[發(fā)明專利]一種耐水性好的磷酸鎂水泥及其應用

有效

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• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111253142B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 田冬;張霄;張亮亮;王坤;王天奇;馬明輝
• 申請（專利權）人: 山東坊能新動能科學研究院有限公司
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34;C04B111/27;C04B111/72
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本發(fā)明涉及建筑材料技術領域，尤其涉及一種耐水性好的磷酸鎂水泥。本發(fā)明所述水泥由如下重量份的原料組成：預改性輕燒鎂50?100份，復合酸性磷酸鹽15?30份，減水型緩凝劑6?12份，pH調控劑6?12份，超細充填骨料20?40份，復合膨脹組分0.5?1.5份，緩釋憎水組分0.5?2份，觸變潤滑劑0.5?2份。本發(fā)明還提供了所述水泥的制備方法。本發(fā)明得到的耐水性好的磷酸鎂水泥具有耐水性好、凝結時間可控性強、施工性能好、早強、高強、粘結強度高、護筋性強、耐老化性好的特點。

技術領域

本發(fā)明涉及建筑材料技術領域，尤其涉及一種耐水性好的磷酸鎂水泥。

背景技術

磷酸鎂水泥具有早強快硬、粘結強度高等一系列優(yōu)異的性能，已經(jīng)在混凝土快速修補與加固領域得到良好應用，同時在生物假體、危險廢物的固化處理等方面也展現(xiàn)出廣泛的應用前景。

但磷酸鎂水泥目前存在以下幾個問題：凝結速度快、凝結時間不可控，其次，耐水性能比較差，在潮濕和浸水環(huán)境下，其抗壓強度或者粘結強度會出現(xiàn)倒縮，因此嚴格限制了其應用范圍。磷酸鎂水泥耐水性能之所以差主要歸結為以下幾點：首先，磷酸鎂水泥水化反應過快使得磷酸鹽不能夠充分反應而殘余；其次，磷酸鎂水泥中的磷酸鹽在浸水過程中溶出，形成一定的酸性環(huán)境，導致水化產(chǎn)物不穩(wěn)定；然后，磷酸鎂水泥在水化過程中由于自由水受熱蒸發(fā)、反應產(chǎn)生氣體、流動性差等原因使得硬化基體內產(chǎn)生了大量的毛細孔，這種毛細孔的存在加劇了對水分的吸收。目前通常采用以下幾種方法來改善磷酸鎂水泥的耐水性能：減少磷酸鹽的量或者增大磷酸鹽細度使磷酸鹽充分反應、使用減水劑以降低用水量或延緩放熱以減少自由水蒸發(fā)、加入超細填料使?jié){體密實從而提高抗?jié)B性等方式。

如專利CN?105800979?A公開了一種耐水性好的磷酸鎂水泥及其使用方法，通過加入粉煤灰、鋼渣、脫硫石膏、石灰石粉等起到復合凝膠以提高漿體的抗?jié)B性，但是石膏和石灰石粉的共同加入使得反應加快，三分鐘內即凝固，且流動性差最大僅為90mm，無法滿足施工可操作性的要求。同時，此專利通過減少磷酸鹽的量，導致磷酸鎂水泥強度不高。專利CN107162451?A?公開了一種無需緩凝劑的高耐水性磷酸鎂水泥，通過使用磷酸氫二鹽緩解磷酸鎂水泥凝固過快的問題，且加入硅灰使?jié){體密實，從而提高其耐水性，但使用磷酸氫二鹽制備的磷酸鎂水泥強度增長慢，這就失去了磷酸鎂水泥作為快硬早強凝膠材料的意義。專利?CN?108249795?A公開了一種磷酸鎂水泥，其主要配料是氧化鎂混合物、磷酸二氫鹽、緩凝劑，此技術使用硼砂和硼酸作為緩凝劑，通過延緩放熱以減少自由水蒸發(fā)留下的孔洞，但是硼砂和硼酸的緩凝作用是有限的。

綜合上述技術可以看出，可通過硼砂或硼酸等緩凝劑改性氧化鎂，即通過在氧化鎂表面形成一層緩釋層，但緩凝效果不佳，而摻加過多緩凝劑則影響了磷酸鎂水泥后期水化反應；通過磨細磷酸鹽的方式不能從根本上解決凝固速度快的問題，而減少磷酸鹽的用量則又影響了磷酸鎂水泥的強度；僅僅通過降低用水量則不利于漿體流動性，反而由于流動性差加速了凝固、可操作性差產(chǎn)生更多氣孔；而適用于硅酸鹽水泥體系的減水劑，從傳統(tǒng)的基于靜電排斥的奈系減水劑以及基于空間位阻的聚羧酸減水劑，由于受到磷酸鎂水泥水化初期酸性環(huán)境的影響，對磷酸鎂水泥均不能表現(xiàn)出有效的減水作用。即上述針對磷酸鎂水泥耐水性差所采取的措施都沒有取得明顯的效果，或者只注重耐水性能而影響了磷酸鎂水泥的強度性能。之所以不能起到有效作用，是因為沒有從根本上解決氧化鎂需水多、水化速率快的問題。

針對上述技術中存在的問題，本發(fā)明通過對氧化鎂表面進行物理預改性的方式，在機械加工破碎的時候加入具有水溶性強的包覆劑對氧化鎂顆粒進行包覆，從而在在氧化鎂顆粒表面吸附一層疏水膜，提高氧化鎂顆粒在漿液中的分散性，降低了需水量的同時又不會影響其流動性；而且這層疏水膜可以很好的包覆在氧化鎂表面，增強氧化鎂的抗水化性能；該疏水膜在酸性條件下有較低的穩(wěn)定性，隨著反應的進行，緩慢失去作用，不影響后期水化反應的進行；可以通過調控水溶性包覆劑和氧化鎂比例，精確調控包覆改性程度。本發(fā)明通過使用緩釋憎水組分，阻止?jié){體內毛細管對水的吸收，極大地降低基材對水的吸收率。本發(fā)明通過對輕燒氧化鎂改性及應用，克服了傳統(tǒng)技術中采用重燒氧化鎂或者電熔氧化鎂作為原料的不足，使得原料獲取能耗低更且具有環(huán)保性。