CN108455963A - 一种磷酸镁水泥基路面修补材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种磷酸镁水泥基路面修补材料及其制备方法,其包括以下重量份数的组分:磷酸镁水泥100份,细集料100份,掺合料5‑20份,水22‑30份,增韧材料0.3‑1.2份,增强剂6‑12份,减水剂1‑2.4份;其中所述磷酸镁水泥包括工业氧化镁51.6‑80份、工业磷酸二氢钾17.2‑40份及缓凝剂4.2‑14份;所述工业氧化镁包括工业轻烧氧化镁或工业电熔氧化镁中的一种或两种的混合物,传统的磷酸镁水泥是由重烧氧化镁制成的,且耐水性较差,本发明采用轻烧氧化镁或者电熔氧化镁替代传统的重烧氧化镁,能有效提高磷酸镁水泥基路面修补材料的流动性、耐水性,提高其使用性能。
Description
技术领域
本发明属于修补砂浆领域,特别涉及一种磷酸镁水泥基路面修补材料及其制备方法。
背景技术
随着道路行车速度的不断提高,车辆的不断增多,水泥混凝土路面的使用更加频繁,一些重交通荷载的水泥混凝土道路,或因使用不当等原因就会出现一定的损伤破坏,加之雨雪冻融和酸碱的腐蚀等对路面也有一定的损害,这些负面因素不但会降低水泥混凝土道路的安全性能和运输性能,还会大大降低道路的结构承载能力,因而道路修补成了必要的工作。为了减少维修道路所带来的经济损失,提高社会经济效益,尽可能缩短道路维修时间成了交通运输业的一个重要课题。
目前,水泥路面快速修补材料一般分为无机类、有机类和有机无机复合类修补材料,常用的有机类修补材料有环氧树脂类修补材料、聚氨酯类灌浆材料、烯类裂缝修补材料和橡胶沥青嵌缝料等,这一类修补材料的主要问题是工艺复杂、耐久性差以及施工成本较高。无机类快速修补材料主要有快硬硅酸盐水泥混凝土、硫铝酸盐水泥混凝土等,这一类修补材料的主要问题是修补后开放交通时间偏长、粘结性和耐久性较差。有机无机复合类修补材料如各类聚合物水泥混凝土和聚合物水泥砂浆等,一般而言有机无机复合材料中聚合物的掺量偏高,所以这类材料的价格较昂贵,并且当采用大量的水溶性聚合物时还容易出现收缩开裂。
磷酸镁水泥作为修补材料的性能优势在于磷酸镁水泥是一种能够在常温下加水后,通过酸一碱反应及物理作用而变化成坚硬石材的新型气硬性胶凝材料。与硅酸盐水泥相比,磷酸镁水泥具有凝结速度快、早期强度高等性能特点。但磷酸镁水泥在大规模应用上还存在一些问题:凝结时间过短,耐水性较差等。
中国专利201510651350.9公开了一种磷酸镁水泥基快速修补砂浆及其制备方法,该磷酸镁水泥基快速修补砂浆由磷酸镁水泥为胶凝材料,采用磷酸二钾盐调凝改性,以砂作为细集料,再加入适量的矿物掺合料、拌合水制备而成。该具有凝结时间可控、粘结强度高、稳定性好、耐水性高等优点。但其抗折性能仍显不足。
中国专利201510946814.9公开了一种废渣磷酸镁水泥自流平砂浆,其包括:磷酸镁水泥、陶瓷废渣、细骨料、缓凝剂及专用缓凝型减水剂。该发明的废渣磷酸镁水泥自流平砂浆获得的初始流动度较低,未超过150mm。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种磷酸镁水泥基路面修补材料,其流动性较好,耐水性较佳。
为了实现上述目的,本发明提供如下第一技术方案:一种磷酸镁水泥基路面修补材料,其包括以下重量份数的组分:
其中,所述磷酸镁水泥包括以下重量份数的组分:
工业氧化镁 51.6-80份,
工业磷酸二氢钾 17.2-40份,
缓凝剂 4.2-14份;
其中,所述工业氧化镁包括工业轻烧氧化镁或工业电熔氧化镁中的一种或两种的混合物。
优选的,所述工业氧化镁与工业磷酸二氢钾的用量比为(6-8)∶(4-2)
优选的,所述灰砂比为1∶1。
优选的,所述水灰比为0.24∶1。
进一步地,所述掺合料包括二级粉煤灰或偏高岭土中的一种或两种的混合物。
优选的,所述掺合料包括二级粉煤灰10份或偏高岭土5份。
进一步地,所述增韧材料包括聚丙烯纤维或玻璃纤维中的一种或两种的混合物。
优选的,所述聚丙烯纤维或玻璃纤维直径不超过10mm。
优选的,所述聚丙烯纤维的直径为6mm,用量为0.9份。
进一步地,所述增强剂包括工业磷酸盐和铝酸盐矿物组成的混合物,所述工业磷酸盐与铝酸盐矿物的重量比为(4~7)∶(3~6)。
进一步地,所述铝酸盐矿物以矾土、钙盐及钾盐以重量比4∶3∶3混合后高温制成。
进一步地,所述细集料包括100-200目连续级配天然河砂或70-140目石英砂。
进一步地,所述缓凝剂包括硼砂或蔗糖中的一种或两种的混合物。
优选的,所述缓凝剂包括硼砂10份,或者硼砂0.7份以及蔗糖3.5份的总和。
进一步地,所述减水剂为萘系减水剂或三聚氰胺减水剂。
优选的,所述减水剂的掺量为2.4份,所述减水剂以掺合料+氧化镁+工业磷酸二氢钾的总和占比控制。
为了实现上述目的,本发明提供如下第二技术方案:一种磷酸镁水泥基路面修补材料的制备方法,其包括如下步骤:
步骤一:先称取工业氧化镁51.6-80份、工业磷酸二氢钾17.2-40份、缓凝剂4.2-14份、细集料100份、掺合料5-20份、增韧材料0.3-1.2份、增强剂6-12份、减水剂1-2.4份,将上述材料加入行星式搅拌机低速干拌,使物料混合均匀;
步骤二:将22-30份水加入行星式搅拌机,快速搅拌后即可制得所述磷酸镁水泥基路面修补材料;
其中所述工业氧化镁包括工业轻烧氧化镁或工业电熔氧化镁中的一种或两种的混合物。
优选地,所述步骤一中低速干拌时间为1~2min,搅拌速度为140±5r/min;所述步骤二中快速搅拌时间为3~5min,搅拌速度为285±10r/min。
优选地,所述增强剂是工业磷酸盐与铝酸盐矿物以重量比为(4~7)∶(3~6)混合组成,所述铝酸盐矿物的制备过程为:以矾土、钙盐和钾盐以重量比4∶3∶3混合,引入矿化剂和辅料,于1100℃高温下合成而得铝酸盐矿物。
本发明中的磷酸镁水泥基路面修补材料,其凝结时间采用经验方法“半杯法”测量凝结时间,装入半杯量的一次性透明塑料杯,斜置,不流动,轻捏杯壁,有稍许阻力,即初凝,轻按表面,无明显凹陷,捏杯壁,有基本强度,即终凝。考虑施工效果,试验均以初凝时间记录。
流动性参照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行。
胶砂强度试验参照GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行。
以胶砂体系的28d水养抗压强度/28d空气养护抗压强度的比值,即软化系数,作为耐水性的衡量指标。
以胶砂体系的3d抗折强度/3d抗压强度的比值,即折压比,作为脆性的衡量指标。
相比于现有技术,本发明具有如下有益效果:
1.该磷酸镁水泥基路面修补材料,其包括以下重量份数的组分:磷酸镁水泥100份,细集料100份,掺合料5-20份,水22-30份,增韧材料0.3-1.2份,增强剂6-12份,减水剂1-2.4份;其中所述磷酸镁水泥包括工业氧化镁51.6-80份、工业磷酸二氢钾17.2-40份及缓凝剂4.2-14份;所述工业氧化镁包括工业轻烧氧化镁或工业电熔氧化镁中的一种或两种的混合物,传统的磷酸镁水泥是由重烧氧化镁制成的,且耐水性较差,本发明采用轻烧氧化镁或者电熔氧化镁替代传统的重烧氧化镁,能有效提高磷酸镁水泥基路面修补材料的流动性、耐水性,提高其使用性能。
2.一种磷酸镁水泥基路面修补材料的制备方法,其包括如下步骤:步骤一:先称取工业氧化镁51.6-80份、工业磷酸二氢钾17.2-40份、缓凝剂4.2-14份、细集料100份、掺合料5-20份、增韧材料0.3-1.2份、增强剂6-12份、减水剂1-2.4份,将上述材料加入行星式搅拌机低速干拌,使物料混合均匀;步骤二:将水22-30份水加入行星式搅拌机,快速搅拌后即可制得所述磷酸镁水泥基路面修补材料;其中所述工业氧化镁包括工业轻烧氧化镁或工业电熔氧化镁中的一种或两种的混合物;该制备方法过程简单、质量稳定,对外界环境要求低,适用于施工时的大批量生产制备。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
实施例1本实施例提供一种磷酸镁水泥基路面修补材料及其制备方法,该磷酸镁水泥基路面修补材料包括以下重量份数的组分:
其中,所述磷酸镁水泥包括以下重量份数的组分:
工业轻烧氧化镁 51.6份,
工业磷酸二氢钾 17.2份,
硼砂 10份;
本实施例中,灰砂比为1∶1,水灰比为0.24∶1,细集料包括100-200目连续级配天然河砂,聚丙烯纤维直径优选为6mm,粉煤灰为劣质的二级粉煤灰,比表面积为350m2/kg。增强剂为工业磷酸盐与铝酸盐矿物以重量比7∶3组成的混合物,其中铝酸盐矿物以矾土、钙盐及钾盐以4∶3∶3混合高温制成。
该磷酸镁水泥基路面修补材料的制备方法,其包括如下步骤:
步骤一:先称取工业氧化镁51.6份、工业磷酸二氢钾17.2份、硼砂10份、细集料100份、二级粉煤灰5份、聚丙烯纤维0.3份、增强剂10份、萘系减水剂1份,将上述材料加入行星式搅拌机以搅拌速度为140±5r/min速度下低速干拌1-2min,使物料混合均匀;
步骤二:将22-30份水加入行星式搅拌机以搅拌速度为285±10r/min,快速搅拌3~5min后即可制得所述磷酸镁水泥基路面修补材料。
铝酸盐矿物需预先制备,制备过程为:以矾土、钙盐和钾盐以重量比4∶3∶3混合,引入矿化剂和辅料,于1100℃高温下合成而得铝酸盐矿物。
将本实施例中的磷酸镁水泥基路面修补材料及相应的磷酸镁水泥及进行凝结时间、流动度、胶砂强度、折压比、软化系数等检测,检测结果见表1。
实施例2本实施例提供另一磷酸镁水泥基路面修补材料及其制备方法,该磷酸镁水泥基路面修补材料包括以下重量份数的组分:
其中,所述磷酸镁水泥包括以下重量份数的组分:
同样地,本实施例中,灰砂比为1∶1,水灰比为0.24∶1,细集料包括70-140目连续级配的石英砂,聚丙烯纤维直径优选为6mm。增强剂为预先制备的工业磷酸盐与铝酸盐矿物以重量比6∶4组成的混合物,其中铝酸盐矿物以矾土、钙盐及钾盐以4∶3∶3混合高温制成,制备方法参照实施例1。
本实施例的制备方法及检测方法参照实施例1。
将本实施例中的磷酸镁水泥基路面修补材料及相应的磷酸镁水泥及进行凝结时间、流动度、胶砂强度、折压比、软化系数等检测,检测结果见表1。
实施例3本实施例提供另一磷酸镁水泥基路面修补材料及其制备方法,该磷酸镁水泥基路面修补材料包括以下重量份数的组分:
其中,所述磷酸镁水泥包括以下重量份数的组分:
同样地,本实施例中,灰砂比为1∶1,水灰比为0.24∶1,细集料包括70-140目连续级配的天然砂。增强剂同样为预先制备的工业磷酸盐与铝酸盐矿物以重量比5∶5组成的混合物,其中铝酸盐矿物以矾土、钙盐及钾盐以4∶3∶3混合高温制成,制备方法参照实施例1。
本实施例的制备方法及检测方法参照实施例1。
将本实施例中的磷酸镁水泥基路面修补材料及相应的磷酸镁水泥及进行凝结时间、流动度、胶砂强度、折压比、软化系数等检测,检测结果见表1。
实施例4本实施例提供另一磷酸镁水泥基路面修补材料及其制备方法,该磷酸镁水泥基路面修补材料包括以下重量份数的组分:
其中,所述磷酸镁水泥包括以下重量份数的组分:
同样地,本实施例中,灰砂比为1∶1,水灰比为0.24∶1,细集料包括100-200目连续级配天然河砂,聚丙烯纤维直径优选为6mm,粉煤灰为劣质的二级粉煤灰,比表面积为350m2/kg。增强剂同样为预先制备的工业磷酸盐与铝酸盐矿物以重量比4∶6组成的混合物,其中铝酸盐矿物以矾土、钙盐及钾盐以4∶3∶3混合高温制成,制备方法参照实施例1。
本实施例的制备方法及检测方法同实施例1。
将本实施例中的磷酸镁水泥基路面修补材料及相应的磷酸镁水泥及进行凝结时间、流动度、胶砂强度、折压比、软化系数等检测,检测结果见表1。
表1磷酸镁水泥基路面修补材料及相应胶砂的性能检测表
通过上述实施例1-4,我们可知,本发明采用轻烧氧化镁或者电熔氧化镁替代传统的重烧氧化镁,能有效提高磷酸镁水泥基路面修补材料的流动性、耐水性,提高其使用性能,并且该磷酸镁水泥基路面修补材料的制备方法过程简单、质量稳定,对外界环境要求低,适用于施工时的大批量生产制备。
需要指出的是,上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磷酸镁水泥基路面修补材料,其特征在于:包括以下重量份数的组分:
其中,所述磷酸镁水泥包括以下重量份数的组分:
工业氧化镁 51.6-80份,
工业磷酸二氢钾 17.2-40份,
缓凝剂 4.2-14份;
其中,所述工业氧化镁包括工业轻烧氧化镁或工业电熔氧化镁中的一种或两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基路面修补材料,其特征在于:所述掺合料包括二级粉煤灰或者偏高岭土中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基路面修补材料,其特征在于:所述增韧材料包括聚丙烯纤维或玻璃纤维中的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基路面修补材料,其特征在于:所述增强剂包括工业磷酸盐和铝酸盐矿物组成的混合物,所述工业磷酸盐与铝酸盐矿物的重量比为(4~7)∶(3~6)。
5.根据权利要求4所述的磷酸镁水泥基路面修补材料,其特征在于:所述铝酸盐矿物以矾土、钙盐及钾盐以重量比4∶3∶3混合后高温制成。
6.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基路面修补材料,其特征在于:所述细集料包括100-200目连续级配天然河砂或70-140目石英砂。
7.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基路面修补材料,其特征在于:所述缓凝剂包括硼砂或蔗糖中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基路面修补材料,其特征在于:所述减水剂为萘系减水剂或三聚氰胺减水剂。
9.一种如权利要求1-8任一项所述磷酸镁水泥基路面修补材料的制备方法,其特征在于:其包括如下步骤:
步骤一:先称取工业氧化镁51.6-80份、工业磷酸二氢钾17.2-40份、缓凝剂4.2-14份、细集料100份、掺合料5-20份、增韧材料0.3-1.2份、增强剂6-12份、减水剂1-2.4份,将上述材料加入行星式搅拌机低速干拌,使物料混合均匀;
步骤二:将水22-30份水加入行星式搅拌机,快速搅拌后即可制得所述磷酸镁水泥基路面修补材料;
其中所述工业氧化镁包括工业轻烧氧化镁或工业电熔氧化镁中的一种或两种的混合物。
10.根据权利要求7所述的磷酸镁水泥基路面修补材料的制备方法,其特征在于:所述步骤一中低速干拌时间为1~2min,搅拌速度为140±5r/min;所述步骤二中快速搅拌时间为3~5min,搅拌速度为285±10r/min。
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