CN113321484B - 基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料领域，涉及海工修补加固材料，尤其是一种基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料及其制备方法。该材料含有的组分及质量百分比如下：磷酸镁水泥53～60wt%；石英砂39～46wt%；聚丙烯纤维0.8～1.5wt%；磷酸镁水泥含有的组分及质量百分比包括：磷酸镁水泥基胶凝粉料62～67wt%；磷酸一铵18～22wt%；复合缓凝剂10～13wt%；硅酸钠2～4wt%；所述磷酸镁水泥基胶凝剂粉料包含：过烧氧化镁粉80～83wt%；石灰石粉5～7wt%；偏高岭土10～15wt%；复合缓凝剂由硼砂、十二水合磷酸氢二钠、有机酸构成。本发明材料具有抗硫酸盐侵蚀性强、凝结硬化快、可施工性强、早期强度高、耐磨性强、粘结性好等特点，其与旧混凝土结构基体粘结性强。

Description

基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料及制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及海工修补加固材料，尤其是一种基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料及其制备方法。

背景技术

我国沿海城市资源丰富，发展潜力大，“十四五”规划中提出围绕海洋工程、海洋资源、海洋环境等领域突破关键领域发展、建设我国现代化海洋产业体系，其中码头建设、沿海公路、客货高铁专线的发展十分必要。混凝土作为海洋工程建设的主体材料，长期处于干湿循环、碳化、冻融以及硫酸盐氯盐等多重侵蚀的复杂环境中，致使混凝土材料破坏严重，显著缩短了结构的服役寿命，一定程度上制约着海洋工程产业的发展。海洋工程混凝土结构服役过程中硫酸盐、氯盐侵蚀破坏最为严重，干湿循环环境为硫酸盐进入混凝土内部提供了通道，受硫酸盐侵蚀后的混凝土结构内部生成

、钙矾石和碳硫硅钙石等体积大于原水化产物的产物，致使混凝土结构表皮水泥浆的脱落，进一步打开了硫酸盐、氯盐向混凝土内部结构的迁徙速度，其中氯离子的侵入在钢筋混凝土的表面形成电解池，破坏钢筋钝化膜，加剧钢筋的锈蚀膨胀，硫酸盐环境和钢筋锈蚀膨胀进一步增大混凝土结构的体积，受到侵蚀后的软弱混凝土颗粒再次剥落，最终形成大片裸露钢筋的界面，同时钢筋的锈蚀进一步破坏了混凝土结构的负载力，降低了混凝土结构的服役寿命。相关工作人员就海工混凝土的加固提出了诸多观点，其中修补加固材料大致以硫铝酸盐水泥为主，硫铝酸盐水泥耐磨性较差，加之凝结硬化后碱性较低不足以保护钢筋钝化膜，导致修补的结构再次与原混凝土结构发生剥离，再一次加剧混凝土结构的破坏。海洋工程用混凝土耐久性问题日益突出，加固、修补已破损的混凝土结构成为国际海洋工程界普遍关注的问题。因此，研制一种与原混凝土结构粘结强度大、抗硫酸盐侵蚀性能强、抗冻性强、机械强度高、施工快捷方便、固结快、原料来源丰富的新型无机胶凝材料具有广阔发展前景。

发明内容

针对现有修补加固材料耐磨性较差、凝结硬化后碱性较低、与旧混凝土粘结力差等缺陷，本发明提供一种以磷酸镁水泥为胶凝剂的抗硫酸海工修补加固材料及其制备方法。本发明的磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料具有抗硫酸盐侵蚀性能好、凝结硬化快、抗冻性强、耐老化性强、体积稳定性强、耐磨性强、粘结性好等特点，该发明制备工艺简单、使用方便、节能环保。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料，含有的组分及质量百分比如下：磷酸镁水泥53～60wt%；石英砂39～46wt%；聚丙烯纤维 0.8～1.5wt%；

所述磷酸镁水泥含有的组分及质量百分比包括：磷酸镁水泥基胶凝粉料 62～67wt%；磷酸一铵 18～22wt%；复合缓凝剂10～13wt%；硅酸钠 2～4wt%；

所述磷酸镁水泥基胶凝剂粉料包含：过烧氧化镁粉80～83wt%；石灰石粉 5～7wt%；偏高岭土10～15wt%；上述各组份的质量百分数之和为100%；

所述复合缓凝剂含有的组分及质量百分比如下：硼砂 28～32wt%；十二水和磷酸氢二钠 50～55wt%；有机酸14～18wt%上述各组份的质量百分数之和为100%。所述有机酸由甲酸、乙酸、聚羧酸复配而成，甲酸：乙酸：聚羧酸的质量比为：1~3:4~6:2~5。

本发明中还提供了上述基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备磷酸镁水泥基胶凝剂粉料：按照确定的过烧氧化镁粉、石灰石粉、偏高岭土的质量百分比，以过烧氧化镁粉作为主要胶凝组份，石灰石粉、偏高岭土用于提高硬化浆体耐水性、增加水化产物类型提升强度，配制成磷酸镁水泥基胶凝组分粉料；

步骤二：制备磷酸镁水泥：按照确定的磷酸镁水泥基胶凝剂粉料、磷酸一铵、复合缓凝剂、硅酸钠的质量百分比，以步骤一制备的磷酸镁水泥基胶凝材料作为碱性组分，磷酸一铵作为酸性组分，掺入复合缓凝剂用于延缓浆体的反应速率，掺加硅酸钠提高浆体的流动性；

步骤三：制备磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料：按照确定的磷酸镁水泥、石英砂、聚丙烯纤维百分比，以步骤二制得的磷酸镁水泥为胶结材料，石英砂为填料，聚丙烯纤维为抗裂组分；

将磷酸一铵、复合缓凝剂、硅酸钠放入可调速的水泥砂浆搅拌机中，50～90 r/min的速度搅拌均匀，期间加入适量的水使复合晶体呈粘稠状态，然后停止搅拌加入磷酸镁水泥基胶凝剂粉料，50～90 r/min的速度搅拌均匀，然后，以80～100 g/s的流速加入石英砂和聚丙烯纤维，以58～145 r/min的速度搅拌3min；期间加入适量的水增加混合砂浆的流动性，直至符合现场施工砂浆的流动度要求，其中水与磷酸镁水泥的质量比为10～12%，调节混合料浆体的流动度为160～200mm，即为所得。

进一步讲，本发明的基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的制备方法，步骤一中，所述过烧氧化镁粉的质量分数≥90%，过烧氧化镁粉的比表面积

。

所述偏高岭土平均粒径在1.5～2.5µm，比表面积

，所述石灰石粉0.063mm方孔筛筛余不超过5%

步骤二中，所述复合缓凝剂由硼砂、十二水合磷酸氢二钠、有机酸组成，各组分的质量百分比为硼砂28～32；十二水合磷酸氢二钠50～55；有机酸 14～18；所述磷酸一铵的其主粒度为40/350～60/245 目/ μm，所述硅酸钠密度Be/20℃ 为38.5Be。

步骤三中，所述石英砂中

，细度模数为2.7，密度为

，所述聚丙烯纤维长4～7 mm，直径25～35 μm。

本发明制备方法中制约修补效果的主要因素为：(1) 磷酸镁水泥组成成分，主要是磷酸镁水泥基胶凝粉料、磷酸一铵、复合缓凝剂、硅酸钠，其中磷酸镁水泥基胶凝粉料包含过烧氧化镁、石灰石粉、偏高岭土，磷酸镁水泥基胶凝粉料为磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料中碱性组分，与磷酸一铵发生反应生成

是制约附着力的关键；偏高岭土与磷酸一铵水化反应生成磷酸铝盐类，水化结晶相的增加，提高了水化产物网络状密实度；石灰石粉的加入在稳定反应溶液pH值的同时，与硅酸钠参与反应生成C-S-H凝胶，可有效降低磷酸镁水泥自身溶解度较高的缺陷；(2) 磷酸镁水泥基抗硫酸海工修补加固材料中石英砂的加入可有效减小材料的干缩值，修补加固材料硬化浆体干缩值一定程度上制约着被修补结构的耐久性，干缩值较低可有效降低修补加固材料开裂的风险，从而增加修补加固部位服役年限；(3) 磷酸镁水泥基胶凝剂粉料与磷酸一铵、缓凝剂比例，即碱(磷酸镁水泥基胶凝剂粉料)酸(磷酸一铵)比，碱酸比的增大导致修补加固砂浆材料流动性的下降，影响施工效率，缓凝剂的加入为现场施工准备准备工作提供了必要的时间，同时缓凝剂的掺加有效克服了早期水化反应速度较快引起的“假凝”问题，为反应历程中水化产物晶相的搭接和填充提供时间。本发明复合缓凝剂中的有机酸是由甲酸、乙酸、聚羧酸复合而成，其中甲酸、乙酸兼具调节浆体pH值的作用的同时，与钾、钠、钙等结合成盐类，硬化浆体中水化产物的种类增加，因此有利于强度发展，聚羧酸具有减水作用，将团聚的水分子排开，增大水与磷酸镁水泥的接触面积，增大磷酸镁水泥的水化程度，增强浆体后期凝结硬化强度。因此三类有机酸相辅相成，调节浆体pH值的同时增大磷酸镁水泥水化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明中的磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的胶凝性来源磷酸镁水泥，磷酸镁水泥主要是由过烧氧化镁（碱基）、磷酸一铵（酸基）按照一定的比例附加缓凝组分配置而成，凝结硬化机理即通过酸碱化学反应生成以磷酸盐为水化胶凝相的硬化浆体，其胶凝特性主要依据化学键的结合，兼具普通硅酸盐水泥高强特性的同时具有陶瓷制材料釉面致密的特性，磷酸镁水泥水化历程是大量放热过程，负、低温条件下亦可满足施工要求。

（2）磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料与硅酸盐水泥同属无机胶凝材料，无机胶凝材料间的耦合力强于有机-无机材料间的粘结力，即修补后的两种材料界面易发生水化反应，两种材料相互发生水化作用生成的水化产物相互交错搭接，从而增大界面处的粘结力。基于磷酸镁水泥的优良性能，以其作为胶粘剂，同时调整磷酸镁水泥基胶凝材料的配比，引入石灰石粉、偏高岭土作为改性剂，通过对上述磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的结构优化设计，研制出抗硫酸盐侵蚀性能强、耐水性强、凝结硬化快、早期强度高、粘结性好、耐老化性强、耐磨性性强等环境友好的新型高抗硫酸盐侵蚀的修补加固材料。

（3）磷酸镁水泥隶属化学陶瓷质水泥，其水化速度较快，严重影响施工质量，缓凝材料添加提高了磷酸镁水泥的工程应用。本发明通过调整缓凝剂中硼砂、十二水合磷酸氢二钠、有机酸，达到调控新拌磷酸镁水泥基抗硫酸海工修补加固材料的凝结时间为30～50min，高效缓凝剂的引入即解决了工程的应用场景又解决了因为初期“假凝”导致的后期强度不足问题。引入石灰石粉、硅酸钠可增加硬化浆体中C-S-H凝胶的生成，降低了磷酸镁水泥自身溶解度较大的问题，掺加偏高岭土可增加硬化浆体中一系列磷酸铝盐类的水化产物生成，有效填充了早期生成时六水磷酸铵镁产物相互搭接时留下的 “孔洞”，增强了硬化浆体界面水化产物数量，硬化浆体的强度得以提升。

（4）本发明以磷酸镁水泥作为主胶凝剂，使的磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料达到高抗硫酸盐、快速粘结效果；引入石灰石粉、硅酸钠发生水化反应生成C-S-H凝胶，达到克服磷酸镁水泥较易溶解的问题；引入偏高岭土，偏高岭土中活性

与磷酸盐发生水化反应生成水合磷酸铝，硬化浆体微结构界面水化产物的类型增多，使得磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料达到抗硫酸盐侵蚀、耐水性强、高致密性、高强度的优点；引入聚丙烯纤维可有效增强修补加固材料凝结硬化后的韧性，克服无机类材料强度高、脆性大的缺点，达到“硬而不脆、裂而不断”的应用效果，同时聚丙烯纤维的增加有效减少材料表面因水化温度不一致造成的表面微裂纹，最终达到增加修补加固材料的使用寿命。

（5）本发明制备的磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料，施工时流动性能好，且凝结硬化快，可有效大幅度提高海工修补加固的施工效率；同时磷酸镁水泥基抗硫酸海工修补加固材料与底层就混凝土结构粘结力强、抗硫酸盐侵蚀性强、凝结硬化快、抗冻性强、耐老化性强、体积稳定性强、耐磨性强，隶属无机胶凝材料生产过程中无有毒、有害的刺激性气味，废弃的硬化浆体不会污染环境。

附图说明

图1是磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料制备及修补的工艺流程。

具体实施方式

根据图1的工艺过程，可将该快速修补材料的制备分为三个阶段：第一阶段即磷酸镁水泥基胶凝剂粉料的制备，第二阶段即磷酸镁水泥的制备，第三阶段即磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的制备。

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而并非限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体施工单位的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1：

一种磷酸镁水泥基抗硫酸海工修补加固材料，由磷酸镁水泥、石英砂、聚丙烯纤维和水混合而成：

磷酸镁水泥基胶凝剂粉料按质量百分比计为：过烧氧化镁80.0%、石灰石粉6.0%、偏高岭土14.0% 。

所述过烧氧化镁粉的质量分数为92%，过烧氧化镁粉的比表面积

；所述石灰石粉，0.063mm方孔筛筛余3%；所述偏高岭土平均粒径在1.5～2.5µm，比表面积

。

磷酸镁水泥按质量百分比计为：磷酸镁水泥基胶凝粉料63.0%、磷酸一铵22%、复合缓凝剂11%、硅酸钠4%。

所述磷酸一铵主粒度40/350~60/245 目/μm，复合缓凝剂由硼砂、十二水合磷酸氢二钠、有机酸复合而得，三组分的质量百分数为32:53:15，所述硅酸钠38.5 Be。

磷酸镁水泥基抗硫酸盐行修补加固材料按质量分数计为：磷酸镁水泥56.8%、石英砂42.0% 聚丙烯纤维1.2%。

所述石英砂

，细度模数为2.7，密度为

；所述聚丙烯纤维长4～7 mm，直径25～35 μm。

所述磷酸镁水泥基抗硫酸海工修补加固材料制备方法和使用方法，具体步骤如下：

首先，按照上述比例秤取制备磷酸镁水泥基抗硫酸海工修补加固原材料的量；

按照确定的过烧氧化镁粉、石灰石粉、偏高岭土配制成磷酸镁水泥基胶凝剂粉料。

按照确定的磷酸镁水泥基胶凝剂粉料、磷酸一铵、复合缓凝剂、硅酸钠制备磷酸镁水泥。

按照确定的磷酸镁水泥、石英砂、聚丙烯纤维制备磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料。

其次，将磷酸一铵、复合缓凝剂、硅酸钠放入可调速的水泥砂浆搅拌机中，以80 r/min转速搅拌粉料至均匀，期间加入适量的水使复合晶体呈粘稠状态，然后停止搅拌加入磷酸镁水泥基胶凝剂粉料，以80 r/min转速搅拌，然后，以80 g/s的流速加入石英砂和聚丙烯纤维，

以120 r/min的速度搅拌3min；期间加入适量的水增加混合砂浆的流动性，得到符合施工要求流动度的磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料。

清理受侵蚀的混凝土结构，用高压水枪冲洗软弱颗粒，待表面湿润但无流动的明水，用所制备的磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料均匀喷涂至破坏的混凝土结构表面，包裹透明薄膜或用胶带密封，自然条件下养护28d以上。根据JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》，对本实施例磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的基本性能进行测试，结果见表1。

表1 实施例1磷酸镁水泥基修补加固材料的性能

实施例2：

一种磷酸镁水泥基抗硫酸海工修补加固材料，由磷酸镁水泥、石英砂、聚丙烯纤维和水混合而成：

其中磷酸镁水泥基胶凝剂粉料按质量百分比计为：过烧氧化镁82.0%、石灰石粉5.0%、偏高岭土13.0% ；

磷酸镁水泥按质量百分比计为：磷酸镁水泥基胶凝粉料64.0%、磷酸一铵21%、复合缓凝剂11%、硅酸钠4%；

磷酸镁水泥基抗硫酸盐行修补加固材料按质量分数计为：磷酸镁水泥55.0%、石英砂44.0% 聚丙烯纤维1.0%。

实施例2的所述磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的制备方法和使用方法与实施例1相同。

根据JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》，对本实施例磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的基本性能进行测试，结果见表2。

表2 实施例2磷酸镁水泥基修补加固材料的性能

实施例3：

一种磷酸镁水泥基抗硫酸海工修补加固材料，由磷酸镁水泥、石英砂、聚丙烯纤维和水混合而成：

其中磷酸镁水泥基胶凝剂粉料按质量百分比计为：过烧氧化镁80.0%、石灰石粉5.0%、偏高岭土15.0% ；

磷酸镁水泥按质量百分比计为：磷酸镁水泥基胶凝粉料65.0%、磷酸一铵22%、复合缓凝剂10%、硅酸钠3%；

磷酸镁水泥基抗硫酸盐行修补加固材料按质量分数计为：磷酸镁水泥56.0%、石英砂43.2% 聚丙烯纤维0.8%。

实施例3的所述磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的制备方法和使用方法与实施例1相同。

根据JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》，对本实施例磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的基本性能进行测试，结果见表3。

表3 实施例3磷酸镁水泥基修补加固材料的性能

综合上述实施例，本发明制备方法制备得到的基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的各项技术指标均达标，其中，28d砂浆与老混凝土粘结强度值均高于原混凝土抗拉强度值，抗压强度、抗折强度、抗拉强度、干缩值等方面均符合耐酸性、耐碱性、碳化深度、抗冻性、耐酸雨性、耐人工气候老化等方面均符合JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》对修补加固砂浆的性能要求。

所述《港口水工建筑物修补加固技术规范》JTS311-2011磷酸镁水泥抗硫酸盐海工修补加固材料的主要性能指标包含以下几个方面：修补材料7d、28d抗压强度，抗折强度，抗拉强度，砂浆与老混凝土粘结强度，7d、28d干缩值。

抗硫酸盐海工修补加固材料需坚持以下原则：

(1) 7d、28d抗压强度，依据JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》技术要求，7d抗压强度≥30.0MPa，28d抗压强度比原构件强度等级高一级，且不得低于C30；

(2) 28d抗折强度，依据JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》技术要求，28d抗折强度≥6.5MPa；

(3) 28d抗拉强度，依据JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》技术要求，28d抗拉强度≥3.5MPa；

(4) 28d砂浆与老混凝土粘结强度，依据JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》技术要求，28d砂浆与老混凝土粘结强度不小于原混凝土抗拉强度值；

(5) 7d、28d干缩值，依据JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》技术要求，7d≤300 μɛ、28d≤500 μɛ。

本发明进一步考察了复合缓凝剂对磷酸镁修补加固材料凝结时间的影响

目前磷酸镁水泥的缓凝剂多以硼砂为主，硼砂掺量较大时可延缓磷酸镁水泥的凝结硬化，但掺量增多导致强度下降。冰醋酸加硼砂复合组分虽可起到缓凝作用，但由于硬化过程中氨气无法得到释放多集中于内部致使硬化浆体强度降低。将硼砂、十二水合磷酸氢二钠和有机酸按照质量分数为32:53:15制成复合缓凝剂，其中有机酸是比例是甲酸：乙酸：聚羧酸=2:5:3，对比硼砂掺量（NB）为8%、10%、12%和复合缓凝剂掺量（CA）为8%、10%、12%时MPC以及冰醋酸和硼砂复合组分掺量(DA)为8%、10%、12%时砂浆的流动度、凝结时间、抗压强度，对比1、2、3可知随着硼砂掺入量的增加磷酸镁砂浆的流动性呈增大趋势，凝结时间虽呈增大趋势，但凝结时间仍然较短，不利于现场施工，磷酸镁砂浆抗压强度随着硼砂掺入量的增加，强度呈现先增后减的趋势，掺入量超过10%时，强度发生较大程度的衰减；对比4、5、6复合缓凝剂掺加下磷酸镁砂浆的流动性、凝结时间、抗压强度可得，流动性和凝结时间均随着复合缓凝剂掺入量增大而增大，抗压强度呈先增后减趋势，掺量10%为强度变化拐点；对比7、8、9冰醋酸和硼砂复合组分掺量下磷酸镁砂浆的流动性、凝结时间、抗压强度可得，流动性和凝结时间均随着复合组分掺入量增大而增大，抗压强度呈逐渐下降趋势。冰醋酸和硼砂一定程度上延缓了浆体的凝结硬化，但此类缓凝是以牺牲强度为代价的，由于冰醋酸的抑制作用致使磷酸镁水泥水化过程中氨气无法正常释放，使得硬化后的浆体表面形成坚固的硬壳，内部结构较为疏松，强度较低。本复合缓凝剂包括十二水磷酸氢二钠，十二水磷酸氢二钠溶于水中电离出阴离子型磷酸盐，可有效改善早期因缓凝带来的磷酸镁水泥水化产物-六水磷酸铵镁生成量不足的问题。提高了硬化浆体的强度以及后期耐久性。对比1、2、3和4、5、6可得，复合缓凝剂下磷酸镁砂浆的凝结时间较硼砂缓凝均有所延长，为工程推广应用奠定的基础，抗压强度均高于同等掺量的硼砂磷酸镁砂浆，砂浆现场施工的流动性均控制为不低于180mm，因此掺加复合缓凝剂的磷酸镁砂浆满足施工要求。

其中磷酸镁水泥为氧化镁：磷酸一铵=1:0.25，磷酸镁水泥砂浆为磷酸镁水泥：砂子=3:2。

表4硼砂与复合缓凝剂下磷酸镁砂浆物理性能

磷酸镁水泥砂浆与掺加石灰石粉、偏高岭土、硅酸钠改性后磷酸镁水泥砂浆抗压强度、耐水性对比：

磷酸镁水泥砂浆（代号A）配合比，氧化镁：磷酸一铵：硼砂=1:0.25:0.1，水胶比0.12，磷酸镁水泥：砂子=3:2

改性后磷酸镁水泥砂浆（代号B）配合比，

复合胶凝材料组分，氧化镁：偏高岭土：石灰石=0.85:0.10:0.05

复合胶凝材料组分：磷酸一铵：复合缓凝剂：硅酸钠=1:0.25:0.1:0.02，水胶比0.12，磷酸镁水泥：砂子=3:2

对比1d，3d，28d改性前后磷酸镁水泥砂浆的凝结硬化后的抗压强度，耐水性评价指标主要从软化系数、质量损失率、强度保留率三个方向进行试验，对比龄期为28d的硬化浆体放置于水中56d后软化系数、质量损失率、强度保留率可知：改性后磷酸镁水泥砂浆的软化系数、强度保留率均高于普通的磷酸镁水泥砂浆，质量损失率低于普通磷酸镁水泥砂浆，其中改性后的磷酸镁水泥砂浆的软化系数接近于耐水材料的标准，其主要原因为复合缓凝剂和复合胶凝材料双重作用下，复合胶凝组分和硅酸钠在磷酸镁水泥水化时生成新的水化产物（只要以C-S-H为主），减缓硬化浆体流水状态下质量的流失，同时复合缓凝剂的掺加延缓磷酸镁水泥水化，为生成的水化产物彼此胶结继而形成网络状结构提供了时间。

表5改性前后磷酸镁水泥砂浆抗压强度、耐水性指标评价

依据JC/T260-2001《铸石制品性能试验方法-耐磨性试验》对龄期为28d下普通混凝土（C40）、磷酸镁水泥砂浆、掺加聚丙烯纤维改性后磷酸镁水泥砂浆进行耐磨性试验。

C40混凝土配比

水泥：粉煤灰：砂：石：减水剂：水=300:128:730:1110:4.28:150

磷酸镁水泥砂浆配比，氧化镁：磷酸一铵：硼砂=1:0.25:0.1，水胶比0.12，磷酸镁水泥：砂子=3:2

掺加聚丙烯纤维改性后磷酸镁水泥砂浆配比，氧化镁：磷酸一铵：复合缓凝剂=1:0.25:0.1：0.01，水胶比0.12，磷酸镁水泥：砂子=3:2。对比普通C40混凝土、磷酸镁水泥砂浆、掺加聚丙烯纤维后改性磷酸镁水泥砂浆磨耗值变化趋势，依次为C40混凝土>普通磷酸镁水泥砂浆>改性后的磷酸镁水泥砂浆值，即抗磨损能力依次为改性后的磷酸镁水泥砂浆值>普通磷酸镁水泥砂浆> C40混凝土。

表6 C40混凝土、磷酸镁水泥砂浆、掺加聚丙烯纤维改性后磷酸镁水泥砂浆磨耗值

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料，其特征在于：含有的组分及质量百分比如下：

磷酸镁水泥 53～60wt%；

石英砂 39~46wt%；

聚丙烯纤维 0.8～1.5wt%；

上述各组份的质量百分数之和为100%；

所述磷酸镁水泥含有的组分及质量百分比如下：

磷酸镁水泥基胶凝粉料 62～67wt%；

磷酸一铵 18～22wt%；

复合缓凝剂 10～13wt%；

硅酸钠 2～4wt%；

上述各组份的质量百分数之和为100%；

所述磷酸镁水泥基胶凝剂粉料含有的组分及质量百分比如下：

过烧氧化镁粉 80～83wt%；

石灰石粉 5～7wt%；

偏高岭土 10～15wt%；

上述各组份的质量百分数之和为100%；

所述复合缓凝剂含有的组分及质量百分比如下：

硼砂 28～32wt%；

十二水合 磷酸氢二钠 50～55wt%；

有机酸 14～18wt%；

上述各组份的质量百分数之和为100%；

所述有机酸由甲酸、乙酸、聚羧酸复配而成，甲酸：乙酸：聚羧酸的质量比为：1~3:4~6:2~5；

所述过烧氧化镁粉的质量分数≥90%，过烧氧化镁粉的比表面积

；

所述偏高岭土平均粒径在1.5～2.5µm，比表面积

；

所述石灰石粉0.063mm方孔筛筛余不超过5%；

所述磷酸一铵的其主粒度为40/350～60/245目/μm；

所述硅酸钠密度Be/20℃为38.5Be；

所述石英砂中

，细度模数为2.7，密度为

；

所述聚丙烯纤维长4～7mm，直径25～35μm；

上述基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的凝结时间为30～50min。

2.根据权利要求1所述的基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料，其特征在于：制备方法为：将磷酸一铵、复合缓凝剂、硅酸钠放入可调速的水泥砂浆搅拌机中，50～90r/min的速度搅拌均匀，期间加入适量的水使复合晶体呈粘稠状态，然后停止搅拌加入磷酸镁水泥基胶凝剂粉料，50～90r/min的速度搅拌均匀，然后，以80～100g/s的流速加入石英砂和聚丙烯纤维，以58～145r/min的速度搅拌3min；期间加入适量的水增加混合砂浆的流动性，直至符合现场施工砂浆的流动度要求，其中水与磷酸镁水泥的质量比为10～12%，调节混合料浆体的流动度为160～200mm，即为所得。

Images