[发明专利]一种供3D打印的磷酸镁水泥增材及其应用

说明书

本发明公开一种供3D打印的磷酸镁水泥增材及其应用，所述磷酸镁水泥增材包括以下重量份原料：重烧氧化镁100份，磷酸盐28.7‑144.3份，外加剂0‑15.5份，干冰0‑20份，水与重烧氧化镁和磷酸盐的总质量的质量比为1:5‑2:5，本发明通过在磷酸镁水泥新拌浆体中加入米粒状的干冰，有效降低磷酸镁水泥新拌浆体的温度，使磷酸镁水泥在低温条件下碳化，避免产生裂纹，将低温和碳化低成本、有效地结合在一起；同时提供了一种经济方便的对磷酸镁水泥低温碳化性能研究的途径；将磷酸镁水泥增材用于3D打印，提高磷酸镁水泥工业化水平，推动磷酸镁水泥的工程运用。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种供3D打印的磷酸镁水泥增材及其应用。

背景技术

磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement，MPC)是一种化学结合陶瓷材料，性能介于波特兰水泥和烧结陶瓷材料之间，通过加水搅拌即可获得较高抗压强度，水化产物具有烧结后的陶瓷材料效果，晶体含量高，微观结构致密，被称为化学结合陶瓷材料。与波特兰水泥相比，磷酸镁水泥有很多优异性能，如在室温非水中环境养护即具有高早强性能，粘结强度优于波特兰水泥混凝土基体等等。因此，在土木工程领域，如高速公路、机场跑道、桥面板、市政公路和其他混凝土结构，磷酸镁水泥是一种优良的混凝土结构快速修补材料。

但磷酸镁水泥在水化过程中水化热大易引起微观界面产生微裂纹；此外，磷酸镁水泥的低温碳化研究一般需要低温碳化设备，且未能进行新拌浆体的低温碳化试验。。

发明内容

本发明提供一种供3D打印的磷酸镁水泥增材及其养护方法，以至少解决现有技术中磷酸镁水泥在水化过程中水化热大易引起微观界面产生微裂纹和便捷进行新拌浆体低温碳化研究等问题。

本发明公开一种供3D打印的磷酸镁水泥增材，所述磷酸镁水泥增材包括以下重量份原料：重烧氧化镁100份，磷酸盐28.7 144.3份，外加剂0 15.5份，干冰0 20份，水与重烧氧化镁和磷酸盐总质量的质量比为1:5 2:5。

进一步地，所述重烧氧化镁中的氧化镁含量为83.2％98.0％，为工业级原料；所述重烧氧化镁中的活性氧化镁含量为8.3％41.8％；所述镁砂的平均粒径为65nm 190nm，比表面积为32m²/g 92m²/g。

进一步地，述磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中的一种或两种；所述磷酸盐为工业级原料，所述磷酸盐的含量为98％，细度为45μm 90μm。

进一步地，所述外加剂为无水柠檬酸、一水柠檬酸、二水柠檬酸、无水柠檬酸钠、二水柠檬酸钠、无水碳酸钠、硼砂、硼酸、草酸和草酸钠中的一种或几种组合。

进一步地，所述干冰为米粒状，长度为5mm 15mm。

一种供3D打印的磷酸镁水泥增材的制备方法，包括如下步骤：

S101，将磷酸盐、外加剂、水混合搅拌均匀；

S102，在S101混合物里加入重烧氧化镁搅拌均匀；

S103，在S102混合物里加入干冰，并搅拌至干冰完全挥发，获得供3D打印增材浆料。

一种供3D打印的磷酸镁水泥增材的应用，所述应用包括：

S201打印：所述磷酸镁水泥增材浆料在3D打印喷头挤出前再次添加干冰搅拌均匀，并打印；

S202养护：所述养护方法包括以下步骤：温控碳化养护、湿控碳化养护和储藏碳化养护；所述湿控碳化养护为干冰养护，所述温控碳化养护、储藏碳化养护为二氧化碳气体养护。

进一步地，所述S202养护的具体步骤如下：