CN103360027B - 一种用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体，按照重量份数，该水泥基体由以下组分组成：重烧氧化镁：530份—630份，磷酸盐：350份—450份，缓凝剂：20份—75份。将该水泥基体用于混凝土帆布中，可以解决了混凝土帆布由于洒水成型而造成的材料早期性能偏低的缺陷。同时，本发明还提供了该水泥基体的使用方法，在制备混凝土帆布之前，将水泥基体机械搅拌混合，均匀分散后填充到用于制备混凝土帆布的三维织物中，填充容重达到1600kg/m³以上。该使用方法可使混凝土帆布早期力学性能优异。

Description

一种用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体及使用方法

技术领域

本发明属于新型混凝土帆布材料的制备领域，具体来说，涉及一种用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体及使用方法。

背景技术

混凝土帆布是一种新型的建筑材料。它是将水泥粉末材料填充到三维间隔织物中制备而成，施工时直接在其表面洒水即可。该材料与水接触后可凝固成各种形状复杂的建筑构件。

混凝土材料诞生已经一百多年，由于其各方面性能优异而被广泛的应用在建筑领域。但是，在一些特殊工程中，由于的施工方面的原因，而使得传统搅拌方式的混凝土的应用受到限制，比如，路面快速修补、山体护坡、河堤加固、沟渠斜坡、水下管道维修等建筑工程。在这些工程中，普通混凝土的施工方式难以操作。而混凝土帆布其成本低廉、性能优异，因此在前述的建筑领域具有广泛的应用前景。

磷酸镁水泥作为一种新型的胶凝材料，因为其快硬早强的特点在上个世纪80年代得到了美国等西方国家的普遍关注，被广泛应用于于公路、桥面、飞机跑道等混凝土路面，及工业厂房地面等的快速修复上。

目前，制备混凝土帆布所采用的水泥基体大多为高铝水泥、硫铝酸盐水泥或硅酸盐水泥，然而混凝土帆布洒水成型的特点，使得其无法像搅拌成型的传统混凝土材料一样，发挥水泥基体的优异力学性能，因此想要将混凝土帆布在一些例如路面快速修补、河堤加固等工程中推广和应用，必须采用早期力学性能优异的水泥基体材料。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体，将该水泥基体用于混凝土帆布中，可以解决了混凝土帆布由于洒水成型而造成的材料早期性能偏低的缺陷。同时，本发明还提供了该水泥基体的使用方法，该使用方法可使混凝土帆布早期力学性能优异。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体，按照重量份数，该水泥基体由以下组分组成：

重烧氧化镁：      530份—630份，

磷酸盐：          350份—450份，

缓凝剂：          20份—75份。

进一步，所述的磷酸盐为磷酸一氢钾、磷酸二氢钾、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸一氢铵，或者磷酸二氢铵。

进一步，所述的缓凝剂为硼砂、硼酸、或者氯盐。

进一步，所述的氯盐为一种氯盐，或者两种或两种以上氯盐的混合物。

进一步，所述的氯盐为氯化钙、或者氯化钠。

上述的用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体的使用方法，在制备混凝土帆布之前，将水泥基体机械搅拌混合，均匀分散后填充到用于制备混凝土帆布的三维织物中，填充容重达到1600kg/m³以上。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1.水泥凝结时间短。该发明水泥基体适用于混凝土帆布体系，且凝结时间非常短，在掺入混凝剂的条件下，凝结时间可控制在10min-60min范围内，因此可以拓展混凝土帆布在快速抢修抢建工程领域的应用。

2.力学性能优异。该发明水泥基体的特点是快凝快硬，早期强度发展迅速，所制备的混凝土帆布1h抗压强度可达到15MPa以上，1天抗压强度达到20MPa以上。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的技术方案做进一步阐述。

本发明的用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体，按照重量份数，由以下组分组成：

重烧氧化镁：      530份—630份，

磷酸盐：          350份—450份，

缓凝剂：           20份—75份。

进一步，所述的磷酸盐为为磷酸一氢钾、磷酸二氢钾、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸一氢铵，或者磷酸二氢铵。所述的缓凝剂为硼砂、硼酸、或者氯盐。所述的氯盐为一种氯盐，或者两种或两种以上氯盐的混合物。所述的氯盐为氯化钙、或者氯化钠。

上述的用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体的使用方法，在制备混凝土帆布之前，将水泥基体机械搅拌混合，均匀分散后填充到用于制备混凝土帆布的三维织物中，填充容重达到1600kg/m³以上。

为适用于混凝土帆布体系的水泥基体，该水泥基体由重烧氧化镁、磷酸盐以及缓凝剂组成。采用磷酸镁水泥制备混凝土帆布，主要作用就是早期强度发展快，原因是磷酸镁水泥（Magnesia-Phosphate Cement,简写为MPC）是一种由重烧氧化镁、磷酸盐、缓凝剂混合而成。其水化反应为以酸碱中和为基础的放热反应，反应速度及早期强度发展快，所以应用它来制备混凝土帆布。缓凝剂主要控制磷酸镁水泥体系的凝结时间，以便于控制混凝土帆布早期强度的发展。缓凝剂的种类和用量根据对混凝土帆布凝结时间和强度发展的要求以及施工时环境温度等因素进行选择。混凝土帆布可以用来制备混凝土帆布帐篷等军用方面，而一般军用工程都强调施工及投入使用的速度，因此混凝土帆布早期强度发展要快，而普通水泥的凝结时间一般都很慢，无法实现上述快速投入使用的目的，所以采用磷酸镁水泥来解决此技术问题。

对比例：

原材料选择：水泥基体采用625 CAC水泥，三维织物采用15mm厚涤纶三维间隔织物。

混凝土帆布样品成型后在温度为25±5℃，相对湿度为65±5%的环境中养护，样品抗压强度参考标准ASTM C109/C109M进行测试，凝结时间参考GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量凝结时间安定性检验方法》。

试验结果为，混凝土帆布填充密实后，样品容重1350kg/m³，样品的终凝时间为4小时（4小时文中简称4h），1小时（1小时文中简称1h）不具有强度，1天（1天文中简称1d）抗压强度为14MPa，7天（7天文中简称7d）抗压强度为26.5MPa。

实施例1

利用本发明提供的水泥基体制备混凝土帆布样品。磷酸盐选择磷酸二氢钾(KH₂PO₄)，缓凝剂选择氯化钠（NaCl）。称取595份重烧氧化镁、405份磷酸二氢钾以及20份氯化钠混合搅拌均匀，搅拌3min，制备成均匀的水泥粉体，填充到用于制备混凝土帆布的15mm厚涤纶三维间隔织物中。测试样品的凝结时间以及1h和3d的抗压强度，样品抗压强度参考标准ASTM C109/C109M进行测试，凝结时间参考GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量凝结时间安定性检验方法》。

试验结果为：混凝土帆布样品容重为1620kg/m³， 样品的终凝时间为22min，1h抗压强度为15.6 MPa，1d抗压强度为22.3MPa，7d抗压强度为30.2MPa。

实施例2

利用本发明提供的水泥基体制备混凝土帆布样品。磷酸盐选择磷酸一氢钾 (K₂HPO₄)，缓凝剂选择氯化钙(Ca₂Cl)。称取530份重烧氧化镁、380份磷酸一氢钾以及75份氯化钙，混合搅拌均匀，搅拌3min，制备成均匀的水泥粉体，填充到用于制备混凝土帆布的15mm厚涤纶三维间隔织物中。测试样品的凝结时间以及1h和3d的抗压强度，样品抗压强度参考标准ASTM C109/C109M进行测试，凝结时间参考GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量凝结时间安定性检验方法》。

试验结果为：混凝土帆布样品容重为1624kg/m³，样品的终凝时间为10min，1h抗压强度为18.3 MPa，1d抗压强度为28.1MPa，7d抗压强度为34.2MPa。

实施例3

利用本发明提供的水泥基体制备混凝土帆布样品。磷酸盐选择磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)，缓凝剂选择硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)。称取570份重烧氧化镁、450份磷酸二氢铵以及51份硼砂，混合搅拌均匀，搅拌3min，制备成均匀的水泥粉体，填充到用于制备混凝土帆布的15mm厚涤纶三维间隔织物中。测试样品的凝结时间以及1h和3d的抗压强度，样品抗压强度参考标准ASTM C109/C109M进行测试，凝结时间参考GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量凝结时间安定性检验方法》。

试验结果为：混凝土帆布样品容重为1618kg/m³，样品的终凝时间为16min，1h抗压强度为16.3 MPa，1d抗压强度为24.1MPa，7d抗压强度为32.2MPa。

实施例4

利用本发明提供的水泥基体制备混凝土帆布样品。磷酸盐选择磷酸二氢钠(NaH₂PO₄)，缓凝剂选择硼酸(H₃BO₃)。称取630份重烧氧化镁、350份磷酸二氢钠以及45份硼酸，混合搅拌均匀，搅拌3min，制备成均匀的水泥粉体，填充到用于制备混凝土帆布的15mm厚涤纶三维间隔织物中。测试样品的凝结时间以及1h和3d的抗压强度，样品抗压强度参考标准ASTM C109/C109M进行测试，凝结时间参考GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量凝结时间安定性检验方法》。

试验结果为：混凝土帆布样品容重为1628kg/m³，样品的终凝时间为13min，1h抗压强度为15.1 MPa，1d抗压强度为22.6MPa，7d抗压强度为30.1MPa。

通过对比例和四个实施例，可知：四个实施例的终凝时间短，且1h、1d、7d时的抗压强度远大于对比例。本发明提供的水泥基体对于混凝土帆布而言具有优异的效果，一方面这种水泥基体凝结快速，凝结时间低于30min，另一方面，水泥基体具备优异的早期力学性能，所制备的混凝土帆布1h抗压强度可以达到15MPa以上，7d抗压强度则超过30MPa，因此采用此种水泥所制备的混凝土帆布早期强度发展快，且后期强度持续发展。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (2)

1.一种用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体，其特征在于，按照重量份数，该水泥基体由以下组分组成：

重烧氧化镁：    530份，

磷酸盐：        380份，

缓凝剂：        75份；

所述的缓凝剂为氯化钙；

所述的磷酸盐为磷酸一氢钾。

2.一种权利要求1所述的用于混凝土帆布体系的快凝快硬水泥基体的使用方法，其特征在于，在制备混凝土帆布之前，将水泥基体机械搅拌混合，均匀分散后填充到用于制备混凝土帆布的三维织物中，填充容重达到1600kg/m³以上；

所述的水泥基体按照重量份数，由以下组分组成：

重烧氧化镁：    530份，

磷酸盐：        380份，

缓凝剂：        75份；

所述的缓凝剂为氯化钙；

所述的磷酸盐为磷酸一氢钾。