CN105314907A - 一种复合磷酸钾镁水泥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合磷酸钾镁水泥，属于水泥领域。本发明的一种复合磷酸钾镁水泥，包括34%~40%KH2PO4，43%~49%MgO，7.2%~8.8%Al（H2PO4）3，3.3%~4.9%玻璃纤维，1%~1.8%十二烷基苯磺酸钠，0.4%~1.2%磷酸单酯偶联剂，0.4%~0.8%三聚磷酸钠和0.9%~1.3%乙二胺四甲叉膦酸钠。本发明的一种复合磷酸钾镁水泥具有少裂缝形成，在凝固后减少裂缝形成的特点。

Description

一种复合磷酸钾镁水泥

技术领域

本发明涉及一种水泥，特别是一种复合磷酸钾镁水泥。

背景技术

磷酸钾镁水泥是由死烧氧化镁与可溶性磷酸盐、化学添加剂以及矿物掺合料按照一定比例，在酸性条件下通过酸碱化学反应及物理作用而变化生成以磷酸盐为黏结相的无机胶凝材料。该类材料在常温下通过化学键结合，具备了硅酸盐类胶凝材料和陶瓷材料的主要特点，即低温固化、高早强、高体积稳定性、粘结性强、硬化体偏中性和良好的耐久性等。

但是现有技术磷酸钾镁水泥的热膨胀系数较高，同时水化放热量大，在水泥凝固后会容易形成裂缝。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种少裂缝形成，在凝固后减少裂缝形成的一种复合磷酸钾镁水泥。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种复合磷酸钾镁水泥，包括34%~40%KH₂PO₄，43%~49%MgO，7.2%~8.8%Al（H₂PO₄）₃，3.3%~4.9%玻璃纤维，1%~1.8%十二烷基苯磺酸钠，0.4%~1.2%磷酸单酯偶联剂，0.4%~0.8%三聚磷酸钠和0.9%~1.3%乙二胺四甲叉膦酸钠。

由于采用了上述技术方案，在磷酸钾镁水泥中添加磷酸二氢铝能够增加水泥的强度，增加耐水性，减小水泥的热膨胀系数，减小水泥的收缩性能；玻璃纤维能够增加水泥的韧性，减小缝隙的产生；磷酸单酯偶联剂的疏水端可以与基体产生键合作用，改善界面结合性能，对水泥的韧性降低方面起到了缓冲的作用；加入三聚磷酸钠，二胺四亚甲基膦酸钾和乙二胺四甲叉膦酸钠可以降低水泥水化体系初始温度和控制磷酸钾镁水泥水化体系液相的pH值，使磷酸钾镁水泥浆体的凝结时间明显延长，总水化放热量减少，从而保证晶体水化产物生长完好，裂缝和缺陷少，硬化体孔结构也得到改善。

本发明的一种复合磷酸钾镁水泥，包括37%KH₂PO₄，46%MgO，9%Al（H₂PO₄）₃，4.1%玻璃纤维，1.4%十二烷基苯磺酸钠，0.8%磷酸单酯偶联剂，0.6%三聚磷酸钠和1.1%乙二胺四甲叉膦酸钠。

由于采用了上述技术方案，磷酸钾镁水泥水中酸碱组分比例对水泥应滑梯的抗压强度和早期水稳定性有着显著影响，上述比例为最佳酸碱组分比例，能够有效延缓水泥浆体的早期水化反应速度，水化产物晶体堆积紧密、缺陷少，水泥硬化体有较完善的孔结构。

本发明的一种复合磷酸钾镁水泥，所述氧化镁颗粒的粒径为86μm，所述氧化镁颗粒的比表面积为1737cm²/g。

由于采用了上述技术方案，能够保证施工的可操作时间和良好的流动度，同时，粒径较小改善了水泥的收缩性能，从而使水泥产生微膨胀，减小了热膨胀系数。但是粒径过小则会提高水化温度，因此，该粒径大小为最佳值。

本发明的一种复合磷酸钾镁水泥，所述磷酸二氢钾颗粒的粒径为130μm，所述磷酸二氢钾的比表面积为2110cm²/g。

由于采用了上述技术方案，能够保证施工的可操作时间和良好的流动度，同时，粒径较小改善了水泥的收缩性能，从而使水泥产生微膨胀，减小了热膨胀系数。但是粒径过小则会提高水化温度，因此，该粒径大小为最佳值。

本发明的一种复合磷酸钾镁水泥，所述磷酸二氢铝颗粒的粒径为90μm，所述磷酸二氢铝的比表面积为2320cm²/g。

由于采用了上述技术方案，能够保证施工的可操作时间和良好的流动度，同时，粒径较小改善了水泥的收缩性能，从而使水泥产生微膨胀，减小了热膨胀系数。但是粒径过小则会提高水化温度，因此，该粒径大小为最佳值。

本发明的一种复合磷酸钾镁水泥，所述玻璃纤维为纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维，所述纳米/微米TiO₂玻璃纤维呈层状结构，包括TiO₂在玻璃纤维表面形成的多孔包覆层，所述TiO₂颗粒的粒径为43nm。

由于采用了上述技术方案，将纳米二氧化钛与玻璃纤维进行复合，改善了两相之间的界面作用，能够显著增加玻璃纤维的耐磨性。

本发明的一种复合磷酸钾镁水泥，所述纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维通过以下步骤制备而成：

步骤一：取1份钛酸丁酯溶解于适量的无水乙醇中，按照无水乙醇：乙酰丙酮体积比1:0.2向溶液中加入乙酰丙酮，按照2000r/min的速度搅拌15min；

步骤二：向溶液中加入适量去离子水直至完全沉淀，再向溶液中加入适量浓度为30%的硝酸，直至沉淀完全消失，得到溶胶A液；

步骤三：按照钛酸丁酯：玻璃纤维摩尔比1.2:1称取玻璃纤维，将玻璃纤维溶解于适量的无水乙醇中配成玻璃纤维溶液，将玻璃纤维溶液按照20/滴的速度滴加入溶胶A液中，在滴加的同时加热回流反应；

步骤四：在玻璃纤维溶液滴加完全后，继续加热回流反应2h后，静置自然冷却至常温，得到粉末状沉淀；

步骤五：过滤，依次用适量的无水乙醇，去离子水和无水乙醇洗涤粉末，在70℃的条件下干燥，得到纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维。

由于采用了上述技术方案，合成的复合纤维，二氧化钛与玻璃纤维不易脱离。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、浆体的凝结时间明显延长，总水化放热量减少，从而保证晶体水化产物生长完好，裂缝和缺陷少，硬化体孔结构也得到改善。

2、有效延缓水泥浆体的早期水化反应速度，水化产物晶体堆积紧密、缺陷少，水泥硬化体有较完善的孔结构。

3、改善了水泥的收缩性能，从而使水泥产生微膨胀，减小了热膨胀系数，改善了两相之间的界面作用，能够显著增加耐磨性。

附图说明

图1是普通玻璃纤维SEM图；

图2是纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维SEM图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种复合磷酸钾镁水泥，包括34%KH₂PO₄，49%MgO，7.2%Al（H₂PO₄）₃，4.9%玻璃纤维，1%十二烷基苯磺酸钠，1.2%磷酸单酯偶联剂，0.4%三聚磷酸钠和1.3%乙二胺四甲叉膦酸钠。

实施例2

一种复合磷酸钾镁水泥，包括40%KH₂PO₄，43%MgO，8.8%Al（H₂PO₄）₃，3.3%玻璃纤维，1.8%十二烷基苯磺酸钠，0.4%磷酸单酯偶联剂，0.8%三聚磷酸钠和0.9%乙二胺四甲叉膦酸钠。

氧化镁颗粒的粒径为86μm，所述氧化镁颗粒的比表面积为1737cm²/g。

磷酸二氢钾颗粒的粒径为130μm，所述磷酸二氢钾的比表面积为2110cm²/g。

磷酸二氢铝颗粒的粒径为90μm，所述磷酸二氢铝的比表面积为2320cm²/g。

实施例3

一种复合磷酸钾镁水泥，包括37%KH₂PO₄，46%MgO，9%Al（H₂PO₄）₃，4.1%玻璃纤维，1.4%十二烷基苯磺酸钠，0.8%磷酸单酯偶联剂，0.6%三聚磷酸钠和1.1%乙二胺四甲叉膦酸钠。

氧化镁颗粒的粒径为86μm，所述氧化镁颗粒的比表面积为1737cm²/g。

磷酸二氢钾颗粒的粒径为130μm，所述磷酸二氢钾的比表面积为2110cm²/g。

磷酸二氢铝颗粒的粒径为90μm，所述磷酸二氢铝的比表面积为2320cm²/g。

玻璃纤维为纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维，纳米/微米TiO₂玻璃纤维呈层状结构，包括TiO₂在玻璃纤维表面形成的多孔包覆层，TiO₂颗粒的粒径为43nm。

实施例4

纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维通过以下步骤制备而成：

步骤一：取1份钛酸丁酯溶解于适量的无水乙醇中，按照无水乙醇：乙酰丙酮体积比1:0.2向溶液中加入乙酰丙酮，按照2000r/min的速度搅拌15min；

步骤二：向溶液中加入适量去离子水直至完全沉淀，再向溶液中加入适量浓度为30%的硝酸，直至沉淀完全消失，得到溶胶A液；

步骤三：按照钛酸丁酯：玻璃纤维摩尔比1.2:1称取玻璃纤维，将玻璃纤维溶解于适量的无水乙醇中配成玻璃纤维溶液，将玻璃纤维溶液按照20/滴的速度滴加入溶胶A液中，在滴加的同时加热回流反应；

步骤四：在玻璃纤维溶液滴加完全后，继续加热回流反应2h后，静置自然冷却至常温，得到粉末状沉淀；

步骤五：过滤，依次用适量的无水乙醇，去离子水和无水乙醇洗涤粉末，在70℃的条件下干燥，得到纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维。

如图1至图2所示，原始玻璃纤维呈棒状,直径10~20μm，表面较光滑。纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维表面覆盖了均匀的TiO2包覆层，形成了纳米/微米复合颗粒，TiO₂颗粒的粒径在43nm,包覆层呈多孔结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合磷酸钾镁水泥，其特征在于：包括34%~40%KH₂PO₄，43%~49%MgO，7.2%~8.8%Al（H₂PO₄）₃，3.3%~4.9%玻璃纤维，1%~1.8%十二烷基苯磺酸钠，0.4%~1.2%磷酸单酯偶联剂，0.4%~0.8%三聚磷酸钠和0.9%~1.3%乙二胺四甲叉膦酸钠。

2.如权利要求1所述的一种复合磷酸钾镁水泥，其特征在于：包括37%KH₂PO₄，46%MgO，9%Al（H₂PO₄）₃，4.1%玻璃纤维，1.4%十二烷基苯磺酸钠，0.8%磷酸单酯偶联剂，0.6%三聚磷酸钠和1.1%乙二胺四甲叉膦酸钠。

3.如权利要求1或2所述的一种复合磷酸钾镁水泥，其特征在于：所述氧化镁颗粒的粒径为86μm，所述氧化镁颗粒的比表面积为1737cm²/g。

4.如权利要求3所述的一种复合磷酸钾镁水泥，其特征在于：所述磷酸二氢钾颗粒的粒径为130μm，所述磷酸二氢钾的比表面积为2110cm²/g。

5.如权利要求4所述的一种复合磷酸钾镁水泥，其特征在于：所述磷酸二氢铝颗粒的粒径为90μm，所述磷酸二氢铝的比表面积为2320cm²/g。

6.如权利要求4或5所述的一种复合磷酸钾镁水泥，其特征在于：所述玻璃纤维为纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维，所述纳米/微米TiO₂玻璃纤维呈层状结构，包括TiO₂在玻璃纤维表面形成的多孔包覆层，所述TiO₂颗粒的粒径为43nm。

7.如权利要求6所述的一种复合磷酸钾镁水泥，其特征在于，所述纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维通过以下步骤制备而成：

步骤一：取1份钛酸丁酯溶解于适量的无水乙醇中，按照无水乙醇：乙酰丙酮体积比1:0.2向溶液中加入乙酰丙酮，按照2000r/min的速度搅拌15min；

步骤二：向溶液中加入适量去离子水直至完全沉淀，再向溶液中加入适量浓度为30%的硝酸，直至沉淀完全消失，得到溶胶A液；

步骤三：按照钛酸丁酯：玻璃纤维摩尔比1.2:1称取玻璃纤维，将玻璃纤维溶解于适量的无水乙醇中配成玻璃纤维溶液，将玻璃纤维溶液按照20/滴的速度滴加入溶胶A液中，在滴加的同时加热回流反应；

步骤四：在玻璃纤维溶液滴加完全后，继续加热回流反应2h后，静置自然冷却至常温，得到粉末状沉淀；

步骤五：过滤，依次用适量的无水乙醇，去离子水和无水乙醇洗涤粉末，在70℃的条件下干燥，得到纳米TiO₂/微米复合玻璃纤维。