[發明專利]一種磷酸鉀鎂水泥基混凝土膠粘劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310393211.1
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103570265A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 楊建明;李飛;荀勇;邵云霞
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院;江蘇青云建設集團有限公司
• 主分類號: C04B22/16
• 分類號: C04B22/16;C04B12/02
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技術領域

本發明涉及一種新型建筑材料，尤其是一種新型高性能混凝土膠粘劑的制備和使用，特別是磷酸鉀鎂水泥基混凝土膠粘劑及其制備方法。

背景技術

混凝土結構是土木工程中應用最廣泛的結構形式，由于硅酸鹽水泥混凝土在耐久性方面存在局限性，在多種環境因素的長期作用下，普通混凝土易損傷和劣化，嚴重時甚至影響結構的使用壽命。對既有混凝土結構的修復是延長其使用壽命的有效措施，而研究性能優越的混凝土膠粘劑對混凝土結構的修復和改善具有重要意義。混凝土結構膠粘劑可分為無機基、有機基和無機有機復合基三種類型，綜合其基本要求(施工可操作性強、收縮小、早期強度發展迅速、與老混凝土的粘結強度高和性能匹配、良好的耐久性等)，兼考慮防火耐高溫、價格和環保等因素，開發性能優越的無機基膠粘劑應該是一條更為可行的路線。硅酸鹽水泥價格低廉、貨源豐富、施工可操作性強、耐久性好且與老混凝土性能匹配，應是首選的混凝土結構膠粘劑，但其存在的關鍵問題是硬化時收縮大、強度發展慢和與老混凝土粘結性差，這主要由硅酸鹽水泥的固有特性造成，但卻與混凝土結構膠粘劑的基本要求相矛盾。因此，較合理的解決措施是尋找更合適的無機膠凝材料代替硅酸鹽水泥。

磷酸鎂水泥是由死燒氧化鎂、可溶性磷酸鹽和外加劑等按照一定比例，在酸性條件下通過酸堿化學反應及物理作用生成的以磷酸鹽為黏結相的無機膠凝材料；根據所用磷酸鹽種類的不同，可分為磷酸銨鎂水泥(以銨磷酸鹽為酸性組份)和磷酸鉀鎂水泥(以鉀磷酸鹽為酸性組份)等。該類材料在常溫下通過化學鍵結合，具備了硅酸鹽類膠凝材料和陶瓷材料的主要特點，即低溫固化、高早強、高體積穩定性、粘結性強、硬化體偏中性和良好的耐久性等。磷酸鎂水泥中的磷酸鹽能與普通混凝土中的水化產物或未水化的熟料顆粒反應生成同樣具有膠凝性的磷酸鈣類產物，因此在與硅酸鹽混凝土的粘結界面附近，除了物理粘結作用處，還存在很強的化學粘結作用，粘結性較高；磷酸鎂水泥的酸堿組份遇水后中和反應迅速，強度發展快，早期強度尤其是小時強度非常高，這是普通硅酸鹽水泥甚至是快硬硫鋁酸鹽水泥等都不能相比的；磷酸鎂水泥漿體的水膠比低，水化硬化過程的收縮變形僅為硅酸鹽水泥基材料的十分之一，體積穩定性好；磷酸鎂水泥基材料的熱膨脹系數與普通硅酸鹽混凝土的很接近，之間的熱性能匹配很好。上述優點使磷酸鎂水泥成為普通硅酸鹽混凝土膠粘劑最理想的膠凝材料之一。但是，磷酸鎂水泥也存在凝結太快、凝結無法有效調控、水化熱大量集中釋放和后期強度倒縮等問題有待解決。

發明內容

本發明針對現有無機基混凝土膠粘劑產品存在的收縮大、強度發展慢、與普通混凝土粘結性和相容性差等問題，針對磷酸鎂水泥基材料凝結快、凝結無法有效控制、水化熱大量集中釋放和后期強度倒縮等問題，提供了一種磷酸鉀鎂水泥基混凝土膠粘劑的制備方法，制備的混凝土膠粘劑凝結時間可控、水化熱分階段釋放、體積收縮小、與普通硅酸鹽混凝土構件的粘結強度高、高早強和后期強度穩定增長。該發明制備工藝簡單、使用方便、節能環保、成本較低。

本發明解決其技術問題所采用的技術步驟是：(1)取死燒氧化鎂粉作為堿性組份、磷酸二氫鉀作為酸性組份配制磷酸鉀鎂水泥，摻入適量由四硼酸鈉、十二水合磷酸氫二鈉和無機氯鹽組成的復合緩凝劑控制水泥的凝結時間和早期水化速度；(2)在磷酸鉀鎂水泥中摻石灰石粉和粉煤灰作為礦物摻合料再與適量的水混合，配制磷酸鉀鎂水泥基膠粘劑，通過調節膠粘劑的組成結構改善其體積穩定性和強度；(3)處理待粘結的普通硅酸鹽水泥混凝土構件，通過調整構件的初始狀態，改善磷酸鉀鎂水泥基膠粘劑與普通硅酸鹽水泥混凝土構件的粘結性能。

制備該種磷酸鉀鎂水泥基混凝土膠粘劑的具體過程如下：

步驟一：取50～70質量份的死燒氧化鎂粉(MgO的質量分數≥90％，比表面積2.0～2.4m²/kg)作為堿性組份，30～50質量份的磷酸二氫鉀(工業級，主粒度為40/350～60/245(目/μm))作為酸性組份，外摻6～10質量份的復合緩凝劑(由四硼酸鈉、十二水合磷酸氫二鈉和無機氯鹽組成，無機氯鹽包括氯化鈉氯化鉀等，均為工業級)制備磷酸鉀鎂水泥，通過調節復合緩凝劑和磷酸鉀鎂水泥的組成結構，控制磷酸鉀鎂水泥的凝結時間和水化放熱特性。