPC砂漿存在不同的孔隙組成。OPC砂漿孔隙主要由毛細(xì)孔隙組成，在高離子滲透壓下，各毛細(xì)孔隙之間會(huì)形成運(yùn)輸離子的內(nèi)網(wǎng)，從而導(dǎo)致高離子滲透性。MPC砂漿中，大量含有空氣的孔隙構(gòu)成孔隙主體，該類氣孔不受滲透壓影響，其滲透性更低。如表3所示，根據(jù)相關(guān)規(guī)范指導(dǎo)值，二者氯離子滲透性皆屬于中等。

2.4 磷酸鹽水泥快速修補(bǔ)材料的水化產(chǎn)物

M/P=4且無(wú)硼砂的MPC砂漿試塊養(yǎng)護(hù)28 d，其XRD圖譜如圖10所示。根據(jù)衍射峰可知，MgKPO4·6H2O為主要水化產(chǎn)物，其余晶相為未水化的MgO顆粒，其中未水化的MgO顆?？蓞⑴c后續(xù)水化反應(yīng)并提高力學(xué)性能。在MPC砂漿水化機(jī)理中，磷酸銨鉀可以以結(jié)晶和非晶態(tài)形式存在，因此磷酸銨鉀是反應(yīng)產(chǎn)物的關(guān)鍵物質(zhì)，具體反應(yīng)如式（1）至式（6）所示。

3 磷酸鹽水泥快速修復(fù)材料在現(xiàn)場(chǎng)施工中的應(yīng)用

在施工現(xiàn)場(chǎng)采用磷酸鹽水泥配制快硬高強(qiáng)砂漿，如圖11所示。在脫離實(shí)驗(yàn)室精密稱量?jī)x器的條件下，在施工現(xiàn)場(chǎng)按照配合比粗略稱量磷酸鹽水泥，也可拌制出表面濕潤(rùn)、流動(dòng)性較好的快硬高強(qiáng)砂漿。結(jié)果表明，用磷酸鹽水泥配制快硬高強(qiáng)修補(bǔ)材料具有可行性。

伸縮縫局部碎裂挖除后，用MPC砂漿修復(fù)3年后的效果如圖12所示。使用磷酸鹽水泥配制的快硬高強(qiáng)修補(bǔ)材料進(jìn)行修補(bǔ)后，即使服役3年，修補(bǔ)處周遭仍未出現(xiàn)大量顯著裂紋，這表明該修補(bǔ)材料的力學(xué)性能與黏結(jié)性能均為良好，在伸縮縫修補(bǔ)工程中具有極佳的實(shí)用意義。

使用MPC砂漿與OPC砂漿的修復(fù)效果對(duì)比如圖13所示。其中，左側(cè)為使用1年后的OPC砂漿（摻環(huán)氧樹脂）修補(bǔ)區(qū)域，右側(cè)為使用3年后的MPC砂漿修補(bǔ)區(qū)域。OPC砂漿使用僅1年后就出現(xiàn)大面積的開裂，幾乎失去黏結(jié)能力；反觀MPC砂漿，即使使用3年，其外觀依舊完整，未出現(xiàn)任何明顯裂縫，且與伸縮縫的黏結(jié)良好。因此，MPC配制的修補(bǔ)材料較OPC配制的修補(bǔ)材料具有明顯的優(yōu)越性與實(shí)用性。

4 結(jié)論

磷酸鹽水泥可用于修補(bǔ)橋梁伸縮縫，M/P、B/M對(duì)MPC砂漿的力學(xué)性能與工作性能有重要影響。與OPC砂漿相比，MPC砂漿實(shí)用性更優(yōu)。試驗(yàn)結(jié)果表明，MPC砂漿的凝結(jié)時(shí)間與M/P、B/M有關(guān)。隨著M/P的升高，MPC砂漿的凝結(jié)時(shí)間會(huì)逐漸延長(zhǎng)；B/M未超過(guò)0.08時(shí)，B/M與MPC砂漿的凝結(jié)時(shí)間呈正相關(guān)，但超過(guò)0.08時(shí)，凝結(jié)時(shí)間隨著B/M的增長(zhǎng)而減少。MPC砂漿可在短時(shí)間內(nèi)獲得優(yōu)異的力學(xué)性能。在

M/P=4的條件下，MPC砂漿養(yǎng)護(hù)1 h后的抗壓強(qiáng)度可超過(guò)22.8 MPa，3 h后可達(dá)到28.0 MPa，24 h后可達(dá)到33.0 MPa，但硼砂的加入會(huì)降低MPC砂漿的抗壓強(qiáng)度，因此硼砂添加量的控制至關(guān)重要。MPC砂漿與舊基材的拉伸黏結(jié)強(qiáng)度、彎曲黏結(jié)強(qiáng)度分別為1.9 MPa和1.7 MPa，而OPC砂漿的黏結(jié)強(qiáng)度分別為1.5 MPa和

1.2 MPa，因此MPC砂漿的力學(xué)性能比OPC砂漿好。經(jīng)壓汞試驗(yàn)測(cè)定，MPC砂漿孔隙率為13.9%～

25.5%，具體取決于M/P，M/P越高，則孔隙率越高，而造成該現(xiàn)象的原因可能是MgO顆粒的水化程度不一。除此之外，MPC砂漿的孔隙主要由空氣孔隙組成，不同于OPC砂漿的毛細(xì)孔隙。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，MPC砂漿的工作性能完全滿足實(shí)際工程需要，其服役壽命也比OPC砂漿長(zhǎng)。

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