磷酸鎂水泥復合材料的研究進展*

肖炳斐，陳 玥，房 琦，丁 鑄

(深圳大學 土木與交通工程學院，廣東省濱海土木工程耐久性重點實驗室，廣東 深圳 518060)

0 引 言

磷酸鎂水泥(magnesium phosphate cement，MPC)是一種基于酸堿中和反應的快凝快硬膠凝材料，又被稱為化學結合陶瓷材料。磷酸鎂水泥砂漿加入水拌和后，很快發生水化，隨著水化反應的不斷進行，砂漿逐漸失去流動性和可塑性而凝結硬化，由于水化反應的逐漸深入，硬化的水泥漿體不斷發展變化，結構變得更加致密，最終形成具有一定力學強度的穩定的水泥石結構。磷酸鎂水泥的水化產物主要是鳥糞石相MgKPO4·6H2O或者MgNH4PO4·6H2O,也會含有少量的MgNH4H2PO4·H2O和Mg3(PO4)2·4H2O等水化產物。其中鳥糞石相作為磷酸鎂水泥水化產物中含量最多且粘結性能最好的相，其結構與性能的變化直接影響到磷酸鎂水泥砂漿強度及其他性能。相比較普通硅酸鹽水泥，MPC具有水化速度快、早期強度高、與舊混凝土的界面粘結性好、耐磨及抗凍性好，以及凝結硬化后呈中性偏弱堿性。MPC也有一些固有的缺點。作為一種化學結合陶瓷，MPC的膠結力為離子鍵和共價鍵，其鍵能大、強度高，在受沖擊荷載時，位錯很難滑移，彈性應變和塑性應變比較小，所以MPC具有較高的脆性，限制了MPC的工程應用。因此，利用纖維對MPC纖維復合材料、對MPC進行改性，意義重大。

不同模量纖維對MPC的增韌效果具有較大差異，通常以MPC彈性模量為基準，劃分為低彈性模量和高模量纖維。合成纖維、天然纖維等低彈性模量纖維，其變形能力強，可作為非結構性補強材料，低模量纖維對MPC的斷裂模量、抗沖擊性能、耐磨性能、抗裂性能等均有較好的改善效果；高模量纖維，如鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維等，基體破壞時的能量消耗形式以拔出過程的摩擦消耗為主，纖維自身形變消耗為輔，這是一種比較理想的破壞模式，既可以增加MPC的延性，又能提高強度。MPC復合材料常用的纖維有無機纖維[1-2]、植物纖維[3-5]、合成聚合物纖維[6-10]。其機理在于，第一，當MPC水泥基體受到外加荷載后，部分荷載可以傳遞到纖維上，從而減輕MPC基體的荷載，阻止微裂紋的擴展；第二，當MPC破壞時，通過纖維拔出和斷裂作用吸收一部分能量。為進一步拓展MPC在實際工程中的應用，不同種類的MPC纖維復合材料已經成為重要的研究方向。

1 MPC植物纖維復合材料

為了降低能源和資源的消耗，同時改善水泥基材料的脆性問題，使用植物纖維材料或生物復合材料制備水泥基復合材料非常有吸引力，因為其可再生特性可減少能源和原材料的消耗使用，在建筑業中具有可持續發展的重要意義。國內外研究探索了使用各種植物復合材料用于制備綠色混凝土的可能性，例如大麻[3]，草捆[4]，甘蔗和稻殼[5]等。其中最為引人關注的是大麻莖稈混凝土，由于大麻莖稈的低密度和高孔隙率，所制備的大麻莖稈混凝土具有十分優異的保溫隔熱、調濕及透氣功能[6]，目前已在歐洲一些住宅中成功應用。

然而，這些植物莖稈混凝土采用的膠凝材料基本是硅酸鹽水泥或石灰。硅酸鹽水泥和石灰凝結硬化后呈堿性，這種堿性性質易于削弱大部分天然纖維，尤其是那些相互獨立被分開的纖維[7]。此外，天然的植物纖維，是由單個纖維細胞通過中間夾層膠結在一起的，這中間夾層主要為半纖維素和木素以及低聚糖等，它們在水泥料漿的堿性環境中會降解、浸提出單糖、低聚糖、木素等，會對水泥導致緩凝作用[8]。相比于硅酸鹽水泥，磷酸鎂水泥凝結硬化后呈中性偏弱堿性，有利于植物纖維長期的耐久性[9]。為研究植物纖維復合材料、制備綠色混凝土提供了契機。因此，利用植物纖維與MPC復合制作的新型材料，符合環保、節能、綜合利用的產業政策，具有顯著的社會效益和經濟效益，既利用了農作物或建筑木材廢料，又達到了節約能源的目的。

1.1 MPC玉米秸稈復合材料

我國是農業大國，農作物秸稈是農業生產過程中的最大副產物，其中玉米秸稈占中國農作物秸稈的較大比例。而相當一部分的玉米秸稈(CS)則被低值利用，既對資源造成了浪費，又污染了環境。陳兵等[10]以磷酸鎂水泥(MPC)、粉煤灰(FA)和玉米秸稈為主要原料，合成了一種新型的混凝土。該研究用不同含量(CS含量為5%～30%)和兩種規格的大玉米秸稈(LCS)和小玉米秸稈(SCS)，研制出玉米秸稈磷酸鎂混凝土(CS-MPC混凝土)，并研究了玉米秸稈MPC復合材料的抗壓強度、導熱系數、毛細吸水率和吸水性能。研究表明，CS-MPC混凝土不僅在最初的24h內達到其最大強度的56%至74%，而且還改善了其熱性能。摻量為15%和30%的小玉米秸稈(SCS)的28天混凝土抗壓強度分別為12.47 和2.60 MPa，摻量15%和30%的大玉米秸稈(LCS)的28天混凝土抗壓強度為9.69和1.75 MPa。LCS-MPC-30和SCS-MPC-30混凝土的導熱系數λ值分別為0.0510和0.0986 W /(m·K)。相同摻量下的LCS-MPC與SCS-MPC相比，LCS-MPC混凝土的λ值均較低，這是由于大玉米秸稈相較于小玉米秸稈，密實度更低以及孔結構較多所導致的。微觀結構研究表明，玉米秸稈作為植物骨料與MPC之間具有較好的相互作用，在鳥糞石晶體上還觀察到一些未反應的MgO顆粒，粉煤灰通過填充孔有效地提高了復合材料的致密性。CS-MPC混凝土的其它性能，例如吸附性能、聲學性能和耐久性也在進一步研究之中。

1.2 MPC刨花板復合材料

建筑廢棄物的處理與發展中國家的經濟快速增長密切相關，基礎設施的城市化建設造成的大量木材浪費給可持續發展帶來了負擔。例如，香港的建筑業和航運業每天產生數百噸的木材廢料，造成大量資源浪費，并占用了有限的填埋空間[11]。由于碳排放量的日益增加和有限的填埋空間的局限，填埋木材廢料日益被視為不可持續的管理方法。為解決這一問題，將建筑廢木料轉變成水泥粘合的刨花板已經成為一種創新的解決方案[12]。

目前，普通硅酸鹽水泥制作的刨花板在壓力下保持一致的尺寸和適當的孔隙率，需要一個非常長的成型時間，大約在24 h。盡管促凝劑的添加和CO2養護可以將凝結時間縮短至6～8 h，但由于生產速率較低，廢材回收利用的效率仍然存在局限性。在最近的研究中首次證明MPC可以用于快速成型的刨花板的生產[13]。與傳統的普通硅酸鹽水泥刨花板相比，MPC刨花板具有明顯的優勢。第一，MPC刨花板比硅酸鹽水泥刨花板更環保，即溫室氣體排放減少5%；第二，由于具有快速凝結硬化快的特性，與硅酸鹽水泥刨花板相比，MPC刨花板的主要優勢在于保持一致尺寸所需的壓縮時間更短(5～8 min)[14]。木材顆粒作為一種吸濕材料，有利于MPC的水化產物即鳥糞石相在木材孔隙度內的形成，MPC水化產物的結晶態和無定形水化產物增強了其與木材顆粒的結合。MPC對木材廢棄物中的雜質，如水溶性萃取物和化學防腐劑等也表現出很高的耐久性，這些雜質常常干擾OPC的水化反應[15]。同時MPC粘合劑中相對較低的pH值(5～8)也減輕了木材顆粒的降解與礦化[16]。MPC與木材廢棄物的協同作用產生了具有輕質、隔熱、隔音的高強度刨花板。

盡管MPC具有諸多優點，但由于MPC在水中的穩定性較弱，MPC刨花板在潮濕環境中的應用可能會受到質疑[17]。之前的研究表明，晶體和無定形磷酸鎂在水介質中分解，導致長期浸泡后殘余強度會有降低。此外，木材廢料具有較高的吸水能力，這可能會進一步降低MPC刨花板在潮濕環境中的耐久性。雖然添加硅灰、水玻璃和憎水劑可以提高抗水性，但力學強度明顯下降[18]。因此，有必要探索提高MPC刨花板耐水性的新途徑。

2 MPC聚合物及合成聚合物纖維復合材料

2.1 MPC聚合物乳液復合材料

聚合物乳液改性MPC時，基體會在裂紋擴展過程中產生其他能量消耗機制，使外加荷載的一部分或大部分能量消耗掉而不集中于裂紋的擴展上。采用聚合物乳液改性時，聚合物分子與MPC水化產物相互作用會改變MPC基體結構，提高MPC的抗折強度、變形能力以及粘結強度等[19]。目前，MPC增韌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乳液的增韌效果優于PVE和SAE乳液(見表1，單位：N/m)。王潤澤等[20]發現參加9%EVA乳液，MPC斷裂能可能提高50%以上，用于混凝土修補時與混凝土的粘結強度也可顯著提高，通過SEM觀察水化產物時發現EVA絮狀物與MPC水化產物交互形成空間網狀結構，基體結構更加致密。陳兵[21]等將可分散性乳膠粉參加到MPC中，發現其耐水性、抗折強度/抗壓強度比、凝結時間、抗干燥收縮能力以及粘結強度均有不同程度提高。

表1 聚合物乳液對MPC斷裂能的影響[20]Table 1 Influence of polymer emulsion on MPC fracture energy[20]

聚合物增韌MPC的作用效果主要體現在3個方面：聚合物在MPC中形成類似于微纖維的三維網狀結構，可以阻止微裂紋的擴展，提高基體抗折強度；同時，聚合物對集料表面有潤濕作用，這種潤濕作用可以使聚合物牢固地附著在聚合物表面，改善集料和基體之間的粘結能力，延緩了微裂紋的出現；此外，聚合物可以與MPC發生一定程度的化學反應，增強基體與聚合物的粘結，從而提高MPC的抗折強度。但是，聚合物包裹在MgO顆粒表面會延緩MPC的早期水化，降低早期強度，同時由于聚合物乳液粘性較高，摻加到MPC中時會提高漿體的黏度，降低流動性能。

2.2 MPC聚合物纖維復合材料

為了探求聚合物纖維對MPC性能的影響，李悅等[22]制備了不同摻量的聚丙烯纖維和聚丙烯腈纖維復合MPC，測試了纖維增強MPC的流動性、抗壓強度和微觀結構。結果分析發現，在一定條件范圍內，隨著纖維的摻量增加，MPC漿體的流動性逐漸降低，聚丙烯腈纖維對MPC漿體的流動性影響要大于聚丙烯纖維對其流動性的影響。在一定摻量范圍內，摻加聚丙烯纖維和聚丙烯腈纖維對MPC試件的抗壓強度都沒有明顯影響，而抗折強度先增加后穩定；摻加聚丙烯腈纖維對MPC試件的抗折強度影響更大；微觀分析發現，對于MPC試件，摻加聚丙烯纖維的分散性好于聚丙烯腈纖維，并且MPC中的化學反應對纖維不產生損傷。聚丙烯纖維和聚丙烯腈纖維產品物理力學性能見表2。

表2 纖維物理力學性能[22]Table 2 Physical and mechanical of fiber[22]

聚丙烯纖維和聚丙烯腈纖維兩種纖維在不同的摻量下MPC漿體的流動度測試結果表明：隨著纖維的摻量的增加，MPC漿體的流動性逐漸降低。摻加聚丙烯的MPC漿體流動性降低平緩；而摻加聚丙烯腈的MPC漿體，其流動度降低幅度較大，當摻量>0.33%時，流動度急劇下降，聚丙烯腈摻量為0.99%比摻量為0.33%的流動度降低44%。因此聚丙烯腈纖維對MPC漿體的流動性影響要大于聚丙烯纖維對其流動性的影響。

但是，在一定摻量范圍內，摻加聚丙烯纖維和聚丙烯腈纖維對MPC試件的抗壓強度都沒有明顯影響，而抗折強度先增加后趨于穩定。由摻加兩種纖維的MPC試件SEM測試結果表明，摻加聚丙烯腈纖維的試件，纖維有集束狀情況出現。摻加聚丙烯纖維試件中纖維絲都得到了很好的分散，較均勻分布于試件基體中。因此，對于MPC試件來說，聚丙烯纖維的分散性好于聚丙烯腈纖維。另外，由放大倍數較高的SEM圖可以看出，MPC試件中的纖維并沒有產生腐蝕的痕跡，因此，纖維在試件中能夠保持其應有的物理性能，試件中的化學反應不會對其造成損傷。

因為PVA纖維與聚丙烯纖維有著相似的性能，在硅酸鹽水泥基纖維復合材料中常作為對比材料，而且，所制成的硅酸鹽PVA纖維復合材料具有獨特的應變-硬化性能和超高韌性，顯著改變了傳統水泥基材料的脆性特征。孫晨等[23]為了探究PVA纖維對磷酸鎂水泥性能的影響，制備了不同摻量PVA纖維復合MPC，測試其抗壓、抗折強度、彎曲性能，并用X射線三維重構顯微鏡(XCT)分析了微觀結構。研究結果表明，PVA纖維的加入對MPC抗折性能有顯著的提高，但是對抗壓強度影響不大；PVA纖維的加入對于彎曲性能有較好的改善，延性顯著提高，顯示出明顯的彎曲硬化特點，可以有效改善磷酸鎂水泥的脆性破壞特征。

對三維重構圖進行進一步濾波和分割處理，得到纖維在其中的分布特征，發現PVA纖維在MPC基體中具有很好的分散，各纖維亂向分散相互交叉，沒有出現集束現象。良好的亂向分散使纖維在試件開裂過程中起到了良好的“橋聯”作用，阻止了裂縫的發展。

3 MPC-無機纖維復合材料

3.1 MPC-鋼纖維復合材料

鋼纖維可顯著改善磷酸鎂水泥砂漿諸多性能，其原因在如下：摻入鋼纖維后，磷酸鎂水泥砂漿材料在受到荷載作用時，形成多點開裂，即基體開裂后由于亂向分布的鋼纖維承擔了因基體開裂而轉移的荷載，并借助與界面的粘結力將荷載傳遞至基體中，使裂縫形成于基體各處。此外，鋼纖維還能承受更大的荷載直至峰值荷載時產生裂縫的失穩擴展。由于鋼纖維的阻裂強韌化作用，顯著地提高了磷酸鎂水泥砂漿的強度、韌性及耐磨性能，并起到了限制收縮、減少體積變形的作用。

汪洪濤等試驗表明[24]，鋼纖維摻量低于1%時，對磷酸鎂水泥砂漿的流動性影響并不大；當摻量大于1%時，隨著鋼纖維摻入量的增加，磷酸鎂水泥砂漿的流動性會明顯降低；鋼纖維對磷酸鎂水泥砂漿強度尤其是早期強度有顯著增強效果，鋼纖維摻量在0.8%～1.5%之間時增強效果最佳；鋼纖維可明顯降低磷酸鎂水泥砂漿的收縮率，摻入一定量的鋼纖維可提高其耐磨性能。

3.2 MPC-碳纖維復合材料

3.2.1 碳纖維摻量對磷酸鎂水泥砂漿抗壓強度的影響

賈興文等[25]研究了碳纖維摻量對磷酸鎂水泥砂漿(MPCM)抗壓強度的影響。由于MPCM的抗壓強度增長主要在7 d臨期以前，此后MPCM抗壓強度增長較為緩慢，因此主要測試了碳纖維增量對MPCM的6 h、1 d和7 d抗壓強度的影響。

隨著碳纖維摻量的增加，試體各齡期的抗壓強度均比未參加碳纖維時有所增加，尤其是碳纖維摻量超過0.4%以后，MPCM的6 h和1 d抗壓強度顯著增長。以6 mm碳纖維為例，當碳纖維摻量為0.4%時，MPCM的6 h、1 d和7 d抗壓強度分別比未參加碳纖維時同齡期的MPCM試件增長54.1%、42.9%、10.9%；當碳纖維摻量為0.8%時，MPCM抗壓強度的增長幅度分別為70.3%、69.6%、19.7%。碳纖維摻量為0.4%～0.8%時更有利于提高MPCM的抗壓強度。然而，當碳纖維摻量增加到1.0%時，參加10 和15 mm碳纖維的MPCM的抗壓強度呈現逐漸下降趨勢。

除了摻量，碳纖維長度也會對MPCM的抗壓強度產生影響。長度6 mm的碳纖維更有利于提高MPCM的抗壓強度，其次是長度3 mm的碳纖維。摻加長度10和15 mm的碳纖維時，隨著碳纖維摻量的增加，抗壓強度的增長幅度明顯小于摻加6 mm碳纖維的MPCM，摻量較高時甚至還導致MPCM抗壓強度下降。這主要是由于隨著長度增加，碳纖維在MPCM基體中分散性降低，碳纖維分布不均勻導致MPCM基體產生更多缺陷，使MPCM的抗壓強度逐漸降低。

3.2.2 碳纖維摻量對磷酸鎂水泥砂漿抗折強度的影響

MPC屬于具有明顯脆性的無機膠凝材料，MPCM的抗壓強度很高，參加碳纖維的主要目的是提高MPCM的抗折強度和韌性。研究表明，當碳纖維摻量為0.2%時，長度15 mm碳纖維對MPCM抗折強度的增強作用更為顯著；當碳纖維摻量為0.4%時；碳纖維長度對MPCM抗折強度的影響無顯著差異；當碳纖維摻量達到0.6%時，長度6和10 mm的碳纖維對MPCM的抗折強度增強效果最好。6 mm碳纖維摻量為0.6%，MPCM的6h、1d和7d抗折強度相比于未摻加碳纖維時分別增大了43.9%、14.6%和44.5%[24]。碳纖維摻量較少時，碳纖維的分散性相對較好，長度較大的碳纖維更容易相互搭接形成網絡，在彎曲力作用下，長纖維從MPCM基體中拔出時消耗的能量更大，因此碳纖維摻量較小時長纖維增強MPCM抗折強度的效果較好。隨著碳纖維摻量增加，15 mm碳纖維由于分散更為困難，對MPCM抗折強度的增強效果減弱，且會導致MPCM流動性顯著降低；采用3 mm碳纖維時，雖然短纖維分散較為容易，但是難以形成良好的搭接網絡，MPCM抗折強度的增長幅度相對較小。

3.2.3 碳纖維對MPC復合材料導電性能的影響

碳纖維水泥基復合材料(carbon fiber reinforced cement composites,CFRC)通常是以水泥、砂漿或混凝土為基體，短切碳纖維為導電填料，并加入分散劑等制備而成[26]。已有的文獻[27]一般認為CFRC的導電性能與基體的種類無關系，而是在于提高碳纖維的摻量和分散性。因此很少有研究者基于不同膠凝材料的特性來對CFRC進行改性，CFRC目前常用的基體材料多為硅酸鹽水泥混凝土。易峰等[28]以高摻量粉煤灰磷酸鎂水泥為基體，短切纖維為功能材料，制備出了磷酸鹽水泥碳纖維復合材料(phosphate cement carbon fiber composites,PCFC)。

硅酸鹽水泥基碳纖維復合材料CFRC的電導率隨碳纖維摻量變化的導電機理為：CFRC中存在離子導電、碳纖維搭接形成的電子導電和電子躍遷形成的隧道效應導電3種基本方式。現有的導電機理認為CFRC內的纖維到達一定量、形成有效搭接后，電導率就不再增長，而PCFC隨著碳纖維的增加卻出現了二次增長。這是因為兩者的基體MPC和硅酸鹽水泥具有完全不同的性質。首先，MPC粘稠性大，在拌合PCFC過程中，可帶動碳纖維分散開來，使得碳纖維在MPC內部就分散得均勻，而PC雖有一定粘稠性，但還需要依靠甲基纖維素(MC)等分散劑事先分散纖維，才能使得纖維達到相對均勻的分散狀態；其次纖維摻量一旦增加到一定數值，水灰比固定的情況下，CFRC的和易性將會迅速降低，也會導致纖維無法有效分散，因而其導電性能也就不會增加，甚至出現降低的情況。

易峰等[28]對不同碳纖維含量的PCFC和CFRC試樣進行了SEM觀測，結果表明碳纖維摻量為1.4%的PCFC仍有較高的分散性。當碳纖維摻量達到1.4%時，CFRC出現了纖維團聚現象，即部分纖維無法散開來，從而大大約束了其力學性能和電學性能的持續增長。

相比CFRC，PCFC制備過程簡單，并且由于PCFC自身對碳纖維良好的分散效果，在同等碳纖維摻量的情況下，PCFC的力學增強效果和導電性能更優越。碳纖維摻量超過1.4%的PCFC不僅導電性能優越，且受齡期的影響較小，具有良好的導電穩定性，因而有望開發出導電性能好且穩定性好的水泥基導電復合材料。

3.3 MPC-玻璃纖維復合材料

玻璃纖維增強水泥(GRC)是一種玻璃纖維與水泥的復合材料。因其具有易于成型、良好的力學性能和防火性能的優點，可應用于外掛板等許多場合。然而，玻璃纖維在堿性環境的耐久性一直是其主要局限。雖然耐堿性纖維已經被廣泛應用，但其耐久性問題依然沒有被完全解決[29]。因此，磷酸鎂水泥的弱堿性環境為玻璃纖維與水泥復合提供了可能性。

方圓等研究表明，玻璃纖維對磷酸鎂水泥的抗壓強度和抗折強度有一定貢獻，其中纖維的最佳體積摻量約為2.5%[30]。以養護時間為28 d的試塊為例，當玻璃纖維摻量為2.5%時，試塊的抗壓強度達到最大值，為96 MPa，當玻璃纖維摻量升至3.5%時，抗壓強度下降到87 MPa。試塊抗彎強度最大達到17.2 MPa，比不摻玻璃纖維的試塊高6.9 MPa。但超過最佳摻量后，抗壓和抗折強度都有所降低。另外，稍過量的玻璃纖維(摻量為3%)能夠暫時“包裹”未反應基材，使其在濕潤或浸水環境下得以繼續反應，又一輪水化反應產生的鳥糞石可以抵消或者減少遇水溶解的鳥糞石，從而抵消因浸水造成的強度損失，這有可能是一種改善磷酸鎂水泥耐水性的新方法。

4 未來前景

隨著社會經濟發展和科學技術的進步，對混凝土的強度、韌性和耐久性提出了更高的要求，高強混凝土(high strength concrete,HSC)[31]、纖維增強混凝土(fiber Reinforced concrete,FRC)、工程水泥基復合材料(engineered cementitious composite,ECC)[32]和活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)[33]等性能優異的高性能混凝土相繼誕生。其中由法國Bouygues實驗室提出的RPC因其超高的強度、斷裂韌性以及良好的密實性和耐久性而受到廣泛關注[34]。此后，以RPC配置技術為基礎的超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UPHC)材料性能、結構構件以及工程實踐等方面的研究，成為當今水泥基材料的研究熱點之一[35]。在PVA纖維水泥基復合材料的研究中，絕大多數是以硅酸鹽水泥作為基體材料進行PVA-ECC研究的，而以磷酸鎂水泥用作水泥基的PVA-ECC材料的研究卻極少，以MPC為基體的PVA-ECC是未來值得挑戰和發展的一個重要方向。

5 結 語

利用農作物秸稈與建筑廢棄木材等制作新型MPC植物纖維復合材料，既利用了廢棄原料，又節省了大量的土地資源，符合國家環保、節能、綜合利用的產業政策，具有顯著的社會和經濟、環保效益。但是，由于全國各地的農作物秸稈資源不同，不同的農作物秸稈，其纖維形態、強度、耐侵蝕性勢必會有所差異，因此不同的秸稈纖維對于成型后材料的性能影響也不同，還需要做進一步的系統研究。

聚合物在MPC中形成類似于微纖維的三維網狀結構，可以阻止微裂紋的擴展，提高基體抗折強度；同時，聚合物對集料表面有潤濕作用，這種潤濕作用可以使聚合物牢固地附著在聚合物表面，改善集料和基體之間的粘結能力，延緩了微裂紋的出現。但是會導致MPC早期工作性能和強度的降低。相比聚合物乳液增韌改性，纖維改性MPC具有更優良的性能特點，而且應用前景更為廣泛。

鋼纖維對磷酸鎂水泥砂漿強度尤其是早期強度有顯著增強效果，鋼纖維可明顯降低磷酸鎂水泥砂漿的收縮率，摻入一定量的鋼纖維可提高其耐磨性能。碳纖維長度對磷酸鎂水泥的抗壓和抗折強度的影響有所差異，3～6 mm的碳纖維有利于改善磷酸鎂水泥的抗壓強度，6～10 mm的碳纖維有利于改善磷酸鎂水泥的抗折強度。磷酸鎂水泥基碳纖維復合材料相比碳纖維硅酸鹽水泥基復合材料在同等碳纖維摻量的情況下力學增強效果更好、導電性更為優越。

玻璃纖維對磷酸鎂水泥的抗壓強度和抗折強度都有一定的貢獻，其中纖維的最佳體積摻量約為2.5%，但超過最佳摻量后，抗壓和抗折強度都有所降低。另外，加入稍過量的玻璃纖維可能是一種改善磷酸鎂水泥耐水性的新方法。

UHPC和ECC是混凝土未來低碳化的高端發展方向，以MPC為基體的PVA-ECC是未來值得挑戰和發展的一個重要方向。