CN104761167A - 一种磷酸镁水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种磷酸镁水泥及其制备方法，涉及建筑材料领域，包括以下质量百分比的各个组分：（1）磷酸镁水泥熟料65.0%-80.0%；（2）镁渣5.0%-10.0%；（3）纳米氧化铝2.0%-5.0%；（4）氮化硅2.0%-5.0%；（5）粉煤灰5.0%-10.0%；（6）缓凝剂2.0%-5.0%；（7）石膏2.5%-5.0%。该磷酸镁水泥的制备方法，包括：（1）备料；（2）粉碎；（3）预混；（4）粉磨。本发明提供的磷酸镁水泥，具有凝结速度可调，可塑性较强的特点，同时凝结早期的强度和长期强度均较高，克服了磷酸镁水泥长期强度降低的缺陷，是一种有效改善磷酸镁水泥使用前景的方式。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种磷酸镁水泥及该水泥的制备方法。
背景技术
磷酸镁水泥，是一种快凝快硬、早期强度高、低温凝结速度快的水硬性胶凝材料，其与旧混凝土的黏结强度较高，加上磷酸镁水泥耐磨性能和抗冻性能较好，该水泥主要适用于高速公路、机场跑道、市政干道等需要快速修补的领域。
快速硬化是磷酸镁水泥的优势，特别适合于抢修工程，但同时也正是由于水化速率过快，不仅影响材料的成型，而且强度也受到影响，因此，磷酸镁水泥的水化时间和强度需要达到一个平衡，既要满足快速施工的需求，也要使得材料利用成型，且强度较高。
申请号为201410117477.8 的专利文献“一种磷酸镁水泥基复合材料”，公开了一种磷酸镁水泥材料，目前国内众多学者对磷酸镁水泥的性能有较为详细的研究，而磷酸镁水泥凝结时间非常快速不利于大范围的施工要求，并且磷酸镁水泥耐水性较差。本发明的磷酸镁水泥基复合材料特点在于：在磷酸镁水泥中加入硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥,使得这种磷酸镁水泥基复合材料的凝结时间增长，耐水性也在一定程度上得到改善。由此可知，该技术方案是将多种水泥熟料结合在一起使用，以降低磷酸镁水泥凝结时间，同时保证其强度，提高其耐水性。但是，由于不同的水泥的性质并不相同，降低磷酸镁水泥的凝结时间，也会影响磷酸镁水泥快硬快强的特点，其强度会受到影响，而且由于磷酸盐和氧化镁含量的降低，其优良的耐磨性能也随之降低，因此，该方案不是改进磷酸镁水泥的理想方案。
申请号为201180072272.7的专利文献“缓释磷酸水泥”，公开了一种磷酸镁水泥，该混合物包括：至少部分包覆在用于改变所述水泥浇注件凝固时间的添加剂中的MgO颗粒；选择用以提供经验化学式为MMgPO4· 6H2O的粘结剂产品的磷酸盐或磷酸；以及一种选自（a）CaSiO3，（b）MgSiO3，（c）SiO2，（d）粉煤灰，（e）海砂，以及（f）以上各项的任何组合的集料相。对MgO颗粒的包覆提供了对改变凝固时间的较好控制，以及水泥凝固后较好的物理性质。在此还公开了制造该混合物和用该混合物制备水泥浇注件的方法。由此可知，该方案是对MgO进行包覆，以控制其凝固时间，然而，首先是制备较为复杂，其次，MgO包覆后其水化机制受到影响，那么也会对其强度受到影响，因此该方案是顾此失彼的方案，也不甚理想。
发明内容
本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种磷酸镁水泥及其制备方法。
本发明的技术方案：一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）磷酸镁水泥熟料65.0%-80.0%；
（2）镁渣5.0%-10.0%；
（3）纳米氧化铝2.0%-5.0%；
（4）氮化硅2.0%-5.0%；
（5）粉煤灰5.0%-10.0%；
（6）缓凝剂2.0%-5.0%；
（7）石膏2.5%-5.0%。
作为优选，所述缓凝剂为硼砂。
作为优选，所述氮化硅的质量含量为2.5%-3.5%。
作为优选，所述石膏为脱硫石膏。
一种磷酸镁水泥的制备方法，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80-150um；
（3）预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀；
（4）粉磨：将步骤（3）得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为20-50um，即得到磷酸镁水泥。
作为优选，步骤（4）中磷酸镁水泥的平均粒径为20-30um。
有益效果：磷酸镁水泥的性能，是依赖于磷酸盐和氧化镁的水化机制，在没有缓凝剂存在的情况下，磷酸镁水泥的凝结速度非常之快，以致导致材料的可塑性受到影响，不利于材料成型，因此，需要控制磷酸镁水泥凝结时间，同时保证强度。为此，本发明添加了矿物掺合料和缓凝剂。在磷酸镁水泥水化过程中，磷酸盐和氧化镁的含量比值或影响水化的速率和强度，本发明提供的镁渣，可在一定程度上调整上述比例，同时配合缓凝剂的使用，可有效的控制磷酸镁水泥的初凝时间，使凝结时间控制在30min-4h范围内。同时，为避免强度下降，加入纳米级的氧化铝，有效提高其硬化之后的强度，因此，本发明提供的磷酸镁水泥，其具有凝结速度可调，可塑性较强的特点，同时凝结早期的强度和长期强度均较高，克服了磷酸镁水泥长期强度降低的缺陷，是一种有效改善磷酸镁水泥使用前景的方式。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例 1：
一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）磷酸镁水泥熟料65.0%；
（2）镁渣10.0%；
（3）纳米氧化铝4.0%；
（4）氮化硅5.0%；
（5）粉煤灰10.0%；
（6）缓凝剂硼砂3.0%；
（7）脱硫石膏3.0%。
根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为120um；
（3）预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀；
（4）粉磨：将步骤（3）得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为50um，即得到磷酸镁水泥。
实施例 2：
一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）磷酸镁水泥熟料80.0%；
（2）镁渣5.0%；
（3）纳米氧化铝2.0%；
（4）氮化硅2.0%；
（5）粉煤灰5.0%；
（6）缓凝剂硼砂2.0%；
（7）脱硫石膏4%。
根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为120um；
（3）预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀；
（4）粉磨：将步骤（3）得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为50um，即得到磷酸镁水泥。
实施例 3：
一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）磷酸镁水泥熟料75.0%；
（2）镁渣5.0%；
（3）纳米氧化铝5.0%；
（4）氮化硅3.0%；
（5）粉煤灰6.0%；
（6）缓凝剂硼砂3.0%；
（7）脱硫石膏3.0%。
根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为100um；
（3）预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀；
（4）粉磨：将步骤（3）得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为30um，即得到磷酸镁水泥。
实施例4：
一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）磷酸镁水泥熟料70.0%；
（2）镁渣7.0%；
（3）纳米氧化铝3.0%；
（4）氮化硅3.0%；
（5）粉煤灰8.0%；
（6）缓凝剂硼砂4.0%；
（7）脱硫石膏5.0%。
根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80um；
（3）预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀；
（4）粉磨：将步骤（3）得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为30um，即得到磷酸镁水泥。
实施例5：
一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）磷酸镁水泥熟料70.0%；
（2）镁渣8.0%；
（3）纳米氧化铝4%；
（4）氮化硅3.0%；
（5）粉煤灰6.0%；
（6）缓凝剂硼砂5.0%；
（7）脱硫石膏4.0%。
根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80um；
（3）预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀；
（4）粉磨：将步骤（3）得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为20um，即得到磷酸镁水泥。
将上述具体实施方式提供的磷酸镁水泥作为实验组；根据申请号为201410117477.8 的专利文献“一种磷酸镁水泥基复合材料”公开的技术方案制备磷酸镁水泥，为对照组；将实验组和对照组分别进行性能测试。
（1）凝结时间
对实施例1-5和对照组的磷酸镁水泥进行水泥凝结时间测试，结果如下表1所示：
表1 磷酸镁水泥的凝结时间测定（单位：min）
由表可知，在初凝时间上，实施例1-5时间较长，显著高于对照组，其中实施例2的初凝时间最短；在终凝时间上，实施例1最长，实施例2最短，且实施例2的初凝和终凝的间距最短；实施例1由于镁渣和缓凝剂的含量最高，因此其初凝和终凝时间均较长，实施例5次之；对照组的水化速率受到组分的影响，相应的延长，但最终仍较短。
（2）抗压性能
测定实施例1-5和对照组的抗压性能，结果如表2所示：
表2 磷酸镁水泥抗压性能测试（单位：MPa）
由上表可知，实施例1-5 1d的强度均达到高于30MPa，且均高于对照组，其中实施例2的强度最高；在3d强度上，实施例1-5强度增强明显，且实施例1-5的强度趋于一致，差距不大，其中实施例2的强度依然最高；在28d强度上，各组的强度变化均不明显，其中实施例5的后期强度最高。
综上所述，本发明提供的磷酸镁水泥，在凝结时间可控的情况，早期强度和长期强度均达到优良水平。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种磷酸镁水泥，其特征在于，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）磷酸镁水泥熟料65.0%-80.0%；
（2）镁渣5.0%-10.0%；
（3）纳米氧化铝2.0%-5.0%；
（4）氮化硅2.0%-5.0%；
（5）粉煤灰5.0%-10.0%；
（6）缓凝剂2.0%-5.0%；
（7）石膏2.5%-5.0%。
2.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥，其特征在于：所述缓凝剂为硼砂。
3.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥，其特征在于：所述氮化硅的质量含量为2.5%-3.5%。
4.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥，其特征在于：所述石膏为脱硫石膏。
5.一种根据权利要求1所述的磷酸镁水泥的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80-150um；
（3）预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀；
（4）粉磨：将步骤（3）得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为20-50um，即得到磷酸镁水泥。
6.根据权利要求5所述的磷酸镁水泥的制备方法，其特征在于：步骤（4）中磷酸镁水泥的平均粒径为20-30um。
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