CN107162451B - 一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥 - Google Patents

一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥 Download PDF

Info

Publication number
CN107162451B
CN107162451B CN201710600495.5A CN201710600495A CN107162451B CN 107162451 B CN107162451 B CN 107162451B CN 201710600495 A CN201710600495 A CN 201710600495A CN 107162451 B CN107162451 B CN 107162451B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphoric acid
magnesium phosphate
water
retarder
phosphate cement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710600495.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107162451A (zh
Inventor
林旭健
潘晓鑫
季韬
辛东升
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201710600495.5A priority Critical patent/CN107162451B/zh
Publication of CN107162451A publication Critical patent/CN107162451A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107162451B publication Critical patent/CN107162451B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • C04B12/02—Phosphate cements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明属于磷酸镁水泥的制备领域，具体公开了一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥及其制备方法，主要原材料为镁粉，磷酸氢二盐和硅灰。制备步骤如下：将烧结氧化镁与硅灰混合并搅拌均匀，加入已事先溶于水的磷酸氢二盐溶液得到无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥。本发明具有高强度（28d抗压强度不低于100MPa），凝结时间较长（初凝时间不低于30min），耐水性好（56d强度保留率可达到95%以上）的特点。

Description

一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥
技术领域
本发明属于磷酸镁水泥的制备领域，具体涉及一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥。
背景技术
磷酸镁水泥（Magnesium phosphate cement，MPC）作为一种新型的气硬性胶凝材料，同时兼具化学结合陶瓷的属性，具有一系列传统结构材料无以比拟的性能：凝结硬化迅速、早期强度高、粘结强度高、耐热性和耐磨性良好等优点，被大量应用于水泥混凝土的快速修补领域，如飞机跑道、公路和桥面等。磷酸盐是磷酸镁水泥的主要组分之一，主要为磷酸镁水泥反应提供酸性组分。目前，磷酸镁水泥常用磷酸盐主要有NH4H2PO4和KH2PO4及两者的复合。也有学者研究用磷酸一氢盐如( NH4)2HPO4、K2HPO4和电解镁砂制备磷酸镁水泥，指出虽然采用磷酸一氢盐较磷酸二氢盐相比，水泥的凝结时间变长，但强度比磷酸二氢盐要低很多，几乎没有强度。
磷酸镁水泥其凝结硬化时间很短，几分钟内就凝结硬化，完全失去工作性能；增大水胶比可以提高其施工性能，但是强度下降很大；增加缓凝剂的掺量，虽然可以延长其凝结时间，有利于工作性能的保持，但同时使其强度下降，特别是小时强度下降很明显。并且磷酸镁水泥的强度在水中会发生大幅度降低，耐水性较差。目前关于改善镁水泥凝结过快及耐水性差的问题还未有较有效的解决方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种凝结时间较长、耐水性好的高强磷酸镁水泥，解决传统镁水泥凝结时间过快、耐水性差的问题，提出采用磷酸一氢盐制备出高强高性能的磷酸钾镁水泥的方法，对于磷酸钾镁水泥的研究与工程实际应用等具有非常重大的意义。
本发明采用如下技术方案：
一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥，由烧结氧化镁、磷酸氢二盐、水和硅灰四种原料制成。
所述的无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥，按重量份数计，烧结氧化镁50～70份，磷酸氢二盐10～40份，硅灰10～20份；加水量为烧结氧化镁、硅灰和磷酸氢二盐重量之和的0.14-0.18倍扣除磷酸氢二盐溶于水所释放出的结晶水的量。
将烧结氧化镁与硅灰混合并搅拌均匀后，再加入已事先溶于水的磷酸氢二盐，低速搅拌60s，高速搅拌60s，得到无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥。
所述的低速为：胶砂搅拌机搅拌叶公转60±5 r/min，所述的高速为：胶砂搅拌机搅拌叶公转120±10 r/min。
本发明配方各组分选择的依据与作用是：传统磷酸镁水泥（MPC）是由烧结氧化镁与酸性磷酸盐、缓凝剂按照一定比例生成的以磷酸盐水化物为粘结相的新型无机胶凝材料。而采用碱性磷酸盐在没有添加缓凝剂的情况下虽然可以显著的增长镁水泥的凝结时间，但其耐久性及力学性能微乎其微，两个月抗压强度仍没超过10 MPa，利用碱性磷酸盐制备出高强且性能良好的磷酸镁水泥尚未见到相关研究；硅灰改性的新型磷酸镁水泥凝结时间变长的原因有两个：一方面是碱性磷酸盐使得整个反应体系的pH值升高，从而抑制氧化镁的水解，使体系中Mg2+的含量减少；另一方面是硅灰中含有高活性SiO2，在体系中会参与反应生成某种类蛇纹石的水化物，因为SiO2微粉的颗粒极小，有大量的未键合的氧离子暴露在其表面，它们在反应体系中很容易被吸附于MgO颗粒表面水解的Mg2+离子上而形成镁氧硅链，不仅提高了试块的强度，并减少了与Mg2+结合的OH-基团。同Mg2+结合OH-基团形成H-O-Mg-O-H及氢氧硅链相比，水分子减少了。每形成一个镁氧硅链即可减少一个水分子。这就是加入SiO2微粉可减弱MgO水化的原因。硅灰作为超细的填料填充在水泥颗粒空隙中，从而起到致密作用，同时硅灰的高火山灰效应参与反应生成的水化产物，同样具有堵塞毛孔的作用，提高其抗渗性从而提高耐水性。
本发明配方的显著优点在于：
（1）本产品配方为磷酸镁水泥利用碱性磷酸盐制备高性能磷酸镁水泥提高可行的设计思路；
（2）本产品新型磷酸镁水泥的耐水性较传统磷酸镁水泥大为提高，水养护两个月后，强度保留率可达到95%以上；
（3）本产品新型磷酸镁水泥的抗压强度较传统磷酸镁水泥大为提高，28 d强度在100 MPa以上；
（4）本产品新型磷酸镁水泥无需添加缓凝剂，初凝时间不低于30 min。
具体实施方式
高耐水性磷酸镁水泥由烧结氧化镁、磷酸氢二盐、硅灰和水组成。按重量份数计，烧结氧化镁50～70份，磷酸氢二盐10～40份，硅灰10～20份；加水量为烧结氧化镁、硅灰和磷酸氢二盐重量之和的0.14-0.18倍扣除磷酸氢二盐溶于水所释放出的结晶水的量。
具体投料工艺：将烧结氧化镁与硅灰依次倒入净浆搅拌机中干拌3min，搅拌均匀后，再加入已事先溶于水的磷酸氢二盐溶液，以60±5 r/min的转速搅拌60s，再以120±10r/min的转速搅拌60s，得到无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥净浆。
实施例1
依次称量20重量份磷酸氢二钾（K2HPO4·3H2O），60重量份烧结氧化镁，14重量份硅灰，将烧结氧化镁与硅灰依次倒入净浆搅拌机中干拌3min，搅拌均匀后，再加入已事先溶于水的磷酸氢二钾溶液，其中用水量为上述粉料总质量（烧结氧化镁、磷酸氢二钾、硅灰）的0.16倍扣除磷酸氢二钾（K2HPO4·3H2O）溶于水所释放出的结晶水的量，以60 r/min的转速搅拌60s，再以120 r/min的转速搅拌60s，得到均匀且流动性良好的水泥净浆。
采用维卡仪测其初凝时间为36min，终凝时间为47min。
上述胶凝材料成型尺寸为40mm×40mm×160mm，试件3h后脱模，室内空气自然养护至相应龄期后，在液压万能试验机上以0.5～1.0 MPa/min的加载速率测定抗压强度，测试结果如表1所示。
表1 硅灰改性新型磷酸钾镁水泥抗压强度
Figure 588070DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
依次称量15重量份磷酸氢二钾（K2HPO4·3H2O），60重量份烧结氧化镁，13.2重量份硅灰，将烧结氧化镁与硅灰依次倒入净浆搅拌机中干拌3min，搅拌均匀后，再加入已事先溶于水的磷酸氢二钾溶液，其中用水量为上述粉料总质量（烧结氧化镁、磷酸氢二钾、硅灰）的0.14倍扣除磷酸氢二钾（K2HPO4·3H2O）溶于水所释放出的结晶水的量，以65 r/min的转速搅拌60s，再以130 r/min的转速搅拌60s，得到均匀且流动性良好的水泥净浆。
采用维卡仪测其初凝时间为40min，终凝时间为49min。
上述胶凝材料成型尺寸为40mm×40mm×160mm，试件3h后脱模，室内空气自然养护至相应龄期后，在液压万能试验机上以0.5~1.0 MPa/min的加载速率测定抗压强度，测试结果如表2所示。
表2 硅灰改性新型磷酸钾镁水泥抗压强度
Figure DEST_PATH_IMAGE002
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥，其特征在于：由烧结氧化镁、磷酸氢二盐、水和硅灰四种原料制成；按重量份数计，烧结氧化镁50～70份，磷酸氢二盐10～40份，硅灰10～20份；加水量为烧结氧化镁、硅灰和磷酸氢二盐重量之和的0.14-0.18倍扣除磷酸氢二盐溶于水所释放出的结晶水的量；
所述的磷酸氢二盐为K2HPO4·3H2O、磷酸氢二钠中的一种或两种混合。
2.一种制备如权利要求1所述的无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥的方法，其特征在于：将烧结氧化镁与硅灰混合并搅拌均匀后，再加入已事先溶于水的磷酸氢二盐，在胶砂搅拌机中先低速搅拌60s，再高速搅拌60s，得到无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的低速为：60±5 r/min，所述的高速为：120±10 r/min。
CN201710600495.5A 2017-07-21 2017-07-21 一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥 Active CN107162451B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710600495.5A CN107162451B (zh) 2017-07-21 2017-07-21 一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710600495.5A CN107162451B (zh) 2017-07-21 2017-07-21 一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107162451A CN107162451A (zh) 2017-09-15
CN107162451B true CN107162451B (zh) 2019-10-15

Family

ID=59818153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710600495.5A Active CN107162451B (zh) 2017-07-21 2017-07-21 一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107162451B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110759660B (zh) * 2019-11-16 2022-04-05 北京建工新型建材有限责任公司 一种磷酸镁水泥修补砂浆用外加剂及其制备方法
CN112028584B (zh) * 2020-08-14 2021-06-22 河海大学 一种植生混凝土砌块及制备方法
CN113816635B (zh) * 2021-10-18 2022-09-30 福州大学 一种快硬早强高耐水磷酸镁-碱激发混合型胶凝材料
CN114213047B (zh) * 2021-12-31 2023-03-24 中国科学院青海盐湖研究所 一种高强磷硅酸镁水泥及其制备方法
CN114591065B (zh) * 2022-03-03 2023-03-31 济南大学 一种适用于3d打印的磷酸钾镁水泥基材料、制备方法及其应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103613297A (zh) * 2013-10-24 2014-03-05 中国科学院青海盐湖研究所 一种不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥
CN104591570A (zh) * 2014-12-31 2015-05-06 浙江工业大学 一种耐水性磷酸镁水泥及其应用
CN106746811A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 济南大学 一种无缓凝剂耐水性磷酸铵镁水泥及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7459018B2 (en) * 2005-04-08 2008-12-02 Howmedica Leibinger Inc. Injectable calcium phosphate cement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103613297A (zh) * 2013-10-24 2014-03-05 中国科学院青海盐湖研究所 一种不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥
CN104591570A (zh) * 2014-12-31 2015-05-06 浙江工业大学 一种耐水性磷酸镁水泥及其应用
CN106746811A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 济南大学 一种无缓凝剂耐水性磷酸铵镁水泥及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107162451A (zh) 2017-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107162451B (zh) 一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥
CN104446045B (zh) 一种碱激发胶凝材料及其制备方法
CN103449762B (zh) 一种利用盾构尾砂制备的早强微膨胀同步注浆材料及其制备方法
JP7285044B1 (ja) セメントフリーの残土硬化剤並びにその調製方法及び応用
CN109928711A (zh) 一种镁质高强注浆修补料及制备方法与应用
CN108821716A (zh) 一种用于墙体保温***的磷石膏基抗裂砂浆
CN104386969B (zh) 一种高强高耐久性轻骨料混凝土及其制备方法
CN109734395A (zh) 一种含泥水盾构废弃泥浆的同步砂浆及其制备方法
CN108203281A (zh) 一种微膨胀注浆材料及其制备方法
CN105924109A (zh) 一种海滩淤泥复合固化剂及其制备方法、使用方法及应用
CN109503069A (zh) 一种基于uhpc水泥基彩色透水砖的制备方法
CN105367009A (zh) 一种淤泥固化剂及其制备方法和应用
CN108081466A (zh) 一种预拌泵送重混凝土的生产方法
CN108793857A (zh) 一种盾构施工同步注浆用干混砂浆及其制备方法
CN107365094A (zh) 一种矿山填充浆料的制备方法
CN110510971A (zh) 一种免煅烧磷石膏粘结砂浆及其制备方法
CN105541166A (zh) 一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥用助磨剂及其制备方法
CN106946512A (zh) 一种高抗渗混凝土的制备方法
CN107056110A (zh) 一种偏高岭土基普通硅酸盐水泥砂浆增强剂及其制备方法
CN103553515B (zh) 一种掺有磷渣粉的干粉抹灰砂浆
WO2020015509A1 (zh) 一种注浆料制备方法
CN110092626B (zh) 一种轻质骨料混凝土的配制方法
CN107473660A (zh) 一种高强度渗硫铁尾矿混凝土砌块及其制备和应用
CN102581922A (zh) 一种石英脉型金矿尾砂加气混凝土砌块的制备方法
CN109626936A (zh) 一种石膏基水硬性灌浆材料及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant