Введение

Магниево-фосфатный цемент (MPC) привлек значительное внимание в строительной отрасли благодаря  быстрому набору прочности, превосходным связующим свойствам и превосходной биосовместимости . Он широко используется в:

• Быстрый ремонт дороги  – готовность к движению в течение нескольких часов

• Структурное усиление  – восстановление существующего здания

• Затвердевание тяжелых металлов  – обработка ядерных и промышленных отходов

• Биомедицинское применение  – костные цементы

Однако MPC уже давно столкнулся с критическим ограничением:  плохой водостойкостью . При длительном контакте с водой продукт первичной гидратации (струвит) постепенно растворяется, что приводит к потере структурной целостности и ухудшению прочности.

Вот где Дигидрофосфат алюминия (ADP, CAS 13530-50-2)  становится модификатором, меняющим правила игры.

Недавнее исследование, опубликованное в журнале  Cement and Concrete Research  (2025 г.), показывает, что включение ADP в MPC значительно повышает как  прочность на сжатие  , так и  водостойкость  за счет уникального двойного механизма действия.-3.

Проблема: чувствительность MPC к воде

МПК образуется в результате кислотно-щелочной реакции между оксидом магния (MgO) и фосфатными солями (обычно дигидрофосфатом аммония или дигидрофосфатом калия). В результате реакции образуется струвит (MgNH₄PO₄·6H₂O) или K-струвит (MgKPO₄·6H₂O) в качестве фазы первичной прочности.-3.

Проблема : Струвит имеет растворимость, сравнимую с гидроксидом кальция в обычном портландцементе. Когда MPC подвергается воздействию воды:

1. Остаточные фосфаты вымываются

2. Непрореагировавший оксид магния растворяется

3. Продукты гидратации становятся нестабильными

4. Прочность на сжатие значительно ухудшается.

Исторически это ограничивало применение MPC сухими средами или защищенными условиями.

Решение: как ADP улучшает MPC

Двойной механизм действия

Исследования установили, что ADP изменяет MPC посредством двух взаимодополняющих механизмов -3:

Механизм 1: Повышенная гидратация

АДФ вводит в систему дополнительные ионы фосфата, которые реагируют с непрореагировавшим MgO с образованием большего количества струвита/К-струвита. Это увеличивает общий объем продуктов гидратации, что непосредственно способствует повышению прочности на сжатие.

Механизм 2: Образование вторичного геля

В отличие от традиционных систем MPC, ADP участвует в независимых реакциях гидратации, образуя две новые фазы:

• Гель Al(OH)₃  – заполняет поры.

• Гель Al(PO₄)·2H₂O  – образует защитную сетку.

Эти гели действуют как  наполнители пор и связующие вещества , создавая более плотную микроструктуру с уменьшенной пористостью. Результатом является не только более высокая начальная прочность, но и превосходная долговременная водостойкость.

Ключевые данные о производительности

Как использовать АДФ в составах MPC

Рекомендуемая формулировка (отправная точка)

На основании результатов исследований рекомендуется следующая стартовая формула АДФ-модифицированного ПДК:

⚠️ Важное примечание : контент ADP должен быть оптимизирован для вашего конкретного приложения. Исследования показывают, что прочность как на сжатие, так и на изгиб  сначала увеличивается, а затем снижается  по мере того, как содержание АДФ выходит за пределы оптимального диапазона.-3.

Процедура смешивания

1. Сухое смешивание : смешайте MgO, первичный фосфат и порошок АДФ в миксере в течение 2–3 минут.

2. Влажное смешивание : постепенно добавляйте воду при перемешивании (2-3 минуты).

3. Отливка : Немедленно налейте или поместите смесь – MPC быстро схватывается.

4. Отверждение : Дать отвердеть при комнатной температуре (20-25°C) в течение 24-72 часов.

Советы по обработке

• Время работы : ADP ускоряет реакцию установки. Используйте буру в качестве замедлителя, чтобы продлить рабочее время до 10-20 минут.

• Соотношение воды и связующего : Поддерживайте соотношение соотношения «w/b» между 0,10–0,15 для достижения оптимальной прочности.

• Чувствительность к температуре : время схватывания значительно сокращается при температуре выше 30°C – рассмотрите возможность охлаждения агрегатов в жаркие дни.

Для конкретной оптимизации рецептуры свяжитесь с нашей технической командой.  Мы предлагаем поддержку в разработке рецептур для производителей строительных материалов.

За пределами MPC: ADP в других цементных системах

Фосфатно-керамические покрытия (CBPC)

Недавнее исследование 2025 года, проведенное в  Ceramics International,  показывает, что  молярное соотношение Al:P  существенно влияет на коррозионную стойкость химически связанных фосфатных керамических покрытий (CBPC).-9.

Основные выводы :

• Оптимальное соотношение Al:P  1:2  дает плотную аморфную фазу АДФ.

• Более низкие температуры отверждения (100°C) в сочетании с оптимальным соотношением Al:P максимизируют коррозионную стойкость.

• Избыток алюминия (более высокое соотношение Al:P) создает трещины и пористость из-за концентрации напряжений.

Это делает ADP важнейшим параметром рецептуры антикоррозионных покрытий на стальных подложках.

Защитные покрытия для бетона

В ходе исследования, проведенного в журнале  Surface Technology в 2026 году  , было разработано неорганическое газобарьерное покрытие на основе фосфатов с использованием АДФ в качестве связующего -1:

Формулировка :

Производительность :

• Прочность сцепления с бетоном:  >5 МПа.

• Газопроницаемость:  6,89×10⁻¹⁸ м²  (отличный барьер)

• График отверждения:  200°C в течение 10 минут.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Чем ADP отличается от традиционных модификаторов MPC, таких как летучая зола или метакаолин?

Ответ: В отличие от традиционных СКМ, которые действуют в основном как физические наполнители, АДФ химически активен. Он непосредственно участвует в реакции гидратации, образуя гели Al(OH)₃ и AlPO₄·2H₂O, которые активно укрепляют матрицу, а не просто занимают пространство.-3.

Вопрос: Повлияет ли ADP на время настройки MPC?

А: Да. ADP ускоряет реакцию схватывания. Это может быть преимуществом при быстром ремонте, но может оказаться затруднительным при крупных заливках. Используйте буру (1-3 мас.%) в качестве замедлителя, чтобы при необходимости отрегулировать рабочее время.

Вопрос: Подходит ли ADP для применений, подверженных воздействию воды?

О: Да – это одно из ключевых преимуществ ADP. Вторичное гелеобразование значительно улучшает водостойкость: исследования показали сохранение прочности на 0,83 после 60 дней воздействия воды (по сравнению с ~0,65 для немодифицированного MPC).-3.

Вопрос: Какая чистота ADP требуется?

Ответ: Для применения в строительстве обычно достаточно ADP промышленного класса (чистота ≥93–95%). Однако для отверждения ядерных отходов или биомедицинских применений рекомендуются более высокие степени чистоты.

Вопрос: Какова стоимость ADP по сравнению с другими модификаторами?

Ответ: ADP — это специальный химикат, стоимость единицы которого выше, чем унос золы или метакаолина. Однако преимущества в производительности – более высокая прочность, лучшая водостойкость и потенциально более низкие требования к дозировке – часто оправдывают стоимость продуктов для быстрого ремонта премиум-класса.

Рекомендуемые продукты ADP для разработки MPC

Для лабораторных испытаний и разработки рецептур Sherlock Chemical предоставляет дигидрофосфат алюминия в двух формах:

Твердый дигидрофосфат алюминия

Рекомендуется для:

• Системы сухих премиксов

• Порошковые составы цемента

• Контролируемое добавление связующего

Просмотреть Solid ADP →

Выбирайте Liquid ADP, когда:

• Предпочтительна готовая к использованию жидкая обработка.

• Требуется распыление, кисть или накачка

• Составы керамики или покрытия требуют добавления жидкости.

• Важны равномерное смешивание и влажная обработка.

→ Посмотреть Жидкий дигидрофосфат алюминия

Заключение

Дигидрофосфат алюминия представляет собой значительный прогресс в технологии цемента на основе фосфата магния. Предоставляя:

1. Повышенная гидратация  – преобразование непрореагировавшего MgO в дополнительные фазы прочности.

2. Вторичное гелеобразование  – создание заполняющих пор сеток Al(OH)₃ и AlPO₄·2H₂O.

3. Превосходная водостойкость  – защита фазы прочности от растворения

MPC, модифицированный ADP, обеспечивает на  42 % более высокую прочность на сжатие  и  на 28 % лучшую водостойкость  по сравнению с традиционными составами.-3.

Для производителей цементов для быстрого ремонта, конструкционных клеев и специальных строительных материалов ADP предлагает проверенный, основанный на исследованиях путь к дифференциации продукции и повышению ее производительности.

Помимо MPC, ADP также находит применение в:

• Коррозионностойкие покрытия  – с оптимизированным соотношением Al:P.

• Газобарьерные покрытия бетона  – для защиты от высоких температур

• Фосфатно-керамические покрытия  – для морской и промышленной среды.

О Шерлок Кемикал

Sherlock Chemical поставляет высокой чистоты (ADP)  дигидрофосфат алюминия  как в жидкой, так и в твердой форме (CAS 13530-50-2), подходящий для модификации строительных материалов и применения специального цемента.

Технические характеристики продукта:

Ссылки

1. Ган X., Чжан Х., Лу З. и др. (2025). Влияние дигидрофосфата алюминия на улучшение механических свойств и водостойкости магниево-фосфатного цемента.  Исследования цемента и бетона , 182, 107688. -3

2. Цинь Ю., Лю Ф., Чжан Т., Ахмед С. (2025). Влияние стехиометрии Al:P и температуры отверждения на коррозионную стойкость фосфатных покрытий.  Керамика Интернэшнл , 51(24), 42069-42082. -9

3. Ван К., Ли С., Лу К. и др. (2026). Получение и свойства фосфатно-неорганических газобарьерных покрытий низкотемпературного отверждения.  Технология поверхности , 55(4), 219-228. -1

4. Ван, X. (nd). Анализ механизма образования дигидрофосфата алюминия на фильтрующих пластинах из пеноглинозема.  Фошаньская керамика.