專利名稱：一種鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷酸鎂水泥緩凝方法，尤其涉及一種鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法。
背景技術(shù)：
磷酸鎂水泥(magnesium-phosphate cement),又叫化學(xué)結(jié)合磷酸鎂陶瓷,是一種新型氣硬性膠凝材料，由磷酸ニ氫鉀或磷酸ニ氫銨、重?zé)齅gO粉、摻合料、緩凝劑等制備而成，與水?dāng)嚢杩梢栽谳^短時(shí)間內(nèi)形成類似熱燒結(jié)陶瓷的致密結(jié)構(gòu)。磷酸鎂水泥制備的水泥基材料，具有優(yōu)異的抗鹽凍性能、耐磨性、耐硫酸鹽侵蝕性能、抗氯離子滲透性能等，耐久性突出。因?yàn)樵牧系纫蛩?，磷酸鎂水泥有時(shí)凝結(jié)過快，一般在10分鐘以內(nèi)，凝結(jié)時(shí)間難以有效控制，施工性能差，材料放熱量高，不利于高溫、大面積施工。目前，磷酸鎂水泥的緩凝技術(shù)主要有配比、摻加緩凝劑或摻合料、堿緩凝、控制MgO的活性與細(xì)度和冷卻攪拌水。這五種緩凝技術(shù)都存在著各種各樣的不足之處配比。磷酸鹽原料與鎂化合物的摩爾比(P M比)越大，水泥的凝結(jié)時(shí)間越長。采用高P M比后，水泥漿體在硬化后會(huì)殘存大量的可溶性磷酸鹽，材料易吸濕、開裂，耐久性下降。膠凝材料的使用成本也因?yàn)榱姿幞藲溻浻昧吭龆喽蠓岣摺郊泳從齽┗驌胶狭?。目前已發(fā)現(xiàn)適合磷酸鎂水泥的緩凝劑主要為四硼酸鈉、硼酸和三聚磷酸鈉。這些緩凝劑都具有一定的緩凝效果，但往往摻量過大，給磷酸鎂水泥力學(xué)性能帶來負(fù)面影響。使用摻合料主要是為了降低材料應(yīng)用成本，因?yàn)榉稚⒆饔靡部梢陨晕⒀泳從Y(jié)時(shí)間。堿緩凝。通過摻加易溶的碳酸鹽或者氫氧化物(如碳酸鉀、氫氧化鉀等)，消耗漿體中部分初始H+來達(dá)到緩凝目的。堿消耗了 H+影響整個(gè)水化過程中的MgO溶解量，降低了水泥的水化程度，對(duì)材料力學(xué)性能發(fā)展不利。控制MgO的活性與細(xì)度。目前，制備磷酸鎂水泥都是采用重?zé)V粉，原料活性得到有效控制；重?zé)齅gO的細(xì)度也有個(gè)適宜的范圍，顆粒過大反而使得水化不充分，導(dǎo)致強(qiáng)度劇烈下降。攪拌采用冷卻水。國外報(bào)道中有，夏季采用低溫?cái)嚢杷畞硌娱L凝結(jié)時(shí)間，但僅限于實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)際操作性不佳
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供ー種具有增強(qiáng)作用的鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法，通過不同施工需求選擇堿性磷酸鹽，可以在20min"2. 5h靈活調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，改善水泥的微觀結(jié)構(gòu)特性和大幅提高水泥的后期強(qiáng)度。磷酸鎂水泥的應(yīng)用范圍得到大幅擴(kuò)展，不再局限于常溫下的結(jié)構(gòu)快速修補(bǔ)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法，其具體步驟為先將堿性磷酸鹽加水溶解，然后將堿性磷酸鹽溶液中加入鉀基磷酸鎂水泥；其中堿性磷酸鹽的摻入質(zhì)量占鉀基磷酸鎂水泥中的鎂化合物、含鉀磷酸鹽和硼氧化合物質(zhì)量的2飛％。優(yōu)選所述的鉀基磷酸鎂水泥原料組份為鎂化合物、含鉀磷酸鹽、硼氧化合物和摻合料；其中含鉀磷酸鹽與鎂化合物的摩爾比為I : (6 12)，硼氧化合物用量占鎂化合物、含鉀磷酸鹽原料和硼氧化合物質(zhì)量的廣5% ;摻合料摻量為占鉀基磷酸鎂水泥原料(鎂化合物、磷酸鹽原料、硼氧化合物和摻合料)質(zhì)量的(Γ40%。優(yōu)選其中的鎂化合物為重?zé)趸V；含鉀磷酸鹽為磷酸ニ氫鉀；摻合料為粉煤灰；硼氧化合物為四硼酸鈉。優(yōu)選所述的堿性磷酸鹽為磷酸氫ニ鉀或磷酸三鉀。優(yōu)選水的加入量為控制水與堿性磷酸鹽和鉀基磷酸鎂水泥原料總質(zhì)量(鎂化合物、磷酸鹽原料、硼氧化合物和摻合料)，即水料質(zhì)量比為O. 08、. 12。 如果鉀基磷酸鎂水泥凝結(jié)時(shí)間要求在2(T50min時(shí)，優(yōu)選采用磷酸氫ニ鉀作為堿性磷酸鹽，適用于低溫和常溫下快速修補(bǔ)工程。如果鉀基磷酸鎂水泥凝結(jié)時(shí)間要求在40mirT2. 5h時(shí)，優(yōu)選采用磷酸三鉀作為堿性磷酸鹽，適用于常溫下和高溫下各種修補(bǔ)工程。本發(fā)明的使用方法為首先，根據(jù)操作需求將規(guī)定量的堿性磷酸鹽溶解于攪拌用水，待溶解完全后往溶液中倒入配制好的磷酸鎂水泥，攪拌機(jī)攪拌后即可使用。堿性磷酸鹽改善了硬化水泥漿體的水化程度，大幅提高了漿體的后期力學(xué)性能。有益效果本發(fā)明涉及的磷酸鎂水泥緩凝方法可以有效調(diào)節(jié)磷酸鎂水泥材料的凝結(jié)時(shí)間。通過控制堿性磷酸鹽的種類和摻量，可以實(shí)現(xiàn)水泥凝結(jié)時(shí)間在20mirT2. 5h范圍隨意調(diào)節(jié)。凝結(jié)時(shí)間的延長為磷酸鎂水泥材料的施工操作預(yù)留了大量的時(shí)間，擴(kuò)大了該水泥的應(yīng)用范圍，如高溫和大體積施工。通過延緩水泥的凝結(jié)反應(yīng)，磷酸鎂水泥水化更為充分，力學(xué)性能得到較大提升。更為重要的是，該緩凝方法不會(huì)引入外來離子，這也有利于材料結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
具體實(shí)施例方式磷酸鎂水泥在土建修補(bǔ)工程具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，磷酸鎂水泥的緩凝技術(shù)以堿性磷酸鹽為基礎(chǔ)，根據(jù)不同施工需求選擇堿性磷酸鹽的種類與摻量。實(shí)施例I按磷酸ニ氫鉀與重?zé)趸V摩爾比為I : 6，四硼酸鈉用量占(鎂化合物+磷酸鹽原料+硼氧化合物)質(zhì)量的2%。稱取占總質(zhì)量(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V和四硼酸鈉)6%的磷酸氫ニ鉀，磷酸氫ニ鉀首先溶解于攪拌用水，待溶解完畢后與粉狀重?zé)趸V、磷酸ニ氫鉀、四硼酸鈉一起攪拌，制備得磷酸鎂水泥凈漿材料；其中用水料(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V、四硼酸鈉和磷酸氫ニ鉀)質(zhì)量比為O. 09。20±2°C下干燥環(huán)境養(yǎng)護(hù)，測(cè)得基本性能凝結(jié)時(shí)間為47min，ld、3d、7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度分別為 28. IMPa,39. 9MPa、58. 6MPa和 67. 4MPa。該配方適合于低溫和常溫下各種土建修補(bǔ)材料。實(shí)施例2按磷酸ニ氫鉀與重?zé)趸V摩爾比為I : 12，四硼酸鈉用量占(鎂化合物+磷酸鹽原料+硼氧化合物)質(zhì)量的2%。稱取占(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V和四硼酸鈉)總質(zhì)量3%的磷酸氫ニ鉀，磷酸氫ニ鉀首先溶解于攪拌用水，待溶解完畢后與粉狀重?zé)趸V、磷酸ニ氫鉀、四硼酸鈉一起攪拌，制備得磷酸鎂水泥凈漿材料；其中，其中用水料(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V、四硼酸鈉和磷酸氫ニ鉀)質(zhì)量比為O. 09。20±2°C下干燥環(huán)境養(yǎng)護(hù)，測(cè)得基本性倉泛凝結(jié)時(shí)間為21min，lh、ld、7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度分別為 37. 3MPa、49. 5MPa、64. 4MPa和 66. 7MPa。該配方適合于低溫和常溫下土建結(jié)構(gòu)的快速修補(bǔ)和混凝土加固。
實(shí)施例3按磷酸ニ氫鉀與重?zé)趸V摩爾比為I : 8，四硼酸鈉用量占(鎂化合物+磷酸鹽原料+硼氧化合物)質(zhì)量的5%。稱取占(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V和四硼酸鈉)總質(zhì)量6%的磷酸三鉀，首先磷酸三鉀溶解于攪拌用水，待溶解完畢后與粉狀重?zé)趸V、磷酸ニ氫鉀、四硼酸鈉一起攪拌，制備得磷酸鎂水泥凈漿材料。其中，其中用水料(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V、四硼酸鈉和磷酸氫三鉀)質(zhì)量比為為O. 09。20±2°C下干燥環(huán)境養(yǎng)護(hù)，測(cè)得基本性能凝結(jié)時(shí)間為139min，ld、3d、7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度分別為 24. IMPa,37. 4MPa、46. 6MPa和 73. IMPa。該配方適合于常溫或高溫下各種土建修補(bǔ)材料。實(shí)施例4按磷酸氫ニ鉀與重?zé)趸V摩爾比為I : 10，四硼酸鈉占(磷酸氫ニ鉀+重?zé)趸V+四硼酸鈉)質(zhì)量的5%，粉煤灰用量占(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V、四硼酸鈉和粉煤灰)總質(zhì)量的40%。稱取占(磷酸ニ氫鉀+重?zé)趸V+四硼酸鈉)總質(zhì)量6%的磷酸三鉀，首先磷酸三鉀溶解于攪拌用水，待溶解完畢后與粉狀重?zé)趸V、磷酸ニ氫鉀、四硼酸鈉、粉煤灰一起攪拌，制備得磷酸鎂水泥凈漿材料。其中，水料(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V、四硼酸鈉、粉煤灰和磷酸三鉀)質(zhì)量比為O. 12。20±2°C下干燥環(huán)境養(yǎng)護(hù)，測(cè)得基本性能凝結(jié)時(shí)間為146min，ld、3d、7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度分別為 21. 3MPa、39. 5MPa、53. 3MPa和 69. 8MPa。該配方適合于常溫或高溫下各種土建修補(bǔ)材料。實(shí)施例5按磷酸ニ氫鉀與重?zé)趸V摩爾比為I : 8，四硼酸鈉占(磷酸ニ氫鉀+重?zé)趸V+四硼酸鈉)總質(zhì)量的3%，粉煤灰占(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V、四硼酸鈉和粉煤灰)總質(zhì)量的20%。稱取占(磷酸ニ氫鉀+重?zé)趸V+四硼酸鈉)質(zhì)量4%的磷酸氫ニ鉀，首先磷酸氫ニ鉀溶解于攪拌用水，待溶解完畢后與粉狀重?zé)趸V、磷酸ニ氫鉀、四硼酸鈉、粉煤灰一起攪拌，制備得磷酸鎂水泥凈漿試樣。其中，水料(磷酸ニ氫鉀、重?zé)趸V、四硼酸鈉、粉煤灰和磷酸氫ニ鉀)質(zhì)量比為O. 10。控制養(yǎng)護(hù)溫度20±2°C，成型后先干燥環(huán)境養(yǎng)護(hù)3天，其后分別在干燥環(huán)境、水中、5%硫酸鎂溶液中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)28天、60天和60天，測(cè)得基本 生倉泛測(cè)得基本性能為凝結(jié)時(shí)間為29min，在規(guī)定齡期測(cè)得抗壓強(qiáng)度分別為70. 5MPa、58. 6MPa 和 57. 7MPa。該配方適合于常溫下干燥環(huán)境、潮濕環(huán)境和短期接觸爾 酸鹽侵蝕的結(jié)構(gòu)快速修補(bǔ)工程。
權(quán)利要求
1.一種鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法，其具體步驟為先將堿性磷酸鹽加水溶解，然后將堿性磷酸鹽溶液中加入鉀基磷酸鎂水泥；其中堿性磷酸鹽的摻入質(zhì)量占鉀基磷酸鎂水泥中的鎂化合物、含鉀磷酸鹽和硼氧化合物總質(zhì)量的2飛％。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法，其特征在于所述的鉀基磷酸鎂水泥原料組份為鎂化合物、含鉀磷酸鹽、硼氧化合物和摻合料；其中含鉀磷酸鹽與鎂化合物的摩爾比為I : (6 12)，硼氧化合物用量占鎂化合物、含鉀磷酸鹽原料和硼氧化合物質(zhì)量的r5% ;摻合料摻量為占鉀基磷酸鎂水泥原料總質(zhì)量的(T40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法，其特征在于所述的鎂化合物為重?zé)趸V；含鉀磷酸鹽為磷酸ニ氫鉀；摻合料為粉煤灰；硼氧化合物為四硼酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法，其特征在于所述的堿性磷酸鹽為磷酸氫ニ鉀或磷酸三鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法，其特征在于水的加入量為控制水與堿性磷酸鹽和鉀基磷酸鎂水泥原料總質(zhì)量，即水料的質(zhì)量比為0. 08、. 12。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉀基磷酸鎂水泥緩凝方法。目的在于通過延緩磷酸鎂水泥的凝結(jié)時(shí)間，提高水泥的水化程度和力學(xué)性能。其具體步驟為先將堿性磷酸鹽加水溶解，然后將堿性磷酸鹽溶液中加入鉀基磷酸鎂水泥；其中堿性磷酸鹽的摻入質(zhì)量占鉀基磷酸鎂水泥中的鎂化合物、含鉀磷酸鹽和硼氧化合物質(zhì)量的2~6%。磷酸氫二鉀實(shí)現(xiàn)磷酸鎂水泥的凝結(jié)時(shí)間在20min~50min內(nèi)可任意調(diào)節(jié)，適合于作為常溫下的土建結(jié)構(gòu)快速修補(bǔ)材料；磷酸三鉀實(shí)現(xiàn)鉀基磷酸鎂水泥的凝結(jié)時(shí)間在40min~2.5h任意調(diào)節(jié)，適合于常溫和高溫下的各種工程應(yīng)用。
文檔編號(hào)C04B22/16GK102659450SQ20121017369
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者伊海赫, 劉凱, 姜帆, 張超, 李東旭 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)