[發明專利]一種供3D打印的磷酸鎂水泥增材及其應用

有效

• 申請號: 202110575382.0
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113292309B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 崔棚;寇世聰;邢鋒
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34;C04B40/02;B33Y70/10
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 肖宇揚

本發明公開一種供3D打印的磷酸鎂水泥增材及其應用，所述磷酸鎂水泥增材包括以下重量份原料：重燒氧化鎂100份，磷酸鹽28.7?144.3份，外加劑0?15.5份，干冰0?20份，水與重燒氧化鎂和磷酸鹽的總質量的質量比為1:5?2:5，本發明通過在磷酸鎂水泥新拌漿體中加入米粒狀的干冰，有效降低磷酸鎂水泥新拌漿體的溫度，使磷酸鎂水泥在低溫條件下碳化，避免產生裂紋，將低溫和碳化低成本、有效地結合在一起；同時提供了一種經濟方便的對磷酸鎂水泥低溫碳化性能研究的途徑；將磷酸鎂水泥增材用于3D打印，提高磷酸鎂水泥工業化水平，推動磷酸鎂水泥的工程運用。

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種供3D打印的磷酸鎂水泥增材及其應用。

背景技術

磷酸鎂水泥(Magnesium?phosphate?cement，MPC)是一種化學結合陶瓷材料，性能介于波特蘭水泥和燒結陶瓷材料之間，通過加水攪拌即可獲得較高抗壓強度，水化產物具有燒結后的陶瓷材料效果，晶體含量高，微觀結構致密，被稱為化學結合陶瓷材料。與波特蘭水泥相比，磷酸鎂水泥有很多優異性能，如在室溫非水中環境養護即具有高早強性能，粘結強度優于波特蘭水泥混凝土基體等等。因此，在土木工程領域，如高速公路、機場跑道、橋面板、市政公路和其他混凝土結構，磷酸鎂水泥是一種優良的混凝土結構快速修補材料。

但磷酸鎂水泥在水化過程中水化熱大易引起微觀界面產生微裂紋；此外，磷酸鎂水泥的低溫碳化研究一般需要低溫碳化設備，且未能進行新拌漿體的低溫碳化試驗。。

發明內容

本發明提供一種供3D打印的磷酸鎂水泥增材及其養護方法，以至少解決現有技術中磷酸鎂水泥在水化過程中水化熱大易引起微觀界面產生微裂紋和便捷進行新拌漿體低溫碳化研究等問題。

本發明公開一種供3D打印的磷酸鎂水泥增材，所述磷酸鎂水泥增材包括以下重量份原料：重燒氧化鎂100份，磷酸鹽28.7?144.3份，外加劑0?15.5份，干冰0?20份，水與重燒氧化鎂和磷酸鹽總質量的質量比為1:5?2:5。

進一步地，所述重燒氧化鎂中的氧化鎂含量為83.2％98.0％，為工業級原料；所述重燒氧化鎂中的活性氧化鎂含量為8.3％41.8％；所述鎂砂的平均粒徑為65nm?190nm，比表面積為32m²/g?92m²/g。

進一步地，述磷酸鹽為磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨中的一種或兩種；所述磷酸鹽為工業級原料，所述磷酸鹽的含量為98％，細度為45μm?90μm。

進一步地，所述外加劑為無水檸檬酸、一水檸檬酸、二水檸檬酸、無水檸檬酸鈉、二水檸檬酸鈉、無水碳酸鈉、硼砂、硼酸、草酸和草酸鈉中的一種或幾種組合。

進一步地，所述干冰為米粒狀，長度為5mm?15mm。

一種供3D打印的磷酸鎂水泥增材的制備方法，包括如下步驟：

S101，將磷酸鹽、外加劑、水混合攪拌均勻；

S102，在S101混合物里加入重燒氧化鎂攪拌均勻；

S103，在S102混合物里加入干冰，并攪拌至干冰完全揮發，獲得供3D打印增材漿料。

一種供3D打印的磷酸鎂水泥增材的應用，所述應用包括：

S201打印：所述磷酸鎂水泥增材漿料在3D打印噴頭擠出前再次添加干冰攪拌均勻，并打印；

S202養護：所述養護方法包括以下步驟：溫控碳化養護、濕控碳化養護和儲藏碳化養護；所述濕控碳化養護為干冰養護，所述溫控碳化養護、儲藏碳化養護為二氧化碳氣體養護。

進一步地，所述S202養護的具體步驟如下：