[發明專利]一種嚴寒潮濕環境搶修搶建用水泥及制備、使用方法

在審

• 申請號: 202210216012.2
• 申請日: 2022-03-06
• 公開（公告）號: CN114620959A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 包得祥;李寶祥;曹永軍;黃曉寧;李俊;賈亮;趙方粒
• 申請（專利權）人: 甘肅新發展城市開發建設運營集團有限公司;蘭州理工大學
• 主分類號: C04B9/12
• 分類號: C04B9/12;C04B9/20
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張晉

發明涉及一種嚴寒潮濕環境下搶修搶建混凝土工程用磷酸鎂?鐵鋁酸鹽復合水泥。所述復合水泥包括作為防凍成分的磷酸二氫鉀；作為耐水成分的鐵鋁酸鹽水泥；作為早強快硬成分的氧化鎂和能夠改善水泥凝結速度的硼砂。所得到的磷酸鎂?鐵鋁酸鹽復合水泥砂漿標準條件養護1h抗壓強度達到11MPa以上、7d抗壓強度達到32.5MPa以上；標準條件養護7d、浸水28d后的抗壓強度與浸水前抗壓強度的比值大于1.23；標準條件養護28d后反復凍融200次抗壓強度損失率小于5％、質量損失率小于3％。磷酸鎂?鐵鋁酸鹽復合水泥滿足嚴寒潮濕環境下搶修搶建混凝土工程對無機膠凝材料快硬早強耐水抗凍的要求。

技術領域

本發明涉及無機材料領域，具體涉及一種用于嚴寒潮濕環境下的快硬早強耐水抗凍磷酸鎂-鐵鋁酸鹽復合水泥。

背景技術

目前常用搶修搶建混凝土工程中的膠凝材料分為無機膠凝材料、有機膠凝材料及二者混合而成的膠凝材料。其中有機膠凝材料耐久性差，因而限制了其在永久性混凝土工程中的應用。常用的無機膠凝材料為快硬高強系列水泥，主要包括快硬硫鋁酸鹽水泥、高鋁水泥、雙快水泥及磷酸鹽水泥等。其中磷酸鎂水泥因具有凝結速度快、早期強度高、凝結時間可控、粘結強度高、生產工藝簡單、體積穩定性好等優點，在搶修搶建混凝土工程中得到了廣泛關注。

但現有技術中的磷酸鎂水泥在使用過程中，若長期經受水汽的浸濕或浸水，磷酸鎂水泥漿體表面的磷酸鹽會被溶蝕，形成酸性環境，進而導致水化產物晶體和凝膠部分溶解，在漿體表面和內部形成孔隙和裂紋，結構致密度下降、孔隙率增大，氧化鎂顆粒表面和間隙起膠結作用的水化產物逐漸減少，混凝土內部結構出現疏松，最終導致磷酸鎂水泥強度減弱。另一方面在嚴寒地區磷酸鎂水泥水化反應速度慢，特別是嚴寒潮濕環境反復凍融條件下更會出現混凝土表面剝落脫皮等缺陷，更嚴重者，將逐漸導致混凝土層層剝落，破壞從表面逐步向內部發展，使表面砂漿層剝落，骨料暴露，這對混凝土結構的表面功能和耐久性造成巨大傷害。

因此，磷酸鎂水泥在嚴寒潮濕環境下面臨著溶蝕、凍融損傷等病害，這大大限制了磷酸鎂水泥在混凝土中的應用。為改善磷酸鎂水泥的耐水性及抗凍性，研發一種適用于嚴寒潮濕環境下的搶修搶建用水泥，對高寒潮濕地區混凝土工程的搶修搶建具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種耐水且抗凍，適用于嚴寒潮濕環境下的搶修搶建用水泥及其制備使用方法。

本發明的一種嚴寒潮濕環境搶修搶建用水泥，所述水泥包括作為防凍成分的磷酸二氫鉀；作為耐水成分的鐵鋁酸鹽水泥；作為早強快硬成分的氧化鎂和能夠改善水泥凝結速度的硼砂。本發明所指的嚴寒是指溫度在-10～-20℃，潮濕是指浸水或相對濕度大于60％。通過在水泥配方中添加磷酸二氫鉀作為防凍成分；添加鐵鋁酸鹽水泥作為耐水成分；添加氧化鎂作為早強快硬成分；添加硼砂改善水泥硬化速度；從而使得到磷酸鎂-鐵鋁酸鹽復合水泥具有早強快硬特性，同時解決了嚴寒潮濕環境下磷酸鎂水泥水化產物溶蝕、耐水性差及結冰使水泥內部出現凍脹導致結構破壞的問題。鐵鋁酸鹽水泥取代部分氧化鎂制備的磷酸鎂-鐵鋁酸鹽復合水泥較磷酸鎂水泥具有優良的耐水性能，這是由于鐵鋁酸鹽水泥的加入能夠降低磷酸鎂水泥水化初期的反應速率，并且水化生成大量高型水化硫鋁酸鈣、低型水化硫鋁酸鈣以及鋁凝膠、水化硅酸鈣凝膠、鐵凝膠等膠體物質，這些膠體物質填充于水泥水化體內部空隙中能夠增加凈漿內部的密實度，防止浸水后水化產物的溶蝕，當浸水養護時，鐵鋁酸鹽水泥能夠繼續進行水化，進一步增強復合水泥體系的強度。

進一步，本發明的嚴寒潮濕環境搶修搶建用水泥，所述水泥成分為：氧化鎂43～59份；磷酸二氫鉀29～31份；鐵鋁酸鹽水泥6～26份；硼砂2～4份。

進一步，本發明的嚴寒潮濕環境搶修搶建用水泥，所述磷酸二氫鉀選用工業級，純度大于98％；所述硼砂為白色晶體，純度大于98％。所述磷酸二氫鉀于復合水泥中主要與氧化鎂發生酸堿反應，磷酸二氫鉀在水化過程中放出大量熱量可以促進氧化鎂溶解。所述硼砂主要用于復合水泥的調凝，同時提高復合水泥所制備混凝土的流動性。