[發明專利]一種磷酸鎂水泥基復合材料

有效

• 申請號: 201410117477.8
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103922694A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 李悅;施同飛;董萬國;劉雄飛;謝丹妮;于騰
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于新型建筑材料技術領域，具體涉及通過改變組成成分使得磷酸鎂水泥在保持強度不變得基礎上適當提高磷酸鎂水泥凝結時間及改善耐水性能。本發明提出了在磷酸鎂水泥傳統原材料基礎上加入硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥使磷酸鎂水泥凝結時間適當延長及耐水性能得到改善。此方法效果明顯，應用靈活。

背景技術

磷酸鎂水泥是一種在室溫下通過化學反應形成的新型膠凝材料。與傳統水泥相比，其操作簡單方便，反應速度快，而最終的水化產物又具有陶瓷制品的優良特性，有良好的力學性能，同時磷酸鎂水泥可以大摻量地膠結各種工業廢棄物如粉煤灰、礦渣等，因此是一種非常有研究價值、節能環保的新型綠色材料。因此磷酸鎂水泥作為快速修補材料被國內外學者廣泛研究。目前，磷酸鎂水泥的研究仍不成熟，磷酸鎂水泥凝結時間較短，不適應大體積修補，且磷酸鎂水泥耐水性較差。

對于磷酸鎂水泥的凝結時間較短，目前主要采取的方法是加入緩凝劑，其中運用最多的緩凝劑為硼砂。但硼砂對于延長磷酸鎂水泥凝結時間的效果不明顯。只有在大量摻入硼砂的情況下才能使凝結時間得到大范圍的延長，但在這種情況下磷酸鎂水泥的強度下降較為明顯。目前磷酸鎂的凝結時間一般能控制在10分鐘左右。

根據目前學者的研究可知，磷酸鎂的耐水性差。為了改善磷酸鎂水泥的耐水性，學者們提出了一些具體措施，目前多數研究者從以下兩方面提出改善措施：一方面提高水化產物MgKPO4·6H2O的生成量，MgKPO4·6H2O是磷酸鎂水泥中主要的膠凝材料，能使磷酸鎂水泥結構緊密，從而使得磷酸鎂水泥孔隙率降低。另一方面重點考慮摻加超細填料填堵硬化體內毛細孔道，改變基體孔結構、減少孔隙率、提高其密實性。而以上學者提出的這兩種改善磷酸鎂水泥耐水性的方法，實際操作有一定的局限性，不能完全的預期的目的。

發明內容

磷酸鎂水泥基復合材料，其特征在于：磷酸鎂水泥基復合材料各組分及其質量分數為70%-85%普通磷酸鎂水泥、10-20%硅酸鹽水泥、5%-10%快硬硫鋁酸鹽水泥。

進一步，普通磷酸鎂水泥各組分及其質量分數為：40%燒結鎂砂、55%磷酸二氫鉀、5%緩凝劑硼砂。

進一步，硅酸鹽水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

進一步，硫鋁酸鹽水泥為62.5高強度快硬硫鋁酸鹽水泥.

進一步，制備磷酸鎂水泥基復合材料的具體步驟為：

將磷酸二氫鉀、硼砂、硅酸鹽水泥及燒結鎂砂先混合攪拌60s，然后倒入硫鋁酸鹽水泥，攪拌30s，然后將水加入混合均勻的材料中，之后攪拌60s，得磷酸鎂水泥基復合材料漿體。

本發明在組成成分上對磷酸鎂水泥進行改善，使其耐水性能得到改善，凝結時間也得到了一定程度的延長。該方法操作簡單，易于實現，對于磷酸鎂水泥耐水性能有所改善。

具體實施方式

一、使用的原材料及施工工法情況

1.普通磷酸鎂水泥的配合比：40%燒結鎂砂、55%磷酸二氫鉀、5%緩凝劑硼砂。

2.磷酸鎂水泥基復合材料的配合比

硅酸鹽水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

硫鋁酸鹽水泥為62.5高強度快硬硫鋁酸鹽水泥。

3.施工工法為：按設計配合比將磷酸二氫鉀、硼砂、硅酸鹽水泥及燒結鎂砂先混合攪拌60s，然后倒入硫鋁酸鹽水泥，攪拌30s，然后將水加入混合均勻的材料中，之后攪拌60s，得磷酸鎂水泥基復合材料漿體。

4.實施效果考核方法：本發明的磷酸鎂水泥基復合材料由于凝結速度較快，初凝時間和終凝時間間隔很短，實驗中只測定初凝時間。將普通磷酸鎂水泥凝結時間和用本發明的磷酸鎂水泥基復合材料凝結時間進行對比，普通磷酸鎂水泥凝結時間用1來表示。

將磷酸鎂水泥基復合材料及普通磷酸鎂水泥澆筑到尺寸為100mm×100mm×400mm模具中，試件成型后1h脫模，放置在溫度為（20±2）℃，相對濕度為（50±5）%的實驗室環境中養護28天。然后對磷酸鎂水泥基復合材料及普通磷酸鎂水泥小梁在水中進行浸泡實驗，6個月后測試其抗折強度。將普通磷酸鎂水泥小梁和用本發明的磷酸鎂水泥基復合材料小梁進行抗折強度對比，普通磷酸鎂水泥小梁的抗折強度用1來表示，改善后的效果如下。

二、具體實施結果