[发明专利]一种磷酸钾镁水泥基混凝土胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型建筑材料，尤其是一种新型高性能混凝土胶粘剂的制备和使用，特别是磷酸钾镁水泥基混凝土胶粘剂及其制备方法。

背景技术

混凝土结构是土木工程中应用最广泛的结构形式，由于硅酸盐水泥混凝土在耐久性方面存在局限性，在多种环境因素的长期作用下，普通混凝土易损伤和劣化，严重时甚至影响结构的使用寿命。对既有混凝土结构的修复是延长其使用寿命的有效措施，而研究性能优越的混凝土胶粘剂对混凝土结构的修复和改善具有重要意义。混凝土结构胶粘剂可分为无机基、有机基和无机有机复合基三种类型，综合其基本要求(施工可操作性强、收缩小、早期强度发展迅速、与老混凝土的粘结强度高和性能匹配、良好的耐久性等)，兼考虑防火耐高温、价格和环保等因素，开发性能优越的无机基胶粘剂应该是一条更为可行的路线。硅酸盐水泥价格低廉、货源丰富、施工可操作性强、耐久性好且与老混凝土性能匹配，应是首选的混凝土结构胶粘剂，但其存在的关键问题是硬化时收缩大、强度发展慢和与老混凝土粘结性差，这主要由硅酸盐水泥的固有特性造成，但却与混凝土结构胶粘剂的基本要求相矛盾。因此，较合理的解决措施是寻找更合适的无机胶凝材料代替硅酸盐水泥。

磷酸镁水泥是由死烧氧化镁、可溶性磷酸盐和外加剂等按照一定比例，在酸性条件下通过酸碱化学反应及物理作用生成的以磷酸盐为黏结相的无机胶凝材料；根据所用磷酸盐种类的不同，可分为磷酸铵镁水泥(以铵磷酸盐为酸性组份)和磷酸钾镁水泥(以钾磷酸盐为酸性组份)等。该类材料在常温下通过化学键结合，具备了硅酸盐类胶凝材料和陶瓷材料的主要特点，即低温固化、高早强、高体积稳定性、粘结性强、硬化体偏中性和良好的耐久性等。磷酸镁水泥中的磷酸盐能与普通混凝土中的水化产物或未水化的熟料颗粒反应生成同样具有胶凝性的磷酸钙类产物，因此在与硅酸盐混凝土的粘结界面附近，除了物理粘结作用处，还存在很强的化学粘结作用，粘结性较高；磷酸镁水泥的酸碱组份遇水后中和反应迅速，强度发展快，早期强度尤其是小时强度非常高，这是普通硅酸盐水泥甚至是快硬硫铝酸盐水泥等都不能相比的；磷酸镁水泥浆体的水胶比低，水化硬化过程的收缩变形仅为硅酸盐水泥基材料的十分之一，体积稳定性好；磷酸镁水泥基材料的热膨胀系数与普通硅酸盐混凝土的很接近，之间的热性能匹配很好。上述优点使磷酸镁水泥成为普通硅酸盐混凝土胶粘剂最理想的胶凝材料之一。但是，磷酸镁水泥也存在凝结太快、凝结无法有效调控、水化热大量集中释放和后期强度倒缩等问题有待解决。

发明内容

本发明针对现有无机基混凝土胶粘剂产品存在的收缩大、强度发展慢、与普通混凝土粘结性和相容性差等问题，针对磷酸镁水泥基材料凝结快、凝结无法有效控制、水化热大量集中释放和后期强度倒缩等问题，提供了一种磷酸钾镁水泥基混凝土胶粘剂的制备方法，制备的混凝土胶粘剂凝结时间可控、水化热分阶段释放、体积收缩小、与普通硅酸盐混凝土构件的粘结强度高、高早强和后期强度稳定增长。该发明制备工艺简单、使用方便、节能环保、成本较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术步骤是：(1)取死烧氧化镁粉作为碱性组份、磷酸二氢钾作为酸性组份配制磷酸钾镁水泥，掺入适量由四硼酸钠、十二水合磷酸氢二钠和无机氯盐组成的复合缓凝剂控制水泥的凝结时间和早期水化速度；(2)在磷酸钾镁水泥中掺石灰石粉和粉煤灰作为矿物掺合料再与适量的水混合，配制磷酸钾镁水泥基胶粘剂，通过调节胶粘剂的组成结构改善其体积稳定性和强度；(3)处理待粘结的普通硅酸盐水泥混凝土构件，通过调整构件的初始状态，改善磷酸钾镁水泥基胶粘剂与普通硅酸盐水泥混凝土构件的粘结性能。

制备该种磷酸钾镁水泥基混凝土胶粘剂的具体过程如下：

步骤一：取50～70质量份的死烧氧化镁粉(MgO的质量分数≥90％，比表面积2.0～2.4m²/kg)作为碱性组份，30～50质量份的磷酸二氢钾(工业级，主粒度为40/350～60/245(目/μm))作为酸性组份，外掺6～10质量份的复合缓凝剂(由四硼酸钠、十二水合磷酸氢二钠和无机氯盐组成，无机氯盐包括氯化钠氯化钾等，均为工业级)制备磷酸钾镁水泥，通过调节复合缓凝剂和磷酸钾镁水泥的组成结构，控制磷酸钾镁水泥的凝结时间和水化放热特性。