CN108178542A - 一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，涉及建筑材料领域。组分按质量百分比如下：(1)磷酸镁水泥：45％‑75％；(2)矿物外加剂：18％‑28％；(3)调凝剂：2％‑7％；(4)分散剂：1％‑5％；(5)降粘剂：1％‑6％；(6)导电材料：3％‑9％。将组分(1)和(2)置于球磨机中粉磨，至比表面积为500m2/kg‑700m2/kg，得到所需混合物料。将所得混合物料与组分(3)，(4)，(5)和(6)置于混料机中搅拌均匀。本发明所得磷酸镁水泥的流动度、粘结强度、耐磨性、抗裂性及抗折/抗压强度及导电性能良好，且无需人工抹面，短时间内达到自流平状态，解决了磷酸镁水泥施工可控性差的问题。导电性能的提升为磷酸镁水泥粘结纤维布的能化应用奠定基础，突破了磷酸镁水泥应用范围受限的难题。

Description

一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法
技术领域
本发明涉及一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备的工艺，属于建筑材料技术领域，可用于道桥表面快速修补及加固技术领域。
背景技术
磷酸镁水泥(MPC)是一种早强快硬的新型无机修补材料，其凝结硬化快，早期强度高，粘结性能好、收缩小、耐高温性能及抗冻融性能好，被广泛应用于混凝土结构加固修补方面。然而由于磷酸镁水泥的凝结时间太短，严重限制了磷酸镁水泥的广泛应用。
目前，用于调节磷酸镁水泥凝结时间常用的缓凝剂主要有硼砂，硼酸等，但该类物质加入量过多会影响磷酸镁水泥的强度。迄今还没有关于有效调控磷酸镁水泥凝结时间的高效外加剂的相关报道，导致磷酸镁水泥施工可控性差，应用受限。
为解决上述问题，本发明提供了一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，通过矿物外加剂的玻化微珠效应及优选的调凝剂、降粘剂、分散剂和导电材料的协同作用，使磷酸镁水泥具有高流态、低粘度及良好的导电性能等。在不经人工抹面的基础上极短时间内达到自流平状态，提高其施工可控性。同时，基于其自流平特征和良好的导电性能，可在道桥修补表面粘结碳纤维布(CFRP)，形成具有导电功能的MPC-CFRP阳极材料。在电场作用下，以混凝土中钢筋为阴极，实现具有除氯-加固一体化的无损修补技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对磷酸镁水泥凝结硬化快，施工可控性差，功能型单一、应用范围受限等问题公布了一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法。
本发明可以通过以下技术方案来实现：一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，以质量百分比计量，其组分如下：
(1)磷酸镁水泥：45％-75％；
(2)矿物外加剂：18％-28％；
(3)调凝剂：2％-7％；
(4)分散剂：1％-5％；
(5)降粘剂：1％-6％；
(6)导电材料：3％-9％。
所述的磷酸镁水泥为1600℃煅烧镁砂与磷酸二氢钾的摩尔比为4.5/1的均匀混合物。
所述矿物外加剂是粒径为粉煤灰、硅灰和偏高岭土中的一种或两种。
所述调凝剂为柠檬酸、癸酸和二甲基丙二醇中的一种或两种。
所述分散剂为三硬脂酸甘油酯和油酸酰中的一种或两种。
所述降粘剂为聚醚多元醇、磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物和磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物中的一种或两种。
所述导电材料为10％～15％含量的聚苯胺分散液和聚噬吩中的一种或两种。
所述一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，其制备步骤如下：
①称料：根据各组分的质量配比，称取磷酸镁水泥和矿物外加剂组分。
②粉磨：将步骤①得到的物料置于球磨机中粉磨至比表面积为500m2/kg-700m2/kg，得到所需混合物料。
③混料：将步骤②得到的混合物料与准确称量的调凝剂、分散剂、降粘剂和导电材料组分置于混料器中，混合搅拌均匀，得到所述导电高流态自流平磷酸镁水泥。
一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备工艺，其主要技术创新点在于：利用分散剂的亲水性基团在物料颗粒表面的吸附作用，使亲油基在各颗粒之间形成润滑层，防止颗粒沉降和凝聚，形成稳定悬浮浆体；同时，降粘剂可使各水化产物的表面形成双电层，增大空间位阻，降低浆体粘度，实现浆体高流态和自流平效果；通电状态下，导电材料在浆体中相互搭接形成贯通的网络结构，赋予磷酸镁水泥良好的电学性能。同时结合上述高流态自流平特性，可快速在磷酸镁浆体表面铺设碳纤维布，形成具有导电功能的复合结构体系。该结构可以替代钛网材料，做钢筋混凝土的电化学除氯阳极，实现混凝土结构的无损修补-加固一体化技术，为磷酸镁水泥的功能化应用奠定基础。上述原料性能的创新组合应用是本领域中不容易想到的，该组合技术的创新运用为磷酸镁水泥的创新应用奠定基础。
该方法得到的导电自流平磷酸镁水泥流动性良好，极短时间能达到自流平状态，电阻率低、导电性能良好，具有广泛的实用价值。与现有技术相比，本发明有如下优点：
(1)本发明提供的导电高流态自流平磷酸镁水泥其流动性极佳，可对道桥表面进行大面积修补，短时间可达自流平状态，早期强度高，收缩小，适用于抢险修补工程。
(2)本发明提供的导电高流态自流平磷酸镁水泥导电性良好，可以粘结碳纤维布，成具有导电功能的MPC-CFRP阳极材料，该材料可以替代钛网阳极材料，在外加电场作用下以钢筋为阴极，实现混凝土结构的除氯-加固一体化的无损修补技术，降低建筑结构的维修成本。
具体实施方式
为进一步体现出本发明所带来的功效，下面结合具体应用案例对本发明进一步详细说明。
实例1：
一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，以质量百分比计量，其组分如下：
(1)磷酸镁水泥：45％；
(2)粉煤灰：28％
(3)二甲基丙二醇：7％；
(4)三硬脂酸甘油酯：5％；
(5)磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物：6％；
(6)13％固含量的聚苯胺分散液：9％。
根据本方法制备的导电高流态自流平磷酸镁水泥，其步骤如下：
①称料：根据各组分的质量配比，称取磷酸镁水泥和粉煤灰组分。
②粉磨：将步骤①得到的物料置于球磨机中粉磨至比表面积为500m2/kg-700m2/kg，得到所需混合物料。
③混料：将步骤②得到的混合物料与准确称量的二甲基丙二醇、三硬脂酸甘油酯、磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物和13％固含量的聚苯胺分散液置于混料器中，混合搅拌均匀，得到所述导电高流态自流平磷酸镁水泥。
实例2
一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，以质量百分比计量，其组分如下：
(1)磷酸镁水泥：53％；
(2)粉煤灰：25％
(3)二甲基丙二醇：5％；
(4)三硬脂酸甘油酯：4％；
(5)磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物：5％；
(6)13％固含量的聚苯胺分散液：8％。
根据本方法制备的导电高流态自流平磷酸镁水泥，其步骤如下：
①称料：根据各组分的质量配比，称取磷酸镁水泥和粉煤灰组分。
②粉磨：将步骤①得到的物料置于球磨机中粉磨至比表面积为500m2/kg-700m2/kg，得到所需混合物料。
③混料：将步骤②得到的混合物料与准确称量的二甲基丙二醇、三硬脂酸甘油酯、磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物和13％固含量的聚苯胺分散液置于混料器中，混合搅拌均匀，得到所述导电高流态自流平磷酸镁水泥。
实例3
一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，以质量百分比计量，其组分如下：
(1)磷酸镁水泥：65％；
(2)粉煤灰：21％
(3)二甲基丙二醇：3％；
(4)三硬脂酸甘油酯：2％；
(5)磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物：3％；
(6)13％固含量的聚苯胺分散液：6％。
根据本方法制备的导电高流态自流平磷酸镁水泥，其步骤如下：
①称料：根据各组分的质量配比，称取磷酸镁水泥和超细粉煤灰组分。
②粉磨：将步骤①得到的物料置于球磨机中粉磨至比表面积为500m2/kg-700m2/kg，得到所需混合物料。
③混料：将步骤②得到的混合物料与准确称量的二甲基丙二醇、三硬脂酸甘油酯、磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物和13％固含量的聚苯胺分散液置于混料器中，混合搅拌均匀，得到所述导电高流态自流平磷酸镁水泥。
实例4
一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，以质量百分比计量，其组分如下：
(1)磷酸镁水泥：75％；
(2)粉煤灰：18％
(3)二甲基丙二醇：2％；
(4)三硬脂酸甘油酯：1％；
(5)磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物：1％；
(6)13％固含量的聚苯胺分散液：3％。
根据本方法制备的导电高流态自流平磷酸镁水泥，其步骤如下：
①称料：根据各组分的质量配比，称取磷酸镁水泥和超细粉煤灰组分。
②粉磨：将步骤①得到的物料置于球磨机中粉磨至比表面积为500m2/kg-700m2/kg，得到所需混合物料。
③混料：将步骤②得到的混合物料与准确称量的二甲基丙二醇、三硬脂酸甘油酯、磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物和13％固含量的聚苯胺分散液置于混料器中，混合搅拌均匀，得到所述导电高流态自流平磷酸镁水泥。
以上仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰应视为本发明的保护范围。
实验结果
将上述实验组分别按照JC/T 985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》进行各项指标检测。同时根据申请号为201510946814.9的专利文献“一种废渣磷酸镁水泥自流平砂浆”的公开方案的最佳试验结果为对照组，测试结果如表1所示。
由表1可知：本发明所制得的导电高流态自流平磷酸镁水泥的性能指标符合标准要求，与对比例(201510946814.9)相比，除了尺寸变化率两者相当外，本发明的所得导电自流平磷酸镁水泥的流动度、粘结强度、耐磨性及抗折/抗压强度均明显提高。同时其凝结时间和电阻率也均得到改善，突破了磷酸镁水泥施工可控性差的难题，为磷酸镁水泥功能化应用奠定基础。
表1实例1-4与对比例的结果比较

Claims (8)

1.一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，其组分按质量百分比计量如下：
(1)磷酸镁水泥：45％-75％；
(2)矿物外加剂：18％-28％；
(3)调凝剂：2％-7％；
(4)分散剂：1％-5％；
(5)降粘剂：1％-6％；
(6)导电材料：3％-9％。
2.根据权利要求1所述的一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，其技术特征在于所述的磷酸镁水泥为1600℃煅烧镁砂与磷酸二氢钾的摩尔比为4.5/1的均匀混合物。
3.根据权利要求1所述的一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，所述矿物外加剂为粉煤灰、硅灰和偏高岭土中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，所述调凝剂为柠檬酸、癸酸和二甲基丙二醇中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，所述的分散剂为三硬脂酸甘油酯和油酸酰中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，所述降粘剂为聚醚多元醇、磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物和磺化苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，所述导电材料为10％～15％含量的聚苯胺分散液和聚噬吩中的一种或两种。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种导电高流态自流平磷酸镁水泥的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
①称料：根据各组分的质量配比，称取磷酸镁水泥和矿物外加剂组分。
②粉磨：将步骤①得到的物料置于球磨机中粉磨至比表面积为500m2/kg-700m2/kg，得到所需混合物料。
③混料：将步骤②得到的混合物料与准确称量的调凝剂、分散剂、降粘剂和导电材料组分置于混料器中，混合搅拌均匀，得到所述的导电高流态自流平磷酸镁水泥。
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