超速凝磷酸镁水泥涂层新型喷射工艺及裂缝修复性能研究

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0676

硅酸盐通报 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (1): 21-29.DOI: 10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0676

超速凝磷酸镁水泥涂层新型喷射工艺及裂缝修复性能研究

喻秋淳¹^,²(), 李尉¹^,², 梁云¹^,², 邓永杰¹^,², 黄汉涵¹, 李维红¹^,²^,³(), 李栋伟¹^,²()

1.大连大学建筑工程学院，大连 116622
2.大连大学复杂结构系统灾害预测与防治辽宁省重点实验室，大连 116622
3.大连学庆铭锋数控技术有限公司，大连 116622

收稿日期:2025-07-11 修订日期:2025-08-10 出版日期:2026-01-20 发布日期:2026-02-10
通信作者: 李维红，博士，教授。E-mail：liweihong714@163.com;李栋伟，博士，教授。E-mail：dwli2005@163.com
作者简介:喻秋淳（1999—），男，硕士研究生。主要从事喷射磷酸镁水泥涂层性能方面的研究。E-mail：13183456782@163.com
基金资助:
辽宁省兴辽英才计划领军人才项目(XLYC2402027);大连大学学科建设专项(DLUXK-2025-FX-005);大连市重点科技研发项目(2023YF23WZ045);大学生创新创业训练计划项目(D202503182253360079)

New Spraying Construction and Crack Repair Performance of Ultra-Rapid Setting Magnesium Phosphate Cement Coating

YU Qiuchun¹^,²(), LI Wei¹^,², LIANG Yun¹^,², DENG Yongjie¹^,², HUANG Hanhan¹, LI Weihong¹^,²^,³(), LI Dongwei¹^,²()

1. School of Architectural Engineering，Dalian University，Dalian 116622，China
2. Key Laboratory for Prediction & Control on Complicated Structure System of the Education Department of Liaoning Province，Dalian University，Dalian 116622，China
3. Dalian Xueqing Mingfeng CNC Technology Co. ，Ltd. ，Dalian 116622，China

Received:2025-07-11 Revised:2025-08-10 Published:2026-01-20 Online:2026-02-10

摘要/Abstract

摘要：

针对磷酸镁水泥（MPC）在无缓凝剂条件下凝结硬化过快导致的施工难题，本研究采用混搅喷一体式新型喷射技术进行超速凝MPC涂层的机械化施工，有效解决了速凝水泥涂层喷射施工瓶颈，降低原材料成本。基于此，本文重点研究了喷射超速凝MPC涂层对混凝土基体抗氯离子渗透性能的影响规律，并评估超速凝MPC涂层对裂缝砂浆构件力学性能及抗氯离子渗透性能的提升效果。结果表明：经90 d海水浸泡后，0~<5 mm涂层混凝土氯离子含量较无涂层混凝土显著降低24.8%（质量分数），抗氯离子渗透性能得到有效提升；氯离子在涂层混凝土中的渗透行为服从随结构深度增加而递减的变化规律；在0~<5 mm深度，氯离子含量随海水浸泡龄期增长而增加，且逐渐趋于饱和，在454 d时达到饱和，含量为0.193%；经涂层修复后的裂缝混凝土构件28 d抗折强度提升131.3%，0~<5 mm氯离子含量降低12.9%。本研究为喷射超速凝MPC涂层在海洋环境混凝土结构防护与修复加固工程中的应用提供理论依据。

关键词: 磷酸镁水泥涂层, 混搅喷一体式喷射, 超速凝, 抗折强度, 抗氯离子渗透性能, 裂缝修复

Abstract:

Aiming at the construction problem caused by the rapid setting and hardening of magnesium phosphate cement （MPC） under the condition of no retarder， this study adopted the new mixing-stirring-spraying integrated spraying construction to carry out the mechanized construction of ultra-rapid setting MPC coating， which effectively solved the bottleneck of jet construction of rapid setting cement coating and reduced the cost of raw materials. Based on this， this paper focused on the influence of spraying ultra-rapid MPC coating on the chloride ion penetration resistance of concrete matrix， and evaluated the improvement effect of ultra-rapid MPC coating on the mechanical properties and chloride ion penetration resistance of cracked mortar members. The results show that after 90 d seawater immersion， the chloride ion content of coated concrete in the depth 0~<5 mm is significantly reduced by 24.8% （mass fraction） compared with that of uncoated concrete， and the chloride ion penetration resistance is effectively improved. The permeability behavior of chloride ion in coated concrete obeys the law of decreasing with the increase of structural depth. In the depth 0~<5 mm， the chloride ion content increases with the increase of seawater immersion age， and gradually tends to be saturated， reaching saturation at 454 d， and the content is 0.193 %. The 28 d flexural strength of the cracked concrete members after coating repair is increased by 131.3%， and the chloride ion content in the depth 0~<5 mm is reduced by 12.9%. This study provides a theoretical basis for the application of spraying ultra-rapid MPC coating in the protection， repair and reinforcement of concrete structures in marine environment.

Key words: magnesium phosphate cement coating, mixing-stirring-spraying integrated spraying, ultra-rapid setting, flexural strength, chloride ion penetration resistance, crack repairing

中图分类号:

TU525.9

喻秋淳, 李尉, 梁云, 邓永杰, 黄汉涵, 李维红, 李栋伟. 超速凝磷酸镁水泥涂层新型喷射工艺及裂缝修复性能研究[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(1): 21-29.

YU Qiuchun, LI Wei, LIANG Yun, DENG Yongjie, HUANG Hanhan, LI Weihong, LI Dongwei. New Spraying Construction and Crack Repair Performance of Ultra-Rapid Setting Magnesium Phosphate Cement Coating[J]. BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY, 2026, 45(1): 21-29.

图/表 16

表1 重烧氧化镁粉、粉煤灰的主要化学成分

Table 1 Main chemical composition of dead-burned MgO and fly ash

Material	Mass fraction/%
Material	MgO	SiO₂	Fe₂O₃	Al₂O₃	CaO	SO₃	TiO₂	Loss
Dead-burned MgO	92.66	2.37	1.38	0.79	1.44	—	—	0.22
Fly ash	1.71	51.97	5.27	28.77	6.27	1.46	1.66	2.89

表2 海水的主要化学成分

Table 2 Main chemical composition of seawater

Composition	MgCl₂	NaCl	Na₂SO₄	CaCl₂	KCl	NaHCO₃
Concentration/（g·L^-1）	5.200	24.530	4.090	1.160	0.695	0.201

图1 试块示意图

Fig.1 Schematic diagram of test blocks

图2 混凝土试块氯离子含量测试具体步骤

Fig.2 Specific steps of concrete specimen chloride

图3 抗折强度测试加荷示意图

Fig.3 Schematic diagram of flexural strength test loading ion content test

图4 喷射系统组成

Fig.4 Composition of jet system

图5 混搅喷一体式速凝混凝土雾喷系统工作原理

Fig.5 Operating principle of mixing-stirring-spraying integrated rapid-setting concrete mist spraying system

图6 喷射施工工艺流程图

Fig.6 Flow chart of spraying construction process

图7 不同类型水泥砂浆的抗折强度

Fig.7 Flexural strength of different types of cement mortar

图8 超速凝MPC涂层修复结构裂缝处剖面形貌

Fig.8 Cross-sectional morphology at cracks of ultra-rapid MPC coating repaired structure

图9 海水浸泡30 d后各试块的氯离子含量

Fig.9 Chloride ion content of each specimen immersed in seawater after 30 d

图10 不同海水浸泡龄期下混凝土的氯离子含量

Fig.10 Chloride ion content of concrete immersed in seawater at different ages

图11 海水浸泡90 d后超速凝MPC涂层的XRD谱

Fig.11 XRD patterns of ultra-rapid MPC coating immersed in seawater after 90 d

图12 海水浸泡90 d后超速凝MPC涂层与混凝土结合界面的SEM照片

Fig.12 SEM images of ultra-rapid MPC coating-concrete bond interface immersed in seawater after 90 d

图13 超速凝MPC涂层混凝土不同深度氯离子

Fig.13 Fitting curve of chloride ion content of ultra-rapid MPC coating concrete at different depths

图14 各腐蚀龄期下超速凝MPC涂层混凝土含量的拟合曲线 0~<5 mm深度氯离子含量的拟合曲线

Fig.14 Fitted curve of chloride ion content of ultra-rapid MPC coating concrete at 0~<5 mm depth for each corrosion age

参考文献 15

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超速凝磷酸镁水泥涂层新型喷射工艺及裂缝修复性能研究

New Spraying Construction and Crack Repair Performance of Ultra-Rapid Setting Magnesium Phosphate Cement Coating

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