CN110590206A - 一种通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法 - Google Patents

一种通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过掺加超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，该方法通过在普通磷酸镁水泥中添加超吸水树脂实现，其中，普通磷酸镁水泥由重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂、标准砂及水构成，超吸水树脂的掺量为重烧氧化镁和磷酸二氢钾质量总和的0‑0.9％。本发明所使用的内养护机制对磷酸镁水泥在凝结时间、强度的后期发展及收缩方面都有了很大的改善。

Description

一种通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法
技术领域
本发明属于水泥基快速修补材料技术领域，特别是涉及一种通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法。
背景技术
磷酸镁水泥(MPC)作为一种新型凝胶材料在过去的20多年中被深入研究。通过磷酸盐与重烧氧化镁发生酸碱中和反应，形成化学结合键。与OPC相比，MPC具有流动性好、凝结速度快、早期强度高、在-20℃的低温下也能凝结、高粘结强度、很好的耐久性，包括耐化学侵蚀、抗渗透性等特点，因此MPC有着广泛的应用，如飞机跑道、桥梁和高速公路的快速修补，军工抢修抢建，并且由于它具有更多的潜在性能的挖掘，如毒固体废弃物的固化、在天然纤维符合产品中的应用及用于增强混凝土结构的纤维复合材料中以及在钻孔的密封中，使得它的研究越来越得到重视。
目前，国内学者已经对MPC的配合比设计，基体性能与水化机理进行了深入的研究，由于MPC的耐水性较差，大多数对MPC进行的是空气养护。研究表明，在空气中养护时，MPC早期强度很高，后期强度发展较慢，并且会产生少量的体积膨胀与收缩。因此亟须寻找一种新的养护方式，对MPC进行养护，从而保证它的凝结时间不仅得到满足，而且其后期强度也得到较好的发展，同时能改善MPC在水化过程中体积的不稳定性。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有阶段养护手段的缺乏，提供一种通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法。
技术方案：本发明所述的一种通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，该方法通过在普通磷酸镁水泥中添加超吸水树脂实现，其中，所述普通磷酸镁水泥包括重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂、标准砂和水，所述超吸水树脂的质量为重烧氧化镁和磷酸二氢钾质量总和的0.3％-0.9％。
作为最优选的技术方案，所述超吸水树脂的质量为重烧氧化镁和磷酸二氢钾质量总和的0.3％。
优选的，所述超吸水树脂吸水率是81.2g/g，平均粒径在50-70μm。
所述普通磷酸镁水泥中各个成分满足以下配比：重烧氧化镁与磷酸二氢钾的摩尔比为6，硼砂与重烧氧化镁的质量比为6％，胶砂质量比为1，水胶比为0.16。
进一步的，所述养护方法中，每多掺1g超吸水树脂，额外引水10g。
具体的，一种通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，包括以下步骤：
(1)按照配方比例称取以下原料：重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂、标准砂、超吸水树脂和水；
(2)取重烧氧化镁倒入搅拌锅中，加入硼砂慢搅均匀，再加入超吸水树脂慢搅均匀，再加入磷酸二氢钾慢搅均匀，再加水慢搅均匀，再加标准砂慢搅均匀，最后快搅混合均匀得到磷酸镁水泥浆体；
(3)将步骤(2)的磷酸镁水泥迅速浇筑、振捣密实，空气中养护至拆模，继续在空气中自然养护即可。
步骤(2)中，所述慢搅自转140±5转/分钟、公转62±5转/分钟，所述快搅：自转285±10转/分钟、公转125±10转/分钟。
步骤(2)中，取重烧氧化镁倒入搅拌锅中，加入硼砂慢搅30±5s，再加入超吸水树脂慢搅30±5s，再加入磷酸二氢钾慢搅60±5s，再加水慢搅30±5s，再加标准砂慢搅30±5s，最后快搅60±5s混合均匀得到磷酸镁水泥浆体。
具体实施例中，步骤(2)和步骤(3)可以为：将充分搅拌的磷酸镁水泥浆体迅速浇筑到40mm×40mm×160mm的三联模中，同时放在振捣台上将磷酸酶水泥砂浆振捣密实。然后在空气中养护，3h后拆模；拆模后将试块放在空气(20℃，RH＝60％)中自然养护。
本申请中，所述胶砂质量比是指重烧氧化镁和磷酸二氢钾的质量：标准砂的质量；所述水胶比是指水与重烧氧化镁和磷酸二氢钾质量之和的比值。所述重烧氧化镁平均粒径在70μm左右，可以直接购买现成品，或者1600℃锻烧4小时后磨粉得到。所述磷酸二氢钾为分析纯试剂。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
1)该发明在掺入超吸水树脂进行内养护后，明显改善浆体表面泛霜的情况。
2)该发明在掺入超吸水树脂进行内养护后，缓凝效果优异，明显延长凝结时间。
3)该发明在掺入超吸水树脂进行内养护后，前期具有较高的强度，并且后期强度发展得到提高。
4)该发明在掺入超吸水树脂进行内养护后，浆体体积发生轻微膨胀，体积稳定性得到提高，适合作为修补材料。
附图说明
图1是本发明制得的MPC砂浆在内养护28d后表面泛霜的对比图，其中所标记0、3、6、9分别指代超吸水树脂的掺量为0、0.3％、0.6％、0.9％，即分别对应实施例1-4中制得的试块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明做进一步的详细描述。
以下实例中所用原料均为以下要求：
所使用的重烧氧化镁为菱镁矿粉于1600℃煅烧4小时，粉磨十分钟后得到。
所使用的磷酸二氢钾为化学分析纯KH2PO4。
所使用的硼砂为化学分析纯Na2B4O7·10H2O。
所述超吸水树脂购自：山东优索化工科技有限公司；超吸水树脂型号是SAP WHS-700；货号：P27104115。
所使用的水为自来水，符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)的要求。
实施例1：一种掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，具体步骤如下：
1)水泥镁磷的摩尔比为6，硼砂占氧化镁质量6％，胶砂质量比为1，基础水胶比0.16，掺超吸水树脂占氧化镁及磷酸二氢钾质量之和的0％，多掺1g超吸水树脂，额外引水10g。
2)将氧化镁倒入搅拌锅中，加入硼砂慢搅30s，再加入超吸水树脂慢搅30s，再加入磷酸二氢钾慢搅60s，再加水慢搅30s，再加标准砂慢搅30s，最后快搅60s。
3)将充分搅拌的磷酸酶水泥迅速浇筑到40mm×40mm×160mm的三联模中，同时放在振捣台上将磷酸酶水泥砂浆振捣密实。然后在空气中养护，3h后拆模。
4)拆模后将试块放在空气(20℃，RH＝60％)中自然养护。
实施例2：一种掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，具体步骤如下：
1)水泥镁磷的摩尔比为6，硼砂占氧化镁质量6％，胶砂质量比为1，基础水胶比0.16，掺超吸水树脂占氧化镁及磷酸二氢钾质量之和的0.3％，多掺1g超吸水树脂，额外引水10g。
2)将氧化镁倒入搅拌锅中，加入硼砂慢搅30s，再加入超吸水树脂慢搅30s，再加入磷酸二氢钾慢搅60s，再加水慢搅30s，再加标准砂慢搅30s，最后快搅60s。
3)将充分搅拌的磷酸酶水泥迅速浇筑到40mm×40mm×160mm的三联模中，同时放在振捣台上将磷酸酶水泥砂浆振捣密实。然后在空气中养护，3h后拆模。
4)拆模后将试块放在空气(20℃，RH＝60％)中自然养护。
实施例3：一种掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，具体步骤如下：
1)水泥镁磷的摩尔比为6，硼砂占氧化镁质量6％，胶砂质量比为1，基础水胶比0.16，掺超吸水树脂占氧化镁及磷酸二氢钾质量之和的0.6％，多掺1g超吸水树脂，额外引水10g。
2)将氧化镁倒入搅拌锅中，加入硼砂慢搅30s，再加入超吸水树脂慢搅30s，再加入磷酸二氢钾慢搅60s，再加水慢搅30s，再加标准砂慢搅30s，最后快搅60s。
3)将充分搅拌的磷酸酶水泥迅速浇筑到40mm×40mm×160mm的三联模中，同时放在振捣台上将磷酸酶水泥砂浆振捣密实。然后在空气中养护，3h后拆模。
4)拆模后将试块放在空气(20℃，RH＝60％)中自然养护。
实施例4：一种掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，具体步骤如下：
1)水泥镁磷的摩尔比为6，硼砂占氧化镁质量6％，胶砂质量比为1，基础水胶比0.16，掺超吸水树脂占氧化镁及磷酸二氢钾质量之和的0.9％，多掺1g超吸水树脂，额外引水10g。
2)将氧化镁倒入搅拌锅中，加入硼砂慢搅30s，再加入超吸水树脂慢搅30s，再加入磷酸二氢钾慢搅60s，再加水慢搅30s，再加标准砂慢搅30s，最后快搅60s。
3)将充分搅拌的磷酸酶水泥迅速浇筑到40mm×40mm×160mm的三联模中，同时放在振捣台上将磷酸酶水泥砂浆振捣密实。然后在空气中养护，3h后拆模。
4)拆模后将试块放在空气(20℃，RH＝60％)中自然养护。
性能测试结果：
对上述实施例1～4的制备得到的磷酸镁水泥砂浆进行各项性能测试，测试其初凝时间及不同龄期的力学性能及体积变化情况，将试验测得的结果列于表1～表3中。
其中，初凝时间采用GB 1346-2011-T，抗折和抗压强度采用GB/T 17671-1999，体积变化根据GB/T29417-2012测定。
表1实施例1～4制备得到的MPC砂浆抗压强度及初凝时间
由表1可以看出，随着超吸水树脂含量的增加，由于额外引水的增加，使得磷酸镁水泥水化过程减缓，延长了凝结时间，满足了施工的浇筑要求。同时，可以看出，虽然掺入超吸水树脂会降低早期抗压强度，但在养护过程中，会释放树脂中的水，使得水化得以进一步发生，使得后期抗压强度发展较快。
表2实施例1～4制备得到的MPC砂浆抗折强度
由表2可以看出，随着超吸水树脂含量的增加，虽然掺入超吸水树脂会降低早期抗4强度，但同样在养护过程中，会释放树脂中的水，使得水化得以进一步发生，使得后期抗折强度发展较快。
表3实施例1～4制备得到的MPC砂浆体积变化率
由表3可以看出，随着超吸水树脂含量的增加，磷酸镁水泥体积在养护过程中膨胀越大，主要是由于自由水释放越多，生成了更多的水化产物。当超吸水树脂掺量为0.3％时，体积变化发展最为稳定，更加适合作为修补材料。
由图1可以看出，随着超吸水树脂掺量的增加，在养护阶段，使得更多的磷酸盐被超吸水树脂释放的水溶解，于氧化镁进一步水化，因此MPC砂浆表面泛霜情况明显改善。
从上述综合情况来看，当掺入超吸水树脂对磷酸酶水泥进行内养护后在凝结时间、强度的后期发展及收缩方面都有了很大的改善。尤其当超吸水树脂掺量为0.3％进行内养护时，后期强度发展及体积稳定性最好。

Claims (8)

1.一种通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，其特征在于，在普通磷酸镁水泥中添加超吸水树脂，其中，所述普通磷酸镁水泥包括重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂、标准砂和水，所述超吸水树脂的质量为重烧氧化镁和磷酸二氢钾质量总和的0.3％-0.9％。
2.根据权利要求1所述的通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，其特征在于，所述超吸水树脂的质量为重烧氧化镁和磷酸二氢钾质量总和的0.3％。
3.根据权利要求1所述的通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，其特征在于，所述超吸水树脂吸水率是81.2g/g，平均粒径在50-70μm。
4.根据权利要求1所述的通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，其特征在于，所述普通磷酸镁水泥中各个成分满足以下配比：重烧氧化镁与磷酸二氢钾的摩尔比为6，硼砂与重烧氧化镁的质量比为6％，胶砂质量比为1，水胶比为0.16。
5.根据权利要求1所述的通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，其特征在于，每多掺1g超吸水树脂，额外引水10g。
6.根据权利要求1所述的通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照配方比例称取以下原料：重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂、标准砂、超吸水树脂和水；
(2)取重烧氧化镁倒入搅拌锅中，加入硼砂慢搅均匀，再加入超吸水树脂慢搅均匀，再加入磷酸二氢钾慢搅均匀，再加水慢搅均匀，再加标准砂慢搅均匀，最后快搅混合均匀得到磷酸镁水泥浆体；
(3)将步骤(2)的磷酸镁水泥迅速浇筑、振捣密实，空气中养护至拆模，继续在空气中自然养护即可。
7.根据权利要求6所述的通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述慢搅自转140±5转/分钟、公转62±5转/分钟，所述快搅：自转285±10转/分钟、公转125±10转/分钟。
8.根据权利要求6所述的通过掺超吸水树脂对磷酸镁水泥进行内养护的方法，其特征在于，步骤(2)中，取重烧氧化镁倒入搅拌锅中，加入硼砂慢搅30±5s，再加入超吸水树脂慢搅30±5s，再加入磷酸二氢钾慢搅60±5s，再加水慢搅30±5s，再加标准砂慢搅30±5s，最后快搅60±5s混合均匀得到磷酸镁水泥浆体。
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