CN106517837A - 一种有利于早期强度提高的含磷氯氧化镁水泥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氯氧镁水泥改性技术领域，具体涉及一种有利于早期强度提高的含磷氯氧化镁水泥的制备方法：首先将活性氧化镁、氯化镁、水按摩尔比0.32：1：13混合均匀后于80℃下反应3天，冷却后抽滤并洗涤，干燥得到晶种；再将晶种、含磷抗水剂、氯化镁、轻烧氧化镁粉末和水混合制备成氯氧镁水泥。本发明将晶种加入到氯氧镁水泥体系中，可以大幅提高5相生成的速度和产量，明显提高了水泥的早期强度。

Description

一种有利于早期强度提高的含磷氯氧化镁水泥的制备方法
技术领域
本发明属于氯氧镁水泥改性技术领域，具体涉及一种有利于早期强度提高的含磷氯氧化镁水泥的制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，对节能环保的要求越来越高，在国际卫生组织公布了石棉为第一类名列榜首的致癌物质后，石棉以及含有石棉的板材在建筑工程中被逐渐禁止使用，另外我国的森林覆盖率远远低于世界平均水平，木材的消耗问题也是不容乐观的存在，同时很多工业生产的副产物和废料如不能得到妥善的处理也会造成材料浪费并可能导致环境问题，例如电厂废料粉煤灰，工程废料锯木屑等。
而氯氧镁水泥作为一种新型气硬性凝胶材料无疑是一个很好的选择，它既有优良的性能，也对那些废料有很强的包容性。氯氧镁水泥是一种与传统水硬性硅酸盐水泥不同的气硬性凝胶材料，是由瑞典学者Sorel于1867年发明的，由于其相对于传统的硅酸盐水泥而言具有更加优良的性能而广受关注，氯氧镁水泥具有快凝、早强、高强、耐腐蚀、耐磨、导热系数低、防火等优良工程性能，并且氯氧镁水泥制品无需潮湿养护，也无需蒸养，干燥等一些热工设备，可以大大降低能耗。
但是氯氧镁水泥的一些明显的吸潮返卤、抗水性差等缺陷很大程度上阻碍了其进一步的发展，为了解决这些弊端，国内外学者做了很多研究，也取得了巨大的进展，一般通过改变原料配比，控制生产工艺过程以及添加外加添加剂来解决这些问题，在解决氯氧镁水泥抗水性差的方面，目前认为较为有效的方式是加入磷酸或者可溶性磷酸盐，可以明显提升氯氧镁水泥的抗水性，但是大多数抗水剂加入的同时也会减缓氯氧镁水泥的凝结速度，导致氯氧镁水泥早期强度的降低，而由于氯氧镁水泥的早期强度对其凝结完全后的强度也有影响，因此早期强度低的氯氧镁水泥终凝强度也会相对较低；另外，当氯氧镁水泥应用到一些需要快速修复的工程中时，便要求其快速凝结并提供强度，因此若水泥凝结速度缓慢、早期强度较低，便无法应用，影响工程使用。
发明内容
本发明针对现有技术中氯氧镁水泥，特别是含有磷酸或者可溶性磷酸盐的抗水性氯氧镁水泥凝结速度慢、早期强度低的问题，提供了一种有利于早期强度提高的含磷氯氧化镁水泥的制备方法：通过在氯氧镁水泥体系中加入晶种，加快氯氧镁水泥早期水化结晶速度，促进主要强度相5相晶体“5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O”的形成，该5相晶体是一种针棒状的晶体，在氯氧镁水泥体系中相互交织穿插来提供强度，从而提高了氯氧镁水泥早期强度，
制备方法的主要步骤如下：
(1)将活性氧化镁、氯化镁、水按摩尔比0.32：1：13混合均匀后于80℃下反应3天，冷却后抽滤并洗涤，干燥得到晶种，
其中，活性氧化镁为碱式碳酸镁在600℃下煅烧2小时所得，
反应在水热釜中进行，抽滤后采用无水乙醇洗涤，于30～50℃下干燥；
(2)将步骤(1)中得到的晶种、含磷抗水剂、氯化镁、轻烧氧化镁粉末和水混合制备成氯氧镁水泥，
其中，轻烧氧化镁粉末中MgO的质量分数≥50％，且活性氧化镁的质量含量≥50％，轻烧氧化镁粉末可由白云石、菱镁矿或菱苦土煅烧制得，也可采用盐湖副产的氧化镁产品，
MgO、氯化镁、水的摩尔比为5～8:1:13～20，含磷抗水剂的用量为MgO质量的0.1～1.5％，晶种的用量为MgO质量的0.5～2％，
含磷抗水剂为磷酸、磷酸二氢钠或磷酸二氢铵，
作为优选，操作时先将步骤(1)中得到的晶种和轻烧氧化镁粉末混合均匀，并将氯化镁溶解于水中再加入含磷抗水剂混合均匀，最后将混合好的粉末和溶液混合搅拌均匀制成氯氧镁水泥浆体，放置于空气中养护。
本发明的有益效果在于：本发明将步骤(1)制备的晶种加入到氯氧镁水泥体系中，降低了氯氧镁水泥体系中5相的成核势垒，从而促进了5相的生长，可以大幅提高反应速度，即在氯氧化镁水泥固化过程中，提高5相生成的速度和产量，明显提高了水泥的早期强度，具有显著的工程意义。
附图说明
图1为实施例1步骤(1)中所制备的晶种的X射线粉末衍射图谱。
具体实施方式
实施例1
(1)将碱式碳酸镁在600℃下煅烧2小时获得高活性氧化镁粉末，将该氧化镁粉末与氯化镁、水按摩尔比0.32：1：13混合均匀后装入水热反应釜中80℃下反应3天，冷却后抽滤，并用无水乙醇洗涤，抽干后放入45℃烘箱中干燥，获得晶种粉末；
(2)本实施例所使用的轻烧氧化镁粉末中活性氧化镁的质量含量为63％，氧化镁的质量含量为84.27％，
按照MgO、氯化镁、水的摩尔比为6:1:13、抗水剂磷酸的用量为MgO质量的1％，晶种的用量为MgO质量的1％，先将步骤(1)中得到的晶种和上述轻烧氧化镁粉末混合均匀，并将氯化镁溶解于水中再加入磷酸混合均匀，最后将混合好的粉末和溶液混合搅拌均匀制成氯氧镁水泥浆体，将该氯氧镁水泥浆体注入到40mm×40mm×160mm的不锈钢模具中，1天后脱模养护，在空气中养护3天时的抗压强度为70MPa；并且在此过程中检测到体系中游离的氯化镁大量减少，这也印证了加入晶种后促进了5相的生成。
实施例2
(1)晶种粉末的制备同实施例1；
(2)按照MgO、氯化镁、水的摩尔比为6:1:15、抗水剂磷酸二氢钠的用量为MgO质量的1％，晶种的用量为MgO质量的1％，先将步骤(1)中得到的晶种和与实施例1中相同的轻烧氧化镁粉末混合均匀，并将氯化镁溶解于水中再加入磷酸二氢钠混合均匀，最后将混合好的粉末和溶液混合搅拌均匀制成氯氧镁水泥浆体，将该氯氧镁水泥浆体注入到40mm×40mm×160mm的不锈钢模具中，1天后脱模养护，在空气中养护3天时的抗压强度为75MPa；并且在此过程中检测到体系中游离的氯化镁大量减少，这也印证了加入晶种后促进了5相的生成。
实施例3
(1)晶种粉末的制备同实施例1；
(2)按照MgO、氯化镁、水的摩尔比为7:1:15、抗水剂磷酸二氢铵的用量为MgO质量的1％，晶种的用量为MgO质量的1％，先将步骤(1)中得到的晶种和与实施例1中相同的轻烧氧化镁粉末混合均匀，并将氯化镁溶解于水中再加入磷酸二氢铵混合均匀，最后将混合好的粉末和溶液混合搅拌均匀制成氯氧镁水泥浆体，将该氯氧镁水泥浆体注入到40mm×40mm×160mm的不锈钢模具中，1天后脱模养护，在空气中养护3天时的抗压强度为68MPa；并且在此过程中检测到体系中游离的氯化镁大量减少，这也印证了加入晶种后促进了5相的生成。
对比实施例1
所制备的氯氧镁水泥材料中不加入晶种，其余与实例1相同：
按照MgO、氯化镁、水的摩尔比为6:1:13、抗水剂磷酸的用量为MgO质量的1％，先将氯化镁溶解于水中再加入磷酸混合均匀，最后将与实施例1中相同的轻烧氧化镁粉末和溶液混合搅拌均匀制成氯氧镁水泥浆体，将该氯氧镁水泥浆体注入到40mm×40mm×160mm的不锈钢模具中，1天后脱模养护，在空气中养护3天时的抗压强度为48MPa；在此过程中检测体系中游离氯化镁的减少程度远不如实施例1。
对比实施例2
所制备的氯氧镁水泥材料中不加入晶种，其余与实例2相同：
按照MgO、氯化镁、水的摩尔比为6:1:15、抗水剂磷酸二氢钠的用量为MgO质量的1％，先将氯化镁溶解于水中再加入磷酸二氢钠混合均匀，最后将与实施例1中相同的轻烧氧化镁粉末和溶液混合搅拌均匀制成氯氧镁水泥浆体，将该氯氧镁水泥浆体注入到40mm×40mm×160mm的不锈钢模具中，1天后脱模养护，在空气中养护3天时的抗压强度为42MPa；在此过程中检测体系中游离氯化镁的减少程度远不如实施例2。
对比实施例3
所制备的氯氧镁水泥材料中不加入晶种，其余与实例3相同：
按照MgO、氯化镁、水的摩尔比为7:1:15、抗水剂磷酸二氢铵的用量为MgO质量的1％，先将氯化镁溶解于水中再加入磷酸二氢铵混合均匀，最后将与实施例1中相同的轻烧氧化镁粉末和溶液混合搅拌均匀制成氯氧镁水泥浆体，将该氯氧镁水泥浆体注入到40mm×40mm×160mm的不锈钢模具中，1天后脱模养护，在空气中养护3天时的抗压强度为45MPa；在此过程中检测体系中游离氯化镁的减少程度远不如实施例3。

Claims (9)

1.一种有利于早期强度提高的含磷氯氧化镁水泥的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤为，
(1)将活性氧化镁、氯化镁、水按摩尔比0.32：1：13混合均匀后于80℃下反应3天，冷却后抽滤并洗涤，干燥得到晶种；
(2)将步骤(1)中得到的晶种、含磷抗水剂、氯化镁、轻烧氧化镁粉末和水混合制备成氯氧镁水泥。
2.如权利要求1所述的含磷氯氧化镁水泥的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的活性氧化镁为碱式碳酸镁在600℃下煅烧2小时所得。
3.如权利要求1所述的含磷氯氧化镁水泥的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，抽滤后采用无水乙醇洗涤，并于30～50℃下干燥。
4.如权利要求1所述的含磷氯氧化镁水泥的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的轻烧氧化镁粉末中，MgO的质量分数≥50％，且活性氧化镁的质量含量≥50％。
5.如权利要求4所述的含磷氯氧化镁水泥的制备方法，其特征在于：所述MgO、氯化镁、水的摩尔比为5～8:1:13～20。
6.如权利要求4所述的含磷氯氧化镁水泥的制备方法，其特征在于：含磷抗水剂的用量为所述MgO质量的0.1～1.5％。
7.如权利要求4所述的含磷氯氧化镁水泥的制备方法，其特征在于：步骤(1)中得到的晶种的用量为所述MgO质量的0.5～2％。
8.如权利要求1所述的含磷氯氧化镁水泥的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的含磷抗水剂为磷酸、磷酸二氢钠或磷酸二氢铵。
9.如权利要求1所述的含磷氯氧化镁水泥的制备方法，其特征在于：步骤(2)的具体操作为，先将步骤(1)中得到的晶种和轻烧氧化镁粉末混合均匀，并将氯化镁溶解于水中再加入含磷抗水剂混合均匀，最后将混合好的粉末和溶液混合搅拌均匀制成氯氧镁水泥浆体，放置于空气中养护。
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