磷酸镁水泥复合材料的研究进展*

肖炳斐，陈 玥，房 琦，丁 铸

(深圳大学 土木与交通工程学院，广东省滨海土木工程耐久性重点实验室，广东 深圳 518060)

0 引 言

磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement，MPC)是一种基于酸碱中和反应的快凝快硬胶凝材料，又被称为化学结合陶瓷材料。磷酸镁水泥砂浆加入水拌和后，很快发生水化，随着水化反应的不断进行，砂浆逐渐失去流动性和可塑性而凝结硬化，由于水化反应的逐渐深入，硬化的水泥浆体不断发展变化，结构变得更加致密，最终形成具有一定力学强度的稳定的水泥石结构。磷酸镁水泥的水化产物主要是鸟粪石相MgKPO4·6H2O或者MgNH4PO4·6H2O,也会含有少量的MgNH4H2PO4·H2O和Mg3(PO4)2·4H2O等水化产物。其中鸟粪石相作为磷酸镁水泥水化产物中含量最多且粘结性能最好的相，其结构与性能的变化直接影响到磷酸镁水泥砂浆强度及其他性能。相比较普通硅酸盐水泥，MPC具有水化速度快、早期强度高、与旧混凝土的界面粘结性好、耐磨及抗冻性好，以及凝结硬化后呈中性偏弱碱性。MPC也有一些固有的缺点。作为一种化学结合陶瓷，MPC的胶结力为离子键和共价键，其键能大、强度高，在受冲击荷载时，位错很难滑移，弹性应变和塑性应变比较小，所以MPC具有较高的脆性，限制了MPC的工程应用。因此，利用纤维对MPC纤维复合材料、对MPC进行改性，意义重大。

不同模量纤维对MPC的增韧效果具有较大差异，通常以MPC弹性模量为基准，划分为低弹性模量和高模量纤维。合成纤维、天然纤维等低弹性模量纤维，其变形能力强，可作为非结构性补强材料，低模量纤维对MPC的断裂模量、抗冲击性能、耐磨性能、抗裂性能等均有较好的改善效果；高模量纤维，如钢纤维、玻璃纤维、碳纤维等，基体破坏时的能量消耗形式以拔出过程的摩擦消耗为主，纤维自身形变消耗为辅，这是一种比较理想的破坏模式，既可以增加MPC的延性，又能提高强度。MPC复合材料常用的纤维有无机纤维[1-2]、植物纤维[3-5]、合成聚合物纤维[6-10]。其机理在于，第一，当MPC水泥基体受到外加荷载后，部分荷载可以传递到纤维上，从而减轻MPC基体的荷载，阻止微裂纹的扩展；第二，当MPC破坏时，通过纤维拔出和断裂作用吸收一部分能量。为进一步拓展MPC在实际工程中的应用，不同种类的MPC纤维复合材料已经成为重要的研究方向。

1 MPC植物纤维复合材料

为了降低能源和资源的消耗，同时改善水泥基材料的脆性问题，使用植物纤维材料或生物复合材料制备水泥基复合材料非常有吸引力，因为其可再生特性可减少能源和原材料的消耗使用，在建筑业中具有可持续发展的重要意义。国内外研究探索了使用各种植物复合材料用于制备绿色混凝土的可能性，例如大麻[3]，草捆[4]，甘蔗和稻壳[5]等。其中最为引人关注的是大麻茎秆混凝土，由于大麻茎秆的低密度和高孔隙率，所制备的大麻茎秆混凝土具有十分优异的保温隔热、调湿及透气功能[6]，目前已在欧洲一些住宅中成功应用。

然而，这些植物茎秆混凝土采用的胶凝材料基本是硅酸盐水泥或石灰。硅酸盐水泥和石灰凝结硬化后呈碱性，这种碱性性质易于削弱大部分天然纤维，尤其是那些相互独立被分开的纤维[7]。此外，天然的植物纤维，是由单个纤维细胞通过中间夹层胶结在一起的，这中间夹层主要为半纤维素和木素以及低聚糖等，它们在水泥料浆的碱性环境中会降解、浸提出单糖、低聚糖、木素等，会对水泥导致缓凝作用[8]。相比于硅酸盐水泥，磷酸镁水泥凝结硬化后呈中性偏弱碱性，有利于植物纤维长期的耐久性[9]。为研究植物纤维复合材料、制备绿色混凝土提供了契机。因此，利用植物纤维与MPC复合制作的新型材料，符合环保、节能、综合利用的产业政策，具有显著的社会效益和经济效益，既利用了农作物或建筑木材废料，又达到了节约能源的目的。

1.1 MPC玉米秸秆复合材料

我国是农业大国，农作物秸秆是农业生产过程中的最大副产物，其中玉米秸秆占中国农作物秸秆的较大比例。而相当一部分的玉米秸秆(CS)则被低值利用，既对资源造成了浪费，又污染了环境。陈兵等[10]以磷酸镁水泥(MPC)、粉煤灰(FA)和玉米秸秆为主要原料，合成了一种新型的混凝土。该研究用不同含量(CS含量为5%～30%)和两种规格的大玉米秸秆(LCS)和小玉米秸秆(SCS)，研制出玉米秸秆磷酸镁混凝土(CS-MPC混凝土)，并研究了玉米秸秆MPC复合材料的抗压强度、导热系数、毛细吸水率和吸水性能。研究表明，CS-MPC混凝土不仅在最初的24h内达到其最大强度的56%至74%，而且还改善了其热性能。掺量为15%和30%的小玉米秸秆(SCS)的28天混凝土抗压强度分别为12.47 和2.60 MPa，掺量15%和30%的大玉米秸秆(LCS)的28天混凝土抗压强度为9.69和1.75 MPa。LCS-MPC-30和SCS-MPC-30混凝土的导热系数λ值分别为0.0510和0.0986 W /(m·K)。相同掺量下的LCS-MPC与SCS-MPC相比，LCS-MPC混凝土的λ值均较低，这是由于大玉米秸秆相较于小玉米秸秆，密实度更低以及孔结构较多所导致的。微观结构研究表明，玉米秸秆作为植物骨料与MPC之间具有较好的相互作用，在鸟粪石晶体上还观察到一些未反应的MgO颗粒，粉煤灰通过填充孔有效地提高了复合材料的致密性。CS-MPC混凝土的其它性能，例如吸附性能、声学性能和耐久性也在进一步研究之中。

1.2 MPC刨花板复合材料

建筑废弃物的处理与发展中国家的经济快速增长密切相关，基础设施的城市化建设造成的大量木材浪费给可持续发展带来了负担。例如，香港的建筑业和航运业每天产生数百吨的木材废料，造成大量资源浪费，并占用了有限的填埋空间[11]。由于碳排放量的日益增加和有限的填埋空间的局限，填埋木材废料日益被视为不可持续的管理方法。为解决这一问题，将建筑废木料转变成水泥粘合的刨花板已经成为一种创新的解决方案[12]。

目前，普通硅酸盐水泥制作的刨花板在压力下保持一致的尺寸和适当的孔隙率，需要一个非常长的成型时间，大约在24 h。尽管促凝剂的添加和CO2养护可以将凝结时间缩短至6～8 h，但由于生产速率较低，废材回收利用的效率仍然存在局限性。在最近的研究中首次证明MPC可以用于快速成型的刨花板的生产[13]。与传统的普通硅酸盐水泥刨花板相比，MPC刨花板具有明显的优势。第一，MPC刨花板比硅酸盐水泥刨花板更环保，即温室气体排放减少5%；第二，由于具有快速凝结硬化快的特性，与硅酸盐水泥刨花板相比，MPC刨花板的主要优势在于保持一致尺寸所需的压缩时间更短(5～8 min)[14]。木材颗粒作为一种吸湿材料，有利于MPC的水化产物即鸟粪石相在木材孔隙度内的形成，MPC水化产物的结晶态和无定形水化产物增强了其与木材颗粒的结合。MPC对木材废弃物中的杂质，如水溶性萃取物和化学防腐剂等也表现出很高的耐久性，这些杂质常常干扰OPC的水化反应[15]。同时MPC粘合剂中相对较低的pH值(5～8)也减轻了木材颗粒的降解与矿化[16]。MPC与木材废弃物的协同作用产生了具有轻质、隔热、隔音的高强度刨花板。

尽管MPC具有诸多优点，但由于MPC在水中的稳定性较弱，MPC刨花板在潮湿环境中的应用可能会受到质疑[17]。之前的研究表明，晶体和无定形磷酸镁在水介质中分解，导致长期浸泡后残余强度会有降低。此外，木材废料具有较高的吸水能力，这可能会进一步降低MPC刨花板在潮湿环境中的耐久性。虽然添加硅灰、水玻璃和憎水剂可以提高抗水性，但力学强度明显下降[18]。因此，有必要探索提高MPC刨花板耐水性的新途径。

2 MPC聚合物及合成聚合物纤维复合材料

2.1 MPC聚合物乳液复合材料

聚合物乳液改性MPC时，基体会在裂纹扩展过程中产生其他能量消耗机制，使外加荷载的一部分或大部分能量消耗掉而不集中于裂纹的扩展上。采用聚合物乳液改性时，聚合物分子与MPC水化产物相互作用会改变MPC基体结构，提高MPC的抗折强度、变形能力以及粘结强度等[19]。目前，MPC增韧采用的聚合物乳液主要有聚丙烯酸脂乳液(PVE)、苯丙乳液(SAE)、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(EVA)，其中EVA乳液的增韧效果优于PVE和SAE乳液(见表1，单位：N/m)。王润泽等[20]发现参加9%EVA乳液，MPC断裂能可能提高50%以上，用于混凝土修补时与混凝土的粘结强度也可显著提高，通过SEM观察水化产物时发现EVA絮状物与MPC水化产物交互形成空间网状结构，基体结构更加致密。陈兵[21]等将可分散性乳胶粉参加到MPC中，发现其耐水性、抗折强度/抗压强度比、凝结时间、抗干燥收缩能力以及粘结强度均有不同程度提高。

表1 聚合物乳液对MPC断裂能的影响[20]Table 1 Influence of polymer emulsion on MPC fracture energy[20]

聚合物增韧MPC的作用效果主要体现在3个方面：聚合物在MPC中形成类似于微纤维的三维网状结构，可以阻止微裂纹的扩展，提高基体抗折强度；同时，聚合物对集料表面有润湿作用，这种润湿作用可以使聚合物牢固地附着在聚合物表面，改善集料和基体之间的粘结能力，延缓了微裂纹的出现；此外，聚合物可以与MPC发生一定程度的化学反应，增强基体与聚合物的粘结，从而提高MPC的抗折强度。但是，聚合物包裹在MgO颗粒表面会延缓MPC的早期水化，降低早期强度，同时由于聚合物乳液粘性较高，掺加到MPC中时会提高浆体的黏度，降低流动性能。

2.2 MPC聚合物纤维复合材料

为了探求聚合物纤维对MPC性能的影响，李悦等[22]制备了不同掺量的聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维复合MPC，测试了纤维增强MPC的流动性、抗压强度和微观结构。结果分析发现，在一定条件范围内，随着纤维的掺量增加，MPC浆体的流动性逐渐降低，聚丙烯腈纤维对MPC浆体的流动性影响要大于聚丙烯纤维对其流动性的影响。在一定掺量范围内，掺加聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维对MPC试件的抗压强度都没有明显影响，而抗折强度先增加后稳定；掺加聚丙烯腈纤维对MPC试件的抗折强度影响更大；微观分析发现，对于MPC试件，掺加聚丙烯纤维的分散性好于聚丙烯腈纤维，并且MPC中的化学反应对纤维不产生损伤。聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维产品物理力学性能见表2。

表2 纤维物理力学性能[22]Table 2 Physical and mechanical of fiber[22]

聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维两种纤维在不同的掺量下MPC浆体的流动度测试结果表明：随着纤维的掺量的增加，MPC浆体的流动性逐渐降低。掺加聚丙烯的MPC浆体流动性降低平缓；而掺加聚丙烯腈的MPC浆体，其流动度降低幅度较大，当掺量>0.33%时，流动度急剧下降，聚丙烯腈掺量为0.99%比掺量为0.33%的流动度降低44%。因此聚丙烯腈纤维对MPC浆体的流动性影响要大于聚丙烯纤维对其流动性的影响。

但是，在一定掺量范围内，掺加聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维对MPC试件的抗压强度都没有明显影响，而抗折强度先增加后趋于稳定。由掺加两种纤维的MPC试件SEM测试结果表明，掺加聚丙烯腈纤维的试件，纤维有集束状情况出现。掺加聚丙烯纤维试件中纤维丝都得到了很好的分散，较均匀分布于试件基体中。因此，对于MPC试件来说，聚丙烯纤维的分散性好于聚丙烯腈纤维。另外，由放大倍数较高的SEM图可以看出，MPC试件中的纤维并没有产生腐蚀的痕迹，因此，纤维在试件中能够保持其应有的物理性能，试件中的化学反应不会对其造成损伤。

因为PVA纤维与聚丙烯纤维有着相似的性能，在硅酸盐水泥基纤维复合材料中常作为对比材料，而且，所制成的硅酸盐PVA纤维复合材料具有独特的应变-硬化性能和超高韧性，显著改变了传统水泥基材料的脆性特征。孙晨等[23]为了探究PVA纤维对磷酸镁水泥性能的影响，制备了不同掺量PVA纤维复合MPC，测试其抗压、抗折强度、弯曲性能，并用X射线三维重构显微镜(XCT)分析了微观结构。研究结果表明，PVA纤维的加入对MPC抗折性能有显著的提高，但是对抗压强度影响不大；PVA纤维的加入对于弯曲性能有较好的改善，延性显著提高，显示出明显的弯曲硬化特点，可以有效改善磷酸镁水泥的脆性破坏特征。

对三维重构图进行进一步滤波和分割处理，得到纤维在其中的分布特征，发现PVA纤维在MPC基体中具有很好的分散，各纤维乱向分散相互交叉，没有出现集束现象。良好的乱向分散使纤维在试件开裂过程中起到了良好的“桥联”作用，阻止了裂缝的发展。

3 MPC-无机纤维复合材料

3.1 MPC-钢纤维复合材料

钢纤维可显著改善磷酸镁水泥砂浆诸多性能，其原因在如下：掺入钢纤维后，磷酸镁水泥砂浆材料在受到荷载作用时，形成多点开裂，即基体开裂后由于乱向分布的钢纤维承担了因基体开裂而转移的荷载，并借助与界面的粘结力将荷载传递至基体中，使裂缝形成于基体各处。此外，钢纤维还能承受更大的荷载直至峰值荷载时产生裂缝的失稳扩展。由于钢纤维的阻裂强韧化作用，显著地提高了磷酸镁水泥砂浆的强度、韧性及耐磨性能，并起到了限制收缩、减少体积变形的作用。

汪洪涛等试验表明[24]，钢纤维掺量低于1%时，对磷酸镁水泥砂浆的流动性影响并不大；当掺量大于1%时，随着钢纤维掺入量的增加，磷酸镁水泥砂浆的流动性会明显降低；钢纤维对磷酸镁水泥砂浆强度尤其是早期强度有显著增强效果，钢纤维掺量在0.8%～1.5%之间时增强效果最佳；钢纤维可明显降低磷酸镁水泥砂浆的收缩率，掺入一定量的钢纤维可提高其耐磨性能。

3.2 MPC-碳纤维复合材料

3.2.1 碳纤维掺量对磷酸镁水泥砂浆抗压强度的影响

贾兴文等[25]研究了碳纤维掺量对磷酸镁水泥砂浆(MPCM)抗压强度的影响。由于MPCM的抗压强度增长主要在7 d临期以前，此后MPCM抗压强度增长较为缓慢，因此主要测试了碳纤维增量对MPCM的6 h、1 d和7 d抗压强度的影响。

随着碳纤维掺量的增加，试体各龄期的抗压强度均比未参加碳纤维时有所增加，尤其是碳纤维掺量超过0.4%以后，MPCM的6 h和1 d抗压强度显著增长。以6 mm碳纤维为例，当碳纤维掺量为0.4%时，MPCM的6 h、1 d和7 d抗压强度分别比未参加碳纤维时同龄期的MPCM试件增长54.1%、42.9%、10.9%；当碳纤维掺量为0.8%时，MPCM抗压强度的增长幅度分别为70.3%、69.6%、19.7%。碳纤维掺量为0.4%～0.8%时更有利于提高MPCM的抗压强度。然而，当碳纤维掺量增加到1.0%时，参加10 和15 mm碳纤维的MPCM的抗压强度呈现逐渐下降趋势。

除了掺量，碳纤维长度也会对MPCM的抗压强度产生影响。长度6 mm的碳纤维更有利于提高MPCM的抗压强度，其次是长度3 mm的碳纤维。掺加长度10和15 mm的碳纤维时，随着碳纤维掺量的增加，抗压强度的增长幅度明显小于掺加6 mm碳纤维的MPCM，掺量较高时甚至还导致MPCM抗压强度下降。这主要是由于随着长度增加，碳纤维在MPCM基体中分散性降低，碳纤维分布不均匀导致MPCM基体产生更多缺陷，使MPCM的抗压强度逐渐降低。

3.2.2 碳纤维掺量对磷酸镁水泥砂浆抗折强度的影响

MPC属于具有明显脆性的无机胶凝材料，MPCM的抗压强度很高，参加碳纤维的主要目的是提高MPCM的抗折强度和韧性。研究表明，当碳纤维掺量为0.2%时，长度15 mm碳纤维对MPCM抗折强度的增强作用更为显著；当碳纤维掺量为0.4%时；碳纤维长度对MPCM抗折强度的影响无显著差异；当碳纤维掺量达到0.6%时，长度6和10 mm的碳纤维对MPCM的抗折强度增强效果最好。6 mm碳纤维掺量为0.6%，MPCM的6h、1d和7d抗折强度相比于未掺加碳纤维时分别增大了43.9%、14.6%和44.5%[24]。碳纤维掺量较少时，碳纤维的分散性相对较好，长度较大的碳纤维更容易相互搭接形成网络，在弯曲力作用下，长纤维从MPCM基体中拔出时消耗的能量更大，因此碳纤维掺量较小时长纤维增强MPCM抗折强度的效果较好。随着碳纤维掺量增加，15 mm碳纤维由于分散更为困难，对MPCM抗折强度的增强效果减弱，且会导致MPCM流动性显著降低；采用3 mm碳纤维时，虽然短纤维分散较为容易，但是难以形成良好的搭接网络，MPCM抗折强度的增长幅度相对较小。

3.2.3 碳纤维对MPC复合材料导电性能的影响

碳纤维水泥基复合材料(carbon fiber reinforced cement composites,CFRC)通常是以水泥、砂浆或混凝土为基体，短切碳纤维为导电填料，并加入分散剂等制备而成[26]。已有的文献[27]一般认为CFRC的导电性能与基体的种类无关系，而是在于提高碳纤维的掺量和分散性。因此很少有研究者基于不同胶凝材料的特性来对CFRC进行改性，CFRC目前常用的基体材料多为硅酸盐水泥混凝土。易峰等[28]以高掺量粉煤灰磷酸镁水泥为基体，短切纤维为功能材料，制备出了磷酸盐水泥碳纤维复合材料(phosphate cement carbon fiber composites,PCFC)。

硅酸盐水泥基碳纤维复合材料CFRC的电导率随碳纤维掺量变化的导电机理为：CFRC中存在离子导电、碳纤维搭接形成的电子导电和电子跃迁形成的隧道效应导电3种基本方式。现有的导电机理认为CFRC内的纤维到达一定量、形成有效搭接后，电导率就不再增长，而PCFC随着碳纤维的增加却出现了二次增长。这是因为两者的基体MPC和硅酸盐水泥具有完全不同的性质。首先，MPC粘稠性大，在拌合PCFC过程中，可带动碳纤维分散开来，使得碳纤维在MPC内部就分散得均匀，而PC虽有一定粘稠性，但还需要依靠甲基纤维素(MC)等分散剂事先分散纤维，才能使得纤维达到相对均匀的分散状态；其次纤维掺量一旦增加到一定数值，水灰比固定的情况下，CFRC的和易性将会迅速降低，也会导致纤维无法有效分散，因而其导电性能也就不会增加，甚至出现降低的情况。

易峰等[28]对不同碳纤维含量的PCFC和CFRC试样进行了SEM观测，结果表明碳纤维掺量为1.4%的PCFC仍有较高的分散性。当碳纤维掺量达到1.4%时，CFRC出现了纤维团聚现象，即部分纤维无法散开来，从而大大约束了其力学性能和电学性能的持续增长。

相比CFRC，PCFC制备过程简单，并且由于PCFC自身对碳纤维良好的分散效果，在同等碳纤维掺量的情况下，PCFC的力学增强效果和导电性能更优越。碳纤维掺量超过1.4%的PCFC不仅导电性能优越，且受龄期的影响较小，具有良好的导电稳定性，因而有望开发出导电性能好且稳定性好的水泥基导电复合材料。

3.3 MPC-玻璃纤维复合材料

玻璃纤维增强水泥(GRC)是一种玻璃纤维与水泥的复合材料。因其具有易于成型、良好的力学性能和防火性能的优点，可应用于外挂板等许多场合。然而，玻璃纤维在碱性环境的耐久性一直是其主要局限。虽然耐碱性纤维已经被广泛应用，但其耐久性问题依然没有被完全解决[29]。因此，磷酸镁水泥的弱碱性环境为玻璃纤维与水泥复合提供了可能性。

方圆等研究表明，玻璃纤维对磷酸镁水泥的抗压强度和抗折强度有一定贡献，其中纤维的最佳体积掺量约为2.5%[30]。以养护时间为28 d的试块为例，当玻璃纤维掺量为2.5%时，试块的抗压强度达到最大值，为96 MPa，当玻璃纤维掺量升至3.5%时，抗压强度下降到87 MPa。试块抗弯强度最大达到17.2 MPa，比不掺玻璃纤维的试块高6.9 MPa。但超过最佳掺量后，抗压和抗折强度都有所降低。另外，稍过量的玻璃纤维(掺量为3%)能够暂时“包裹”未反应基材，使其在湿润或浸水环境下得以继续反应，又一轮水化反应产生的鸟粪石可以抵消或者减少遇水溶解的鸟粪石，从而抵消因浸水造成的强度损失，这有可能是一种改善磷酸镁水泥耐水性的新方法。

4 未来前景

随着社会经济发展和科学技术的进步，对混凝土的强度、韧性和耐久性提出了更高的要求，高强混凝土(high strength concrete,HSC)[31]、纤维增强混凝土(fiber Reinforced concrete,FRC)、工程水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)[32]和活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)[33]等性能优异的高性能混凝土相继诞生。其中由法国Bouygues实验室提出的RPC因其超高的强度、断裂韧性以及良好的密实性和耐久性而受到广泛关注[34]。此后，以RPC配置技术为基础的超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UPHC)材料性能、结构构件以及工程实践等方面的研究，成为当今水泥基材料的研究热点之一[35]。在PVA纤维水泥基复合材料的研究中，绝大多数是以硅酸盐水泥作为基体材料进行PVA-ECC研究的，而以磷酸镁水泥用作水泥基的PVA-ECC材料的研究却极少，以MPC为基体的PVA-ECC是未来值得挑战和发展的一个重要方向。

5 结 语

利用农作物秸秆与建筑废弃木材等制作新型MPC植物纤维复合材料，既利用了废弃原料，又节省了大量的土地资源，符合国家环保、节能、综合利用的产业政策，具有显著的社会和经济、环保效益。但是，由于全国各地的农作物秸秆资源不同，不同的农作物秸秆，其纤维形态、强度、耐侵蚀性势必会有所差异，因此不同的秸秆纤维对于成型后材料的性能影响也不同，还需要做进一步的系统研究。

聚合物在MPC中形成类似于微纤维的三维网状结构，可以阻止微裂纹的扩展，提高基体抗折强度；同时，聚合物对集料表面有润湿作用，这种润湿作用可以使聚合物牢固地附着在聚合物表面，改善集料和基体之间的粘结能力，延缓了微裂纹的出现。但是会导致MPC早期工作性能和强度的降低。相比聚合物乳液增韧改性，纤维改性MPC具有更优良的性能特点，而且应用前景更为广泛。

钢纤维对磷酸镁水泥砂浆强度尤其是早期强度有显著增强效果，钢纤维可明显降低磷酸镁水泥砂浆的收缩率，掺入一定量的钢纤维可提高其耐磨性能。碳纤维长度对磷酸镁水泥的抗压和抗折强度的影响有所差异，3～6 mm的碳纤维有利于改善磷酸镁水泥的抗压强度，6～10 mm的碳纤维有利于改善磷酸镁水泥的抗折强度。磷酸镁水泥基碳纤维复合材料相比碳纤维硅酸盐水泥基复合材料在同等碳纤维掺量的情况下力学增强效果更好、导电性更为优越。

玻璃纤维对磷酸镁水泥的抗压强度和抗折强度都有一定的贡献，其中纤维的最佳体积掺量约为2.5%，但超过最佳掺量后，抗压和抗折强度都有所降低。另外，加入稍过量的玻璃纤维可能是一种改善磷酸镁水泥耐水性的新方法。

UHPC和ECC是混凝土未来低碳化的高端发展方向，以MPC为基体的PVA-ECC是未来值得挑战和发展的一个重要方向。