CN108726906B - 一种胶凝材料及其制备方法与应用、一种海洋补强材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种胶凝材料，属于混凝土材料技术领域。本发明提供的胶凝材料包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙35～100份，铝酸钙0～50份，磷酸三钙0～30份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。本发明提供的胶凝材料早期强度高，且后期强度稳定。采用所述胶凝材料制备的海洋补强材料具有补强和防护作用，具备固化氯离子的能力。且固化前后体积收缩不明显，具有较好的界面相容性。

Description

一种胶凝材料及其制备方法与应用、一种海洋补强材料
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，尤其涉及一种胶凝材料及其制备方法与应用、一种海洋补强材料。
背景技术
胶凝材料广泛应用于工业与民用建筑、水利工程以及城乡建设，而且还可替代钢材和木材用以生产轨枕、电线杆、坑木、压力管道、水泥船和开发海洋用的各种海上构筑物等。它也是一系列大型现代化技术设施和国防工程不可缺少和不可替代的材料。因此，胶凝材料作为重要的原材料之一，一直受到研究和应用的重视。随着科学技术的发展，人类改造自然的能力越来越强，规模日益扩大，特别是海洋资源开发。
海洋环境工程中，目前应用最为广泛的是传统硅酸盐水泥，传统硅酸盐水泥早期强度偏低，需要进行一定时间的养护，才能使其具有足够的强度；同时其硬化水泥浆体体积会发生收缩，这对于工程实际应用会产生不利影响；而且其水化热较大、耐蚀性差等缺点也不能适应现代土木工程对高性能胶凝材料的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种胶凝材料及其制备方法与应用、一种海洋补强材料。本发明提供的胶凝材料早期强度高，且后期强度稳定；采用本发明的胶凝材料制备的海洋补强材料具有补强和防护作用，具备固化氯离子的能力，且固化前后体积收缩不明显，具有较好的界面相容性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙35～100份，铝酸钙0～50份，磷酸三钙0～30份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
优选地，所述胶凝材料包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙45～65份，铝酸钙15～35份，磷酸三钙5～25份。
优选地，所述胶凝材料包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙50～60份，铝酸钙20～30份，磷酸三钙15～20份。
本发明还提供了上述技术方案所述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，分别称取原料和水混合后加热，形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶加热、粉碎和模压，得到前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯煅烧，得到所述胶凝材料；
所述步骤(1)中的原料包括硝酸钙、硝酸铝和磷酸，所述磷酸用磷酸二氢铵或磷酸氢二铵替换。
优选地，所述步骤(1)的加热温度为60～95℃。
优选地，所述步骤(2)的加热温度为600～1050℃，加热时间为0.5～7h。
优选地，所述步骤(3)的煅烧温度为1500～1650℃，煅烧保温时间为0.2～10h。
本发明还提供了上述技术方案所述胶凝材料在海洋补强材料中的应用。
本发明还提供了一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分：胶凝材料100份，纤维0.5～2.0份，所述海洋补强材料的水灰比为0.2～0.7。
优选地，所述纤维包括聚乙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维。
本发明提供了一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙35～100份，铝酸钙0～50份，磷酸三钙0～30份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。本发明胶凝材料具有早期强度高且后期强度稳定的特性。在用作海洋补强材料时，其与海洋中的氯离子反应，能够形成水化双氯铝酸钙，提高海洋补强材料的耐腐蚀性和耐久性。从实施例可以看出，本发明的胶凝材料应用于海洋补强材料中，能够提高海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。
具体实施方式
本发明提供了一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙35～100份，铝酸钙0～50份，磷酸三钙0～30份，所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
在本发明中，所述胶凝材料包括重量份数35～100份磷铝酸钙，优选为45～65份，更优选为50～60份。在本发明中，所述磷铝酸钙水化速度快，生成大量凝胶，凝胶相互联结，使硬化浆体具有较高早期强度。
在本发明中，所述胶凝材料包括重量份数0～50份铝酸钙，优选为15～35份，更优选为20～30份。在本发明中，铝酸钙使水凝胶材料水化凝结硬化快。
在本发明中，所述胶凝材料包括重量份数0～30份磷酸三钙，更优选为5～25份，最优选为15～20份。在本发明中，所述磷酸三钙常温下水化速度缓慢，其最终水化产物交错生长，相互穿插在生成的凝胶中，在长期强度发展中，能够对凝胶材料起到增强，增韧的作用。
在本发明中，所述胶凝材料中含有的磷铝酸盐具有早期强度高，且后期强度稳定的特性。
本发明还提供了上述技术方案所述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，分别称取原料和水混合后加热，形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶加热、粉碎和模压，得到前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯煅烧，得到所述胶凝材料；
所述步骤(1)中的原料包括硝酸钙、硝酸铝和磷酸，所述磷酸用磷酸二氢铵或磷酸氢二铵替换。
本发明按照胶凝材料组分，分别称取原料和水混合后加热，形成凝胶。在本发明中，所述原料优选包括硝酸钙、硝酸铝和磷酸。在本发明中，所述磷酸可以用磷酸二氢铵或磷酸氢二铵替换。本发明对原料的重量比没有特殊的限定，只要使得最终制备的胶凝材料中含有重量份分别为35～100份的磷铝酸钙，0～50份铝酸钙，0～30份磷酸三钙即可；所述原料优选包括30.64～38.02重量份四水硝酸钙，55.34～66.20份九水硝酸铝和2.87～6.64份质量浓度为85％磷酸。在本发明的实施例中，原料优选包括31.15份四水硝酸钙，65.98份九水硝酸铝和2.87份质量浓度为85％磷酸；30.67份四水硝酸钙，66.16份九水硝酸铝和3.17份质量浓度为85％磷酸；31.57份四水硝酸钙，60.76份九水硝酸铝和4.01份质量浓度为85％磷酸；35.54份四水硝酸钙，58.99份九水硝酸铝和5.47份质量浓度为85％磷酸；35.16份四水硝酸钙，59.55份九水硝酸铝和5.29份质量浓度为85％磷酸；38.02份四水硝酸钙，55.34份九水硝酸铝和6.64份质量浓度为85％磷酸；35.49份四水硝酸钙，59.07份九水硝酸铝和5.44份质量浓度为85％磷酸；30.64份四水硝酸钙，66.20份九水硝酸铝和3.16份质量浓度为85％磷酸；31.85份四水硝酸钙，64.42份九水硝酸铝和3.73份质量浓度为85％磷酸。本发明对所述原料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中，所述加热温度优选为60～95℃，更优选为65～85℃，最优选为70～80℃。在本发明中，加热的同时优选进行搅拌。在本发明中，所述搅拌的转速优选为50～70rpm，更优选为55～65rpm，最优选为60rpm。本发明对加热的时间没有特殊的限定，只要使水蒸发最终能够形成凝胶即可。在本发明中，加热能够使水部分蒸发最终形成凝胶。
得到凝胶后，本发明将凝胶加热、粉碎和模压，得到前驱体坯。在本发明中，所述加热的温度优选为600～1050℃，更优选为700～1000℃，最优选为750～950℃。在本发明中，所述加热时间优选为0.5～7h，更优选为1.5～6h，最优选为3～5h。在本发明中，加热结束后，本发明优选将加热后产物自然冷却至室温。在本发明中，所述粉碎后优选过200目筛。在本发明中，所述模压的压力优选为7～120MPa，更优选为30～100MPa，最优选为50～80MPa。本发明对最终前驱体坯形状和尺寸没有特殊的限定，本领域技术人员根据需要进行选择即可。
得到前驱体坯后，本发明将前驱体坯煅烧，得到所述胶凝材料。在本发明中，所述煅烧温度优选为1500～1650℃，更优选为1520～1630℃，最优选为1550～1600℃。在本发明中，所述煅烧保温时间优选为0.2～10h，更优选为1～8h，最优选为4～6h。在本发明中，升温至煅烧温度的升温速率优选为5～20℃/min，更优选为8～18℃/min，最优选为10～15℃/min。在本发明中，煅烧结束后，本发明优选将煅烧产物自然冷却至室温，经粉碎得到所述胶凝材料。在本发明中，所述胶凝材料的粒径优选为0.1～200μm，更优选为0.5～100μm，最优选为1～40μm。
在本发明中，煅烧能够使前驱体坯反应生成磷铝酸钙，铝酸钙和磷酸三钙。
本发明还提供了上述技术方案所述胶凝材料在海洋补强材料中的应用。
在本发明中，由于胶凝材料中含有能够与海水中氯离子发生固化反应的磷铝酸盐，将其应用于海洋补强材料具有很好的耐腐蚀性和耐久性。
本发明还提供了一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，所述胶凝材料100份，纤维0.5～2.0份，所述海洋补强材料的水灰比为0.2～0.7。
在本发明中，所述海洋补强材料包括100重量份数的胶凝材料。在本发明中，所述胶凝材料作为补强材料的主要原料，既起到骨架作用，同时也作为胶凝材料。
在本发明中，所述海洋补强材料包括0.5～2.0重量份的纤维，优选为0.8～1.8份，更优选为1.0～1.5份。在本发明中，所述纤维的长度优选为6～12mm，更优选为7～11mm，最优选为8～10mm。在本发明中，所述纤维优选包括聚乙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维。本发明对所述纤维的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述纤维能够提高海洋补强材料的强度，比如抗拉强度和拉伸强度。
在本发明中，所述海洋补强材料的水灰比优选为0.2～0.7，更优选为0.3～0.6，最优选为0.4～0.5。在本发明中，所述水灰比值使海洋补强材料具有优异的强度和耐久性。
本发明对海洋补强材料的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的组合物制备方法即可。
下面结合实施例对本发明提供的胶凝材料及其制备制备方法与应用、一种补强材料进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙100份，铝酸钙0份，磷酸三钙0份，所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，称取31.15份四水硝酸钙、65.98份九水硝酸铝、2.87份质量浓度85％磷酸与水混合后于80℃加热，同时伴随搅拌，直至水分蒸发形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶于850℃加热3h，加热结束后，冷却至室温，进行粉碎并过200目筛；粉碎的物质于75MPa下模压，得到直径40mm，厚度10mm的圆柱体前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯于1565℃煅烧保温2h，冷却至室温，经粉碎，得到所述胶凝材料；其中升温速率为15℃/min。
一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，上述胶凝材料100份，长度为9mm的聚乙烯纤维0.5份，水灰比为0.33；
海洋补强材料的制备方法，包括以下步骤：将上述胶凝材料和聚乙烯纤维按照水灰比0.33与水混合，得到海洋补强材料。
海洋补强材料的氯离子固化测试：将海洋补强材料放入模内，在振动台上震动20次，将试件表面刮平，并立即用塑料薄膜覆盖在试件表面；将试件在20℃、95％相对湿度的养护箱中养护24h后脱模，放在20℃去离子水中养护至规定龄期90d，得到试件。将试件在不同浓度的NaCl溶液中浸泡7d、30d后测试其相对于同龄期纯水中浸泡试件的水化产物的变化。结果发现：试件在NaCl溶液中浸泡，水化产物水化铝酸二钙全部转变为水化双氯铝酸钙(Ca4Al2O6Cl2·10H2O)；说明本发明提供的胶凝材料中含有的水化铝酸钙，能够起到固化海水中氯离子的目的。
海洋补强材料的力学性能测试：将海洋补强材料均匀涂敷在混凝土表面，涂敷厚度为10mm，涂敷混凝土时两边留出55mm的空间，以保证加载测试时，两端的固定约束不会对混凝土试件产生约束效果，同时还可以观察混凝土试件在受弯时会不会出现防护材料剥落等现象的发生；将涂敷有海洋补强材料的混凝土试件在室温条件下固化1天、3天、28天后与空白混凝土试件进行对比试验，在材料实验机(NYL-300型)上测试四点抗弯强度，每三个混凝土试件为一组，三根混凝土试件的平均抗弯强度为该组的抗弯强度。测试结果为：空白混凝土试件的四点抗弯强度为5.9MPa，使用海洋补强材料的混凝土试件标准养护一天后其抗弯强度与空白混凝土试件相比增加了48.5％，三天后增加了52.8％，28天后增加了54.1％。说明采用本发明的胶凝材料能够提高混凝土材料的力学性能。
实施例2
一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙35份，铝酸钙50份，磷酸三钙15份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，称取30.67份四水硝酸钙、66.16份九水硝酸铝、3.17份质量浓度为85％磷酸与水混合后于80℃加热，同时伴随搅拌，直至水分蒸发形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶于850℃加热3h，加热结束后，冷却至室温，进行粉碎并过200目筛；粉碎的物质于75MPa下模压，得到直径40mm，厚度10mm的圆柱体前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯于1527℃煅烧保温2h，冷却至室温，经粉碎，得到所述胶凝材料；其中升温速率为15℃/min。
一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，上述胶凝材料100份，长度为9mm的聚乙烯纤维0.75份，水灰比为0.33；
海洋补强材料的制备方法，包括以下制备方法：将上述胶凝材料和聚乙烯纤维按照水灰比0.33与水混合，得到海洋补强材料。
采用实施例1中的测试方法测试海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。测试结果为：空白混凝土试件的四点抗弯强度为5.9MPa，使用海洋补强材料的混凝土试件标准养护一天后其抗弯强度与空白混凝土试件相比增加了50.2％，三天后增加了55.8％，28天后增加了56.1％。海洋补强材料在NaCl溶液中浸泡，水化产物水化铝酸二钙全部转变为水化双氯铝酸钙(Ca4Al2O6Cl2·10H2O)，体积变化为3.51％。
实施例3
一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙40份，铝酸钙40份，磷酸三钙20份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，称取31.57份四水硝酸钙、60.76份九水硝酸铝、4.01份质量浓度为85％磷酸与水混合后于80℃加热，同时伴随搅拌，直至水分蒸发形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶于850℃加热3h，加热结束后，冷却至室温，进行粉碎并过200目筛；粉碎的物质于75MPa下模压，得到直径40mm，厚度10mm的圆柱体前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯于1537℃煅烧保温2h，冷却至室温，经粉碎，得到所述胶凝材料；其中升温速率为15℃/min。
一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，上述胶凝材料100份，长度为9mm的聚乙烯纤维1.0份，水灰比为0.33；
海洋补强材料的制备方法，将上述胶凝材料和聚乙烯纤维按照水灰比0.33与水混合，得到海洋补强材料。
采用实施例1中的测试方法测试海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。测试结果为：空白混凝土试件的四点抗弯强度为5.9MPa，使用海洋补强材料的混凝土试件标准养护一天后其抗弯强度与空白混凝土试件相比增加了49.2％，三天后增加了53.7％，28天后增加了54.2％。海洋补强材料在NaCl溶液中浸泡，水化产物水化铝酸二钙全部转变为水化双氯铝酸钙(Ca4Al2O6Cl2·10H2O)，体积变化为2.11％。
实施例4
一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙50份，铝酸钙25份，磷酸三钙25份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，称取35.54份四水硝酸钙、58.99份九水硝酸铝、5.47份质量浓度为85％磷酸与水混合后于80℃加热，同时伴随搅拌，直至水分蒸发形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶于850℃加热3h，加热结束后，冷却至室温，进行粉碎并过200目筛；粉碎的物质于75MPa下模压，得到直径40mm，厚度10mm的圆柱体前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯于1538℃煅烧保温2h，冷却至室温，经粉碎，得到所述胶凝材料；其中升温速率为15℃/min。
一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，上述胶凝材料100份，长度为9mm的聚乙烯纤维0.5份，水灰比为0.33；
海洋补强材料的制备方法，包括以下步骤：将上述胶凝材料和聚乙烯纤维按照水灰比0.33与水混合，得到海洋补强材料。
采用实施例1中的测试方法测试海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。测试结果为：空白混凝土试件的四点抗弯强度为5.9MPa，使用海洋补强材料的混凝土试件标准养护一天后其抗弯强度与空白混凝土试件相比增加了45.2％，三天后增加了48.7％，28天后增加了50.1％。海洋补强材料在NaCl溶液中浸泡，水化产物水化铝酸二钙全部转变为水化双氯铝酸钙(Ca4Al2O6Cl2·10H2O)，体积变化为2.88％。
实施例5
一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙50份，铝酸钙26份，磷酸三钙24份，所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，称取35.16份四水硝酸钙、59.55份九水硝酸铝、5.29份质量浓度为85％磷酸与水混合后于80℃加热，同时伴随搅拌，直至水分蒸发形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶于850℃加热3h，加热结束后，冷却至室温，进行粉碎并过200目筛；粉碎的物质于75MPa下模压，得到直径40mm，厚度10mm的圆柱体前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯于1557℃煅烧保温2h，冷却至室温，经粉碎，得到所述胶凝材料；其中升温速率为15℃/min。
一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，上述胶凝材料100份，长度为9mm的聚乙烯纤维0.75份，水灰比为0.33；
海洋补强材料的制备方法，包括以下步骤：将上述胶凝材料和聚乙烯纤维按照水灰比0.33与水混合，得到海洋补强材料。
采用实施例1中的测试方法测试海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。测试结果为空白混凝土试件的四点抗弯强度为5.9MPa，使用海洋补强材料的混凝土试件，标准养护一天后其抗弯强度与空白混凝土试件相比增加了46.2％，三天后增加了49.3％，28天后增加了52.1％。海洋补强材料在NaCl溶液中浸泡，水化产物水化铝酸二钙全部转变为水化双氯铝酸钙(Ca4Al2O6Cl2·10H2O)，体积变化为2.27％。
实施例6
一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙55份，铝酸钙15份，磷酸三钙30份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，称取38.02份四水硝酸钙、55.34份九水硝酸铝、6.64份质量浓度为85％磷酸与水混合后于80℃加热，同时伴随搅拌，直至水分蒸发形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶于850℃加热3h，加热结束后，冷却至室温，进行粉碎并过200目筛；粉碎的物质于75MPa下模压，得到直径40mm，厚度10mm的圆柱体前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯于1529℃煅烧保温2h，冷却至室温，经粉碎，得到所述胶凝材料；其中升温速率为15℃/min。
一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，上述胶凝材料100份，长度为9mm的聚乙烯纤维1.0份，水灰比为0.33；
海洋补强材料的制备方法，包括以下步骤：将上述胶凝材料和聚乙烯纤维按照水灰比0.33与水混合，得到海洋补强材料。
采用实施例1中的测试方法测试海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。测试结果为空白混凝土试件的四点抗弯强度为5.9MPa，使用海洋补强材料的混凝土试件，标准养护一天后其抗弯强度与空白混凝土试件相比增加了46.5％，三天后增加了49.9％，28天后增加了52.8％。海洋补强材料在NaCl溶液中浸泡，水化产物水化铝酸二钙全部转变为水化双氯铝酸钙(Ca4Al2O6Cl2·10H2O)，体积变化为2.23％。
实施例7
一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙70份，铝酸钙10份，磷酸三钙20份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，称取35.49份四水硝酸钙、59.07份九水硝酸铝、5.44份质量浓度为85％磷酸与水混合后于80℃加热，同时伴随搅拌，直至水分蒸发形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶于850℃加热3h，加热结束后，冷却至室温，进行粉碎并过200目筛；粉碎的物质于75MPa下模压，得到直径40mm，厚度10mm的圆柱体前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯于1548℃煅烧保温2h，冷却至室温，经粉碎，得到所述胶凝材料；其中升温速率为15℃/min。
一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，上述胶凝材料100份，长度为9mm的聚乙烯纤维0.5份，水灰比为0.33；
海洋补强材料的制备方法，包括以下步骤：上述胶凝材料和聚乙烯纤维按照水灰比0.33与水混合，得到海洋补强材料。
采用实施例1中的测试方法测试海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。测试结果为空白混凝土试件的四点抗弯强度为5.9MPa，使用海洋补强材料的混凝土试件，标准养护一天后其抗弯强度与空白混凝土试件相比增加了46.7％，三天后增加了50.9％，28天后增加了53.9％。海洋补强材料在NaCl溶液中浸泡，水化产物水化铝酸二钙全部转变为水化双氯铝酸钙(Ca4Al2O6Cl2·10H2O)，体积变化为2.18％。
实施例8
一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙75份，铝酸钙20份，磷酸三钙5份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，称取30.64份四水硝酸钙、66.20份九水硝酸铝、3.16份质量浓度为85％磷酸与水混合后于80℃加热，同时伴随搅拌，直至水分蒸发形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶于850℃加热3h，加热结束后，冷却至室温，进行粉碎并过200目筛；粉碎的物质于75MPa下模压，得到直径40mm，厚度10mm的圆柱体前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯于1560℃煅烧保温2h，冷却至室温，经粉碎，得到所述胶凝材料；其中升温速率为15℃/min。
一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，上述胶凝材料100份，长度为9mm的聚乙烯纤维0.75份，水灰比为0.33；
海洋补强材料的制备方法，包括以下步骤：将上述胶凝材料和聚乙烯纤维按照水灰比0.33与水混合，得到海洋补强材料。
采用实施例1中的测试方法测试海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。测试结果为空白混凝土试件的四点抗弯强度为5.9MPa，使用海洋补强材料的混凝土试件，标准养护一天后其抗弯强度与空白混凝土试件相比增加了44.5％，三天后增加了48.9％，28天后增加了52.5％。海洋补强材料在NaCl溶液中浸泡，水化产物水化铝酸二钙全部转变为水化双氯铝酸钙(Ca4Al2O6Cl2·10H2O)，体积变化为2.04％。
实施例9
一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙90份，铝酸钙5份，磷酸三钙5份；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。
上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照胶凝材料组分，称取31.85份四水硝酸钙、64.42份九水硝酸铝、3.73份质量浓度为85％磷酸与水混合后于80℃加热，同时伴随搅拌，直至水分蒸发形成凝胶；
(2)将所述步骤(1)得到的凝胶于850℃加热3h，加热结束后，冷却至室温，进行粉碎并过200目筛；粉碎的物质于75MPa下模压，得到直径40mm，厚度10mm的圆柱体前驱体坯；
(3)将所述步骤(2)得到的前驱体坯于1562℃煅烧保温2h，冷却至室温，经粉碎，得到所述胶凝材料；其中升温速率为15℃/min。
一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分，上述胶凝材料100份，长度为9mm的聚乙烯纤维1.0份，水灰比为0.33；
海洋补强材料的制备方法，包括以下步骤：将上述胶凝材料和聚乙烯纤维按照水灰比0.33与水混合，得到海洋补强材料。
采用实施例1中的测试方法测试海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。测试结果为空白混凝土试件的四点抗弯强度为5.9MPa，使用海洋补强材料的混凝土试件，标准养护一天后其抗弯强度与空白混凝土试件相比增加了44.2％，三天后增加了47.6％，28天后增加了51.3％。海洋补强材料在NaCl溶液中浸泡，水化产物水化铝酸二钙全部转变为水化双氯铝酸钙(Ca4Al2O6Cl2·10H2O)，体积变化为2.27％。
从实施例可以看出，本发明的胶凝材料应用于海洋补强材料中，能够提高海洋补强材料的氯离子固化效果及力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种胶凝材料，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙35~100份，铝酸钙5~50份，磷酸三钙5~30份，所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31；
所述胶凝材料的制备方法包括以下步骤：
（1）按照胶凝材料组分，分别称取原料和水混合后加热，形成凝胶；
（2）将所述步骤（1）得到的凝胶加热、粉碎和模压，得到前驱体坯；
（3）将所述步骤（2）得到的前驱体坯煅烧，得到所述胶凝材料；
所述步骤（1）中的原料包括硝酸钙、硝酸铝和磷酸。
2.根据权利要求1所述的胶凝材料，其特征在于，所述磷酸用磷酸二氢铵或磷酸氢二铵替换。
3.根据权利要求1所述的胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙45~65份，铝酸钙15~35份，磷酸三钙5~25份。
4.根据权利要求3所述的胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：磷铝酸钙50~60份，铝酸钙20~30份，磷酸三钙15~20份。
5.权利要求1~4任一项所述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照胶凝材料组分，分别称取原料和水混合后加热，形成凝胶；
（2）将所述步骤（1）得到的凝胶加热、粉碎和模压，得到前驱体坯；
（3）将所述步骤（2）得到的前驱体坯煅烧，得到所述胶凝材料；
所述步骤（1）中的原料包括硝酸钙、硝酸铝和磷酸。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸用磷酸二氢铵或磷酸氢二铵替换。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的加热温度为60~95℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的加热温度为600~1050℃，加热时间为0.5~7h。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的煅烧温度为1500~1650℃，煅烧保温时间为0.2~10h。
10.权利要求1~4任一项所述胶凝材料或权利要求5~9任一项所述制备方法制得的胶凝材料在海洋补强材料中的应用。
11.一种海洋补强材料，包括以下重量份数的组分：权利要求1~4任一项所述胶凝材料或权利要求5~9任一项所述制备方法制得的胶凝材料100份，纤维0.5~2.0份，所述海洋补强材料的水灰比为0.2~0.7。
12.根据权利要求11所述的海洋补强材料，其特征在于，所述纤维包括聚乙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维。
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