CN104310831A

CN104310831A - 一种抗水性磷酸钾镁水泥及其制作方法

Info

Publication number: CN104310831A
Application number: CN201410539578.4A
Authority: CN
Inventors: 林旭健; 孙春景; 季韬
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2015-01-28

Abstract

本发明公开了一种抗水性磷酸钾镁水泥及其制作方法，采用镁粉、磷酸二氢钾作为主要原料，掺入粉煤灰、硅灰、聚丙烯纤维等作为改善其耐水性的防水掺合料。本产品具有抗压强度高，抗水性好的特点，空气养护条件下28d抗压强度可不低于70MPa，浸入水中两个月，强度保留率可达到95%以上。

Description

一种抗水性磷酸钾镁水泥及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种水泥，尤其是一种抗水性磷酸钾镁水泥及其制作方法。

背景技术

磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement，MPC)是一种新型气硬性胶凝材料，同时具有化学结合陶瓷的属性，与普通硅酸盐水泥相比，MPC具有凝结速度快、早期强度高、黏结力强、干缩小、耐磨性和抗冻性良好等优点，被广泛应用于道路、桥梁、机场跑道的快速修补，以及有害和放射性物质的固化等，在军事和民事等方面有着广泛的应用。磷酸钾镁水泥(MKPC)由氧化镁和磷酸二氢钾组成，克服了传统由铵磷酸盐配制的磷酸铵镁胶结材料(MAPC)在成型和水化反应时会释放出气味难闻的氨气，易造成设备损坏的缺陷。同时已有相关研究证明，MKPC具有MAPC一样优越的力学性能。

耐水性差是气硬性胶凝材料的共同缺点，势必会对其耐久性产生影响。经研究磷酸钾镁水泥在水中浸泡2个月，其强度仅有原始强度的70%左右。目前已发现的关于改善镁水泥耐水性的防水掺合料主要有粉煤灰，乳胶粉，水玻璃，无机掺合料，有机聚合物等，这些防水掺合料虽然有一定的改善效果，但效果不佳，同时还会在不同程度上给磷酸钾镁水泥的力学性能带来负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗水性磷酸钾镁水泥及其制作方法，解决磷酸镁水泥耐水性差的问题，并结合自身气硬快，强度高，粘结力强等特点，对于道路、桥梁、机场跑道的快速修补，以及有害和放射性物质的固化等具有非常重大的意义。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗水性磷酸钾镁水泥由镁粉、磷酸二氢钾、硼砂和抗水掺合料组成。

按质量百分数计：镁粉52～67%，磷酸二氢钾17～22%，硼砂1～1.3%，抗水掺合料10～30%，各组分的质量百分数之和为100%。

所述的抗水掺合料按水泥的总质量百分数计：粉煤灰5～15%，硅灰5～15%，聚丙烯纤维0.5～2.5‰。

制作时，加水量为镁粉、磷酸二氢钾、粉煤灰和硅灰质量之和的0.15-0.17倍。

将镁粉、磷酸二氢钾、硼砂和抗水掺合料依次倒入净浆搅拌机中干拌3min，然后加水迅速搅拌，低速搅拌30s，高速搅拌90s，得到均匀的抗水性磷酸钾镁水泥净浆。

本发明配方中各组分的选择依据和作用：磷酸镁水泥( MPC)是由烧结氧化镁与可溶性磷酸盐、缓凝剂按照一定比例，在酸性条件下通过酸碱化学反应生成的以磷酸盐水化物为黏结相的新型无机胶凝材料。虽然有多种磷酸盐可作为酸组分配制MPC，但制备和应用技术较成熟的是由MgO和磷酸二氢铵配制的磷酸铵镁水泥（MAPC）。已有的研究证实，MAPC具有高早强、黏结力强、体积稳定性好、耐久性好、环境温度适应性强、与纤维的相容性好等一系列优点，但由MgO和磷酸二氢铵配制的MPC在成型和水化反应时会释放出气味难闻的氨气，易造成使用设备的损坏，而由钾磷酸盐配制的磷酸钾镁粘结材料（MKPC）克服了上述缺点并已证明MKPC具有MAPC一样优越的力学性能；粉煤灰中含有的活性SiO₂，它可以与水泥中多余的Mg²⁺离子反应生成MgSiO₃，这样不仅可以减少可溶性Mg²⁺离子的浓度，还可以堵塞水泥硬化体内的毛细通道，改变体系孔结构，减少孔隙率，同样粉煤灰中的活性A1₂O₃，其可在硬化体中形成胶状絮凝物Al(OH)₃，同样具有堵塞毛孔的作用，同时，粉煤灰本身作为超细填料也可以增加水泥硬化体的致密性；硅灰颗粒较细，其填充在水泥颗粒空隙中，起到密实作用，同时硅灰中的活性A1₂O₃，其也可在硬化体中形成胶状絮凝物Al(OH)₃，同样具有堵塞毛孔的作用；聚丙烯纤维能有效降低结构体内部裂缝的数量和尺度，提高材料的连续性和致密性，改善了水泥的抗渗能力，进而提高耐水性。

本发明的显著优点在于：

（1）本产品磷酸钾镁水泥的耐水性较传统磷酸钾镁水泥大为提高，浸水两个月后，强度保留率可达到95%以上。

（2）可加入工业废料作为改善耐水性的防水掺合料，既可拓宽工业废料的用途，又可降低成本，同时这些工业废料还可以较好地改善磷酸镁水泥的流动性。

具体实施方式

一种抗水性磷酸钾镁水泥，由镁粉、磷酸二氢钾、硼砂和防水掺合料组成。按质量百分数计，镁粉52～67%，磷酸二氢钾17～22%，硼砂1～1.3%，防水掺合料10～30%。其中防水掺合料按质量百分数计，粉煤灰5～15%，硅灰5～15%，聚丙烯纤维0.5～2.5‰。加水量为上述镁粉、磷酸二氢钾、粉煤灰和硅灰质量之和的0.15-0.17倍。具体投料工艺：按不同配比称量镁粉、磷酸二氢钾、硼砂，防水掺合料，依次倒入净浆搅拌机中干拌3min，然后加水迅速搅拌，低速搅拌30s，高速搅拌90s，搅拌成均匀的流动性的抗水性磷酸钾镁水泥净浆。

通过下面实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

按磷酸二氢钾与镁粉质量比1:3，硼砂用量占镁粉质量的2%，粉煤灰用量占磷酸钾镁水泥干粉（磷酸二氢钾+镁粉）质量的5%，硅灰用量占磷酸钾镁水泥干料（磷酸二氢钾+镁粉）质量的10%，进行称取，在净浆搅拌机中干拌3min，然后加水迅速搅拌，低速搅拌30s，高速搅拌90s，搅拌成均匀的流动性的胶凝材料。其中用水量为上述粉料总质量（镁粉、磷酸二氢钾、粉煤灰、硅灰）的0.15-0.17倍。

上述胶凝材料成型尺寸为40mm×40mm×160mm，试件于1 h内脱模，在室内空气中自然养护到3 h后，在液压万能试验机上以0.5～1.0 MPa/min的加荷速率测定抗压强度，测试结果如表1所示。

表1 抗水性磷酸钾镁水泥抗压强度

实施例2

按磷酸二氢钾与镁粉质量比1:3，硼砂用量占镁粉质量的2%，粉煤灰用量占磷酸钾镁水泥干粉（磷酸二氢钾+镁粉）质量的15%，硅灰用量占磷酸钾镁水泥干料（磷酸二氢钾+镁粉）质量的10%，聚丙烯纤维用量占磷酸钾镁水泥干料（磷酸二氢钾+镁粉）质量的2‰，进行称取，在净浆搅拌机中干拌3min，然后加水迅速搅拌，低速搅拌30s，高速搅拌90s，搅拌成均匀的流动性的胶凝材料。其中用水量为上述粉料总质量（镁粉、磷酸二氢钾、粉煤灰、硅灰）的0.15-0.17倍。

表2 抗水性磷酸钾镁水泥抗压强度

表3 普通磷酸钾镁水泥抗压强度

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种抗水性磷酸钾镁水泥，其特征在于：所述的磷酸钾镁水泥由镁粉、磷酸二氢钾、硼砂和抗水掺合料组成。

2.根据权利要求1所述的抗水性磷酸钾镁水泥，其特征在于：按质量百分数计：镁粉52～67%，磷酸二氢钾17～22%，硼砂1～1.3%，抗水掺合料10～30%，各组分的质量百分数之和为100%。

3.根据权利要求2所述的抗水性磷酸钾镁水泥，其特征在于：所述的抗水掺合料按水泥的总质量百分数计：粉煤灰5～15%，硅灰5～15%，聚丙烯纤维0.5～2.5‰。

4.根据权利要求3所述的抗水性磷酸钾镁水泥，其特征在于：制作时，加水量为镁粉、磷酸二氢钾、粉煤灰和硅灰质量之和的0.15-0.17倍。

5.一种制作如权利要求1所述的抗水性磷酸钾镁水泥的方法，其特征在于：将镁粉、磷酸二氢钾、硼砂和抗水掺合料依次倒入净浆搅拌机中干拌3min，然后加水迅速搅拌，低速搅拌30s，高速搅拌90s，得到均匀的抗水性磷酸钾镁水泥净浆。