针对半水磷石膏硬化后力学性能低和耐水性能差等问题, 采用硫氧镁水泥对其改性, 研究了硫氧镁水泥掺量对半水磷石膏凝结时间、力学性能和耐水性能的影响, 从微观结构角度分析了硫氧镁水泥改性半水石膏的作用机理。结果表明, 掺入硫氧镁水泥显著延缓了半水磷石膏的终凝时间, 保证了半水磷石膏的施工操作时间。半水磷石膏溶解电离出的硫酸根离子参与硫氧镁水泥水化, 形成稳定的517相填充在二水石膏中, 大幅度提升了半水磷石膏的力学性能和耐水性能。

旨在提高硫氧镁(MOS)水泥的耐水性，以硅酸作为改性剂引入至MOS体系中，分析了其对MOS水泥力学性能、体积稳定性和耐水性的影响，跟踪了掺入硅酸后的MOS水泥相组成、微观形貌和离子浸出浓度的变化，研究了水化硅酸镁(M-S-H)凝胶与MOS体系的共存性。结果表明：硅酸通过促进5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O和水化硅酸镁凝胶的生长，提高MOS水泥的力学性能和体积稳定性。当掺入硅酸的MOS水泥浸水后，未反应的硅酸可持续与游离的Mg2+和OH-反应形成M-S-H凝胶，且5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O和M-S-H凝胶具有良好的共存性，致使MOS水泥的耐水性提高。

硼泥作为一种硼工业废弃物一直未得到有效利用, 对环境有极大的危害。本文将高温焙烧预处理的硼泥作为原料制备硫氧镁水泥, 研究了不同焙烧条件对硼泥的影响, 以及硼泥焙烧温度、保温时间、硼泥焙烧产物掺量对硫氧镁水泥的力学性能、物相和微观形貌的影响。结果表明: 硼泥中的MgCO3于700 ℃焙烧温度条件下保温2 h, 可分解得到较高活性MgO, 此时硼泥的烧失率维持在23.50%, 水合活性达到最高, 为24.64%。在焙烧温度700 ℃、保温时间2 h、硼泥掺量质量分数为45%的条件下制备的硫氧镁水泥力学性能最优, 其体积密度为1.7 g/cm3, 28 d抗压、抗折强度分别为59.0、8.0 MPa。

本文探究了两种有机膦酸对硫氧镁水泥抗压强度、耐水性能和凝结时间的影响, 通过X射线衍射、同步热分析和扫描电子显微镜测试对硫氧镁水泥的物相组成及微观形貌进行表征和分析。结果表明: 当氨基三亚甲基膦酸(ATMP)掺量在0.75%(质量分数, 下同)时, 相较空白组28 d抗压强度增加了113.99%, 软化系数增加了101.86%; 羟基乙叉二膦酸(HEDP)掺量为0.75%时, 硫氧镁水泥表现出最佳机械强度及较高的缓凝效果, 且软化系数达到0.93; 两种有机膦酸进行复配（总掺量为0.75%）, 当m(ATMP)∶m(HEDP)为3∶1时, 对硫氧镁水泥具有最佳改性效果。有机膦酸能与MgO水化过程中产生的［Mg(OH)(H2O)x］+形成稳定的螯合物, 减缓活性MgO水解为Mg(OH)2的进程, 从而延缓硫氧镁水泥的凝结时间, 为硫氧镁水泥在实际工程中的应用提供了可行性。

为探究矿物掺合料对改性硫氧镁水泥的影响及作用机理，分别将不同掺量的粉煤灰、矿粉掺入改性硫氧镁水泥中，对其力学性能、耐水性和耐酸性进行测试，并结合X射线衍射和扫描电镜对其物相组成及微观形貌进行表征和分析。研究结果表明：粉煤灰的掺入会提高改性硫氧镁水泥的3 d强度，但后期强度有所下降，当粉煤灰掺量大于20%（质量分数）时，其28 d抗压强度相较于基准组损失了14.7%；掺入矿粉对改性硫氧镁水泥的前期强度影响较小，并导致后期强度下降，当矿粉掺量为30%~40%（质量分数）时，水泥的28 d强度损失率高达17.3%。适量的粉煤灰与矿粉均能够提升改性硫氧镁水泥的耐水性和耐硫酸腐蚀性，其中水泥的耐硫酸腐蚀性随着粉煤灰掺量的增加而增强，耐硫酸腐蚀效果最好时矿粉掺量为20%。