[发明专利]一种凝结时间可调的耐水氯氧镁水泥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种凝结时间可调的耐水氯氧镁水泥及其制备方法。包括以下步骤：(1)按质量比将磷酸和水混合后得到磷酸溶液；(2)称量六水氯化镁加入至磷酸溶液中，搅拌溶解后得到溶液；(3)称量氧化镁并分为6~8等份，然后依次加入到步骤(2)所述溶液中，搅拌15~20 min，溶解后得到胶状体；(4)称量氧化钙并分为3～5等份，然后依次加入到胶状体中，搅拌5~10 min；(5)将步骤(4)所得的产物置于模具中成型后脱模，在环境温度下养护。本发明通过改变氧化钙和磷酸的配比使氯氧镁水泥的凝结时间连续可调，初凝、终凝时间精确可控；同时，氧化钙和磷酸的配合改性作用能大幅提升氯氧镁水泥的耐水性，有利于在建筑材料等领域的实际使用。

技术领域

本发明涉及氯氧镁水泥制备技术领域，特别是涉及一种凝结时间可调的耐水氯氧镁水泥材料。

背景技术

氯氧镁水泥是瑞典学者索瑞尔于1867年发明的，因此也称为索瑞尔水泥，是由轻烧氧化镁、氯化镁、水三者按照一定的比例调和而成的一种气硬性胶凝材料。该材料具有一系列优良的性能，如很好的机械强度、弱碱性、低腐蚀性、较好的耐磨性、优异的粘结性、良好的阻燃性和隔热性等，这些优异的性能使得氯氧镁水泥制品应用广泛，涉及了建筑材料、交通、农业、轻工以及机械等领域。但是，氯氧镁水泥的凝结时间受固相与水用量比例限制而可调节范围小，并且其耐水性不佳，制品在潮湿环境中使用时强度会明显下降，这两大缺点影响了材料的质量，使其应用受到很大限制。

针对如何提高氯氧镁水泥的耐水性这一问题，前人也进行了大量的工作，其中最为有效、方便的方法就是添加外加剂。常用的外加剂包括有机外加剂(减水剂、水溶性或水乳型的高分子聚合物、表面改性剂、消泡剂等)和无机外加剂(无机铁盐和铝盐、富含活性SiO₂和Al₂O₃类物质、磷酸及可溶性磷酸盐等)，其中磷酸和磷酸盐被认为是目前较为有效的改性剂。肖力光等人在磷酸对氯氧镁水泥性能的影响(肖力光,刘艳平,赵彦迪,等.磷酸对氯氧镁水泥性能的影响[J].吉林建筑工程学院学报,2000(2):37-40.)中的研究表明，当磷酸掺量为1％时，氯氧镁水泥的主要成分5·1·8相主要以短棒状和凝胶态存在，这时氯氧镁水泥结构的结晶接触点数量少，提高了它在水中的稳定性，软化系数可达到1.014，比空白样增加了66.2％。但是Tan Yanni等人在Effect of phosphoric acid on theproperties of magnesium oxychloride cement as a biomaterial(Tan Y,Liu Y,Grover L.Effect of phosphoric acid on the properties of magnesium oxychloridecement as a biomaterial[J].CementConcrete Research,2013,56(2):69-74.)中用XRD分析了在氯氧镁水泥中加入磷酸后的水化过程，研究发现，磷酸的加入会延缓氯氧镁水泥的主相5·1·8相的形成，即延长了凝结时间，使水泥早期强度下降，导致生产效率和生产质量下降。

杨红健等人在氧化钙对氯氧镁水泥低温凝结性能的影响(杨红健,马学景,何豫基,等.氧化钙对氯氧镁水泥低温凝结性能的影响[J].无机盐工业,2015,47(4):33-35.)中研究发现，加入氧化钙后，通过化学反应放出的热量使氯氧镁水泥水化环境局部升温，引发氯氧镁水泥起始期反应，加上氯氧镁水泥自身水化放热，反应经引发后不断进行，提前进入固化期缩短了凝结时间。本专利发明人发现尽管氧化钙能显著缩短凝结时间，但是氧化钙的加入会显著降低氯氧镁水泥的耐水性。

上述研究结果显示，尽管单一的磷酸改性或氧化钙改性能提高某一性能，但是同时会降低另一性能。中国专利申请CN201510290682.9《一种用于氯氧镁水泥的改性剂及其制备方法和用途》中，用磷酸和硅丙乳液对氯氧镁水泥共同改性也能够有效地提高氯氧镁水泥的耐水性，但该改性体系未实现凝结时间的大范围调控，并且高分子有机聚合物的使用会使氯氧镁水泥的烧失量增加和高温稳定性降低，还有高分子有机聚合物的价格通常较贵。