[发明专利]一种控制磷酸镁水泥凝结和硬化过程的方法

说明书

技术领域

本发明涉及磷酸镁水泥领域，尤其是一种控制磷酸镁水泥施工中凝结和硬化过程的方法。

  

背景技术

磷酸镁水泥具有快硬、早强等特点，特别适合于混凝土路面及工业厂房等结构的快速修补。由于磷酸镁水泥凝结非常快，为了满足不同施工条件所需的操作时间，常在磷酸镁体系中掺入缓凝剂，如硼砂、硼酸等；但缓凝剂掺量少时缓凝效果有限，如缓凝剂硼砂掺量不超过5%时，磷酸镁水泥浆体的初凝时间最多不超过15分钟；而缓凝剂掺量大时，磷酸镁水泥浆体早期强度发展缓慢，如缓凝剂硼砂掺量超过10%后，磷酸镁水泥在1小时几乎没有强度，3小时强度约为10MPa，甚至后期强度也有一定降低。磷酸镁水泥作为一种修补材料，必然会面临着不同环境因素的影响，其中环境温度影响最为广泛。目前的研究和应用现状表明，磷酸镁水泥浆体的凝结硬化受环境温度(或浆体内部温度)的影响显著。如恒定缓凝剂硼砂掺量为5%，当环境温度为5℃时，磷酸镁水泥浆体凝结时间大于15分钟，但3小时强度不足5MPa；当环境温度升高至35℃时，虽然1小时强度能达40MPa，但磷酸镁水泥浆体初凝时间不足5分钟。此外，氧化镁的活性和细度、磷酸盐与氧化镁的质量比等因素都很大程度影响着磷酸镁水泥体系的凝结硬化特性。

在实际的快速修补工程中，小面积的修补一般要求磷酸镁水泥的初凝时间不要早于15分钟，稍大面积的修补磷酸镁水泥凝结时间如果能控制在20分钟则比较理想，更大面积或体积的修补可能需要磷酸镁水泥初凝时间更长。显然地，由于低缓凝剂掺量磷酸镁水泥体系凝结很快，是很难满足实际施工要求的。虽然开发了一些新的缓凝剂和采用冷却拌合用水等技术方法，但对延缓磷酸镁水泥浆体凝结时间的效果不甚明显。

磷酸镁水泥最突出的优点是施工完成后最初1小时甚至更短时间内达到的高强度，一般修补工程1小时抗压强度应能达到20MPa，甚至超过25MPa，3小时强度不低于40MPa。当施工过程处于低温条件下或为了给施工过程提供适当的准备时间而采用提高缓凝剂掺量时，磷酸镁水泥体系早期强度将大幅下降，因而无法满足修补工程对强度的要求。

现有的技术措施已经可以保证磷酸镁水泥体系能够单纯地满足施工所需准备时间或小时强度的要求，但对于如何协调快速修补工程中磷酸镁水泥体系的凝结时间与早期强度间的矛盾，目前还没出现相关的有效技术方法。

 

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种能够延长磷酸镁水泥的凝结时间，同时不降低早期强度的方法，以满足快速修补工程的要求；本发明能够使磷酸镁水泥体系的凝结时间处于较宽的调控范围内，1小时强度快速形成，同时后期强度无明显倒缩。

为了解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种控制磷酸镁水泥凝结和硬化过程的方法，包括如下步骤：

a.磷酸镁水泥浆体的制备

在15～40℃下，按照重烧氧化镁和磷酸盐的质量比为2:1～5:1的比例进行配料，再加入重烧氧化镁质量5～30%的硼砂缓凝剂，混合均匀后，再加入上述三种粉状物料总质量的10～18%的水搅拌，得到磷酸镁水泥浆体；

b.浇筑

在15～40℃下，将步骤a制得的磷酸镁水泥浆体进行浇筑，振捣密实，得到水泥浇筑体，在该温度下养护5～60分钟；

 c.高温养护

把经过步骤b处理后的水泥浇筑体进行高温养护，即采用热敷或者辐照等方法控制水泥浇筑体处于40～60℃范围内养护10～60分钟，或者处于60～85℃范围内养护5～30分钟，使得养护完成后水泥浇筑体最高温度达到50～85℃；

 d.自然养护

移除c步骤的热敷或辐照热源，将经过c步骤高温养护后的水泥浇筑体置于自然温度下继续养护。

所述步骤a中，按照重烧氧化镁和磷酸盐的质量比为4:1的比例进行配料，再加入重烧氧化镁质量10～15%的硼砂缓凝剂，混合均匀后，再加入上述三种粉状物料总质量的13%的水搅拌，得到的磷酸镁水泥浆体的性能较好。

所述步骤a中，磷酸盐为磷酸钾、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾中的一种；作为优选磷酸盐采用磷酸二氢铵，该材料具有高酸度、低成本、性能优异等特点。