CN107827381B - 一种磷酸镁胶凝剂及胶凝材料 - Google Patents

一种磷酸镁胶凝剂及胶凝材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷酸镁胶凝剂及胶凝材料。这种磷酸镁胶凝剂由以下质量份的原料组成：65～75份磷酸二氢钾，100～110份的重烧氧化镁，80～130份的废弃混凝土粉料和5～15份聚磷酸钠。同时也公开了一种包括上述磷酸镁胶凝剂的磷酸镁胶凝材料。本发明采用废弃建筑物混凝土制成的环保型磷酸镁胶凝材料，其强度性能完全满足使用的要求，并且其中大量使用了混凝土骨料，降低了生产成本，同时也有利于环境的保护。

Description

一种磷酸镁胶凝剂及胶凝材料
技术领域
本发明涉及一种磷酸镁胶凝剂及胶凝材料。
背景技术
磷酸镁胶凝材料最早是在1939年被Prosen发现并用于铸造行业中，又称之为化学结合磷酸盐胶凝材料。通常由重烧氧化镁、磷酸盐以及缓凝剂按一定比例反应制成。由于其具有强度生成早、强度高、黏结性好、耐久性好、体积稳定性好、环境温度适宜性强、pH值低、与纤维的相容性好、与生物相容性好等优点，被中外学者广泛研究并应用。但目前，磷酸镁胶凝材料的制备成本较高，其力学性能仍有待进一步改善。
我国每年拆除建筑垃圾约为1亿吨，其中34％是废弃混凝土，则由此产生的废弃混凝土就有3400万吨，除此之外还有新建房屋产生4000万吨的建筑垃圾所产生的废弃混凝土，所以如何利用废弃混凝土就成了一个研究热点。过去，大多数关于废弃混凝土的研究都集中在利用废弃混凝土骨料制备再生骨料的研究上，利用废弃混凝土中的粉料的研究则很少有报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷酸镁胶凝剂及胶凝材料。
本发明所采取的技术方案是：
一种磷酸镁胶凝剂，由以下质量份的原料组成：65～75份磷酸二氢钾，100～110份的重烧氧化镁，80～130份的废弃混凝土粉料和5～15份聚磷酸钠。
磷酸二氢钾的粒径为45～53μm。
重烧氧化镁的粒径为45～53μm。
重烧氧化镁中，MgO的质量分数≥95％，CaO的质量分数≤0.9％。
废弃混凝土粉料为建筑用混凝土废弃物经破碎后，再过270～325目筛网得到的粉料。
聚磷酸钠的粒径为45～53μm。
一种磷酸镁胶凝材料，包括上述的磷酸镁胶凝剂、建设用砂和水。
磷酸镁胶凝材料中，磷酸镁胶凝剂与建设用砂的质量比为1：(2～6)。
磷酸镁胶凝材料中，建设用砂为Ι级机制砂。
磷酸镁胶凝材料的固含量为80～90wt％。
本发明的有益效果是：
本发明采用废弃建筑物混凝土制成的环保型磷酸镁胶凝材料，其强度性能完全满足使用的要求，并且其中大量使用了混凝土骨料，降低了生产成本，同时也有利于环境的保护。
具体实施方式
一种磷酸镁胶凝剂，由以下质量份的原料组成：65～75份磷酸二氢钾，100～110份的重烧氧化镁，80～130份的废弃混凝土粉料和5～15份聚磷酸钠。
优选的，磷酸二氢钾的粒径为45～53μm；进一步优选的，磷酸二氢钾的粒径为300目(48μm)。
优选的，重烧氧化镁的粒径为45～53μm；进一步优选的，重烧氧化镁的粒径为300目(48μm)。
优选的，重烧氧化镁中，MgO的质量分数≥95％，CaO的质量分数≤0.9％。
进一步的，废弃混凝土粉料为建筑用混凝土废弃物经破碎后，再过270～325目筛网得到的粉料；优选的，废弃混凝土粉料为建筑用混凝土废弃物经破碎后，再过300目筛网得到的粉料。
优选的，聚磷酸钠的粒径为45～53μm；进一步优选的，聚磷酸钠的粒径为300目(48μm)。
一种磷酸镁胶凝材料，包括上述的磷酸镁胶凝剂、建设用砂和水。
磷酸镁胶凝材料中，优选的，磷酸镁胶凝剂与建设用砂的质量比为1：(2～6)；进一步优选的，磷酸镁胶凝剂与建设用砂的质量比为1：3。
磷酸镁胶凝材料中，建设用砂为Ι级机制砂，建设用砂的规格标准按《GB/T 14684-2011建设用砂》的规定。
优选的，磷酸镁胶凝材料的固含量为80～90wt％；进一步优选的，磷酸镁胶凝材料的固含量为85wt％。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例1：
实施例1的磷酸镁胶凝剂各组成及用量如表1所示。
表1实施例1的磷酸镁胶凝剂
原料 质量份
磷酸二氢钾 65
重烧氧化镁 110
废弃混凝土粉料 120
聚磷酸钠 5
所用的磷酸二氢钾(KH2PO4)产自江西省永创化工有限公司，纯度≥99.5％，目数为300目，pH值为4.4～4.7，水不溶物含量≤0.20％，氯化物(Cl)含量≤0.20％，铁(Fe)含量≤0.003％，砷(As)含量≤0.005％，重金属(以Pb计)含量≤0.005％。
所用的重烧氧化镁(MgO)由华耐镁业有限公司生产，其粒径为300目，氧化镁(MgO)质量分数≥95％，氧化钙(CaO)质量分数≤0.9％，盐酸不溶物质量分数≤0.1％，硫酸盐(以SO4计)质量分数≤0.2％，铁(Fe)质量分数≤0.05％，锰(Mn)质量分数≤0.003％，氯化物(以Cl-计)质量分数≤0.07％，灼烧失量质量分数≤3.0％，堆积密度≤160kg/m3。
所用的废弃混凝土粉料为普通建筑用混凝土废弃物，经球磨机磨碎90min，取出物料，用300目的标准筛筛选得到的粉料。粉体外观为灰色。这些细粉料的主要成分包括大量的水泥浆粉末、部分水泥石颗粒和少量的石灰石细颗粒。
所用的聚磷酸钠(Na5P3O10)由郑州邦诺化工产品有限公司生产，粒径大小为300目，含量≥94％，品质为优等品，白色粉状。
实施例2：
实施例2的磷酸镁胶凝剂各组成及用量如表2所示，其所用原料与实施例1的相同。
表2实施例2的磷酸镁胶凝剂
原料 质量份
磷酸二氢钾 67
重烧氧化镁 100
废弃混凝土粉料 80
聚磷酸钠 7
实施例3：
实施例3的磷酸镁胶凝剂各组成及用量如表3所示，其所用原料与实施例1的相同。
表3实施例3的磷酸镁胶凝剂
原料 质量份
磷酸二氢钾 72
重烧氧化镁 108
废弃混凝土粉料 125
聚磷酸钠 15
实施例4：
实施例4的磷酸镁胶凝剂各组成及用量如表4所示，其所用原料与实施例1的相同。
表4实施例4的磷酸镁胶凝剂
原料 质量份
磷酸二氢钾 70
重烧氧化镁 105
废弃混凝土粉料 120
聚磷酸钠 10
实施例5：
实施例5的磷酸镁胶凝剂各组成及用量如表5所示，其所用原料与实施例1的相同。
表5实施例5的磷酸镁胶凝剂
原料 质量份
磷酸二氢钾 75
重烧氧化镁 107
废弃混凝土粉料 130
聚磷酸钠 15
实施例6：
实施例6的磷酸镁胶凝剂各组成及用量如表6所示，其所用原料与实施例1的相同。
表6实施例6的磷酸镁胶凝剂
原料 质量份
磷酸二氢钾 75
重烧氧化镁 110
废弃混凝土粉料 80
聚磷酸钠 15
对比例1：
用市售的42.5级普通硅酸盐水泥作为对比例1的胶凝剂。
试验方法：
1、按实施例1～6的组成称取胶凝剂的原料混合，然后用搅伴机搅拌5分钟，完全搅拌均匀，制成胶凝剂备用；
2、按灰砂比1：3，将实施例1～6和对比例1的胶凝剂和同一批市场上购买的符合我国《GB/T 14684-2011建设用砂》规定的Ι级机制砂按量称取，放入搅拌机中慢速搅拌60s；
3、掺入定量的水，将浆体配制成固含量为85wt％的浓度，快速搅拌90s；
4、将锅壁四周浆体刮入锅内后，再搅拌30s，得到实施例1～6以及对比例1的胶凝浆体材料；
5、将充分混合均匀的浆体灌注在70.7*70.7*70.7mm标准三联试模中，每组样品浇注两组，分别用以测量7天和28天的强度；
6、将试块放入温度为20℃，相对湿度为90％的标准养护箱中，养护24h后脱模将试块重新放入养护箱中养护至相应龄期，用全自动压力试验机以100N/s的速度测其7天和28天强度，每龄期测试3个试块，取其平均值作为该龄期充填体的单轴抗压强度。
实施例1～6和对比例1的试块其强度性能测试结果如表7所示。
表7实施例和对比例的单轴抗压强度性能对比
7天强度(MPa) 28天强度(MPa)
实施例1 43.2 46.9
实施例2 41.7 47.2
实施例3 41.9 46.8
实施例4 42.1 45.5
实施例5 42.9 46.3
实施例6 44.8 48.2
对比例1 31.3 42.2
从表7可以看出，本发明的胶凝材料其7天和28天单轴抗压强度均明显比对比例1的高。实施例6胶凝材料其7天和28天强度最高，比对比例1分别高出43％和14％，说明本发明的磷酸镁胶凝材料完全可以取代普通硅酸盐水泥进行施工应用。

Claims (1)

1.一种磷酸镁胶凝材料，其特征在于：包括磷酸镁胶凝剂、建设用砂和水；
所述磷酸镁胶凝剂由以下质量份的原料组成：65～75份磷酸二氢钾，100～110份的重烧氧化镁，80～130份的废弃混凝土粉料和5～15份聚磷酸钠；
所述磷酸二氢钾的粒径为300目；
所述重烧氧化镁的粒径为300目；
所述重烧氧化镁中，MgO的质量分数≥95％，CaO的质量分数≤0.9％；
所述废弃混凝土粉料为建筑用混凝土废弃物经破碎后，再过300目筛网得到的粉料；
所述聚磷酸钠的粒径为300目；
所述磷酸镁胶凝剂与建设用砂的质量比为1：3；
所述建设用砂为Ι级机制砂；
所述磷酸镁胶凝材料的固含量为85wt％。
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