[发明专利]一种改善磷酸钾镁水泥基材料水稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型建筑材料，尤其是一种新型磷酸盐水泥基材料，特别是一种改善磷酸钾镁水泥基材料水稳定性的方法，属于土木工程用材技术领域。

背景技术

磷酸镁水泥(MPC)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；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优点，即低温固化、高早强、高体积稳定性、粘结性强、硬化体偏中性、与普通硅酸盐水泥混凝土的热性能匹配好等特点。上述优点使MPC基材料成为混凝土结构最理想的修补加固材料之一。在MPC基材料的配制技术中，水稳定性的控制是关键技术之一。已有将不同结构强度(水化龄期不同)的MPC基材料试件浸入水中或置于100％湿度的环境中养护，证实MPC基材料硬化体的质量损失和强度损失严重。分析原因：MPC基材料凝结硬化快、水化热早期集中释放，导致其主要水化产物结晶体的不均衡发展且在硬化体内产生许多微裂纹，导致未成熟水化产物的生存且使硬化体孔隙增加；当处于水环境时，水从裂缝和孔隙渗入MPC基材料试件内部，磷酸盐首先被溶蚀，在溶液中形成酸性环境，进而导致主要水化产物MgKPO₄·6H₂O(MKP)晶体和凝胶部分溶解，产生大量孔隙和裂纹，也使未成熟水化产物吸水生成大量膨胀性的针状MKP结晶，造成试件开裂。上述作用使MPC基材料硬化体结构致密度下降、孔隙率增大，MgO颗粒表面和间隙起胶结作用的水化产物逐渐减少，结构疏松，最终导致MPC基材料硬化体的强度下降。已有多种改善MPC基材料水稳定性的尝试，如掺有机添加剂纤维素、HEA防水剂和聚合物乳液，无机添加剂硅溶胶、水玻璃、铁盐和铝盐，无机矿物掺合料粉煤灰、硅灰等。上述措施或者会降低MPC基材料的早期和后期强度、或者对MPC基材料水稳定性的改善效果有限。材料的水稳定性是其耐久性的根本，需要更有效的措施改善MPC基材料的水稳定性。

发明内容

本发明目的是：针对磷酸镁水泥基材料凝结快、水化热早期集中释放、早期水养护强度损失严重、已有改性措施改善水稳定性效果有限且会降低硬化体的强度等问题，提供了一种改善磷酸钾镁水泥(MKPC)基材料早期水稳定性(成型1d后水养护)的方法，本方法制备的磷酸钾镁水泥基材料凝结时间可控、水化热分阶段释放、自然养护硬化体强度高和早期水养护硬化体强度损失小，该发明制备工艺简单、使用方便、节能环保、成本较低。

本发明的技术方案是：一种改善磷酸钾镁水泥基材料水稳定性的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：取死烧氧化镁粉作为碱性组份，磷酸二氢钾作为酸性组份，并掺入复合缓凝剂，配制成磷酸钾镁水泥，其中，所述死烧氧化镁粉、磷酸二氢钾和复合缓凝剂的质量比依次为60～75：25～40：7～12；

步骤二：取所述步骤一制得的磷酸钾镁水泥、硅灰和石灰石粉，配制成磷酸钾镁水泥基材料粉料，其中，所述磷酸钾镁水泥、硅灰和石灰石粉的质量比依次为90～95：3～8：2～5。

步骤三：取所述步骤二制得的磷酸钾镁水泥基材料粉料，外掺硫酸亚铁和水，制成无骨料的磷酸钾镁水泥基材料浆体，其中，所述磷酸钾镁水泥基材料粉料、硫酸亚铁和水的质量比依次为100：0.25～0.5：9～12；

或者

取所述步骤二制得的磷酸钾镁水泥基材料粉料，外掺硫酸亚铁、细骨料和水，制成含细骨料的磷酸钾镁水泥基材料浆体，其中，所述磷酸钾镁水泥基材料粉料、硫酸亚铁、细骨料和水的质量比依次为100：0.25～0.5：125～150：12～15。

本发明在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

在所述步骤一中，所述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。

在所述步骤一中，所述死烧氧化镁粉中MgO的质量分数≥90％，死烧氧化镁粉的比表面积为180～210m²/kg。

在所述步骤一中，所述磷酸二氢钾为工业级磷酸二氢钾，该磷酸二氢钾的主粒度为40/350～60/245目/μm。

在所述步骤二中，所述硅灰中SiO₂的质量分数≥75％，所述硅灰的比表面积为20000～28000m²/kg。

在所述步骤二中，所述石灰石粉中CaCO₃的质量分数≥90％，所述石灰石粉的主粒度为200/48～300/75目/μm。

在所述步骤三中，所述硫酸亚铁为工业级硫酸亚铁。