[发明专利]一种快凝早强碱式硫酸镁水泥及制备方法

说明书

本发明公开了一种快凝早强碱式硫酸镁水泥及制备方法，属于建筑材料技术领域。针对现有技术中制备碱式硫酸镁水泥的操作复杂、耗时长，且早强效果有限的问题，本发明首先使用湿法球磨制备碱式硫酸镁水泥晶种乳状液；然后将含有不同的粒径和掺量的晶种乳状液加入到碱式硫酸镁水泥浆体中高速搅拌混合均匀后浇筑到模具中，在空气中养护固化后得到一种快凝早强碱式硫酸镁水泥。本发明制备的碱式硫酸镁水泥，凝结时间可通过晶种的粒径和掺量进行调控，15℃下养护12h的抗压强度可达33MPa。本发明具有工艺简单、绿色环保、施工效率高、成本低，可满足多场合、短时间施工强度要求等优点，易实现工业化生产。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种快凝早强碱式硫酸镁水泥及制备方法。

背景技术

碱式硫酸镁水泥是近年来备受关注的一种改性硫氧镁水泥，是在改性剂如柠檬酸、苹果酸、磷酸等作用下，活性氧化镁和硫酸镁水溶液发生水化反应制得。碱式硫酸镁水泥的微观结构为碱式硫酸镁针杆状晶体(5Mg(OH)₂·MgSO₄·7H₂O，简称5·1·7相)相互交错生长，具有轻质高强、耐腐蚀性、耐磨性好等优点，应用前景广阔。但是，由于外加剂的缓凝作用，使BMS水泥的早期水化过程缓慢，凝结时间长(5～6h)，不能满足一些特定场合(如现场修补、装配式建筑、低温施工、3D打印等)的快速施工要求，也不利于实际生产过程中的工作效率和经济效益。因此，开发快凝早强碱式硫酸镁水泥及其可控制备方法具有重要意义。

专利CN108439834A公布了一种早强碱式硫酸镁水泥及其制备方法，即先将第一活性氧化镁、分散剂、第一外加剂和硫酸镁水溶液混合，在30℃、600～1000r/min速度下搅拌24～72h得到乳液；再将第二活性氧化镁和第二外加剂加入乳液中混合后浇筑成型。虽然该发明制备的水泥养护12h抗压强度由0.5MPa大幅提高到了12MPa，但早期强度有限，且操作复杂、耗时长。专利CN112500004A公开了一种碱式硫酸镁水泥及其制备方法，将100质量份的活性氧化镁粉、30～100质量份的硫酸镁溶液和0.01～0.05质量份的外加剂混合，在20±3℃下密封固化28天后研磨制得粉状硫氧化镁晶体成核剂。当初、终凝时间缩短至1.0h和3.2h时，1d和28d的抗压强度为23MPa和75MPa；但当初、终凝时间为1.5h和2.6h时，1d和28d的抗压强度为32MPa和66.5MPa，没有规律可循。专利CN108358483B公布了一种快速提高碱式硫酸镁水泥强度和抗水性能的方法，将成型的碱式硫酸镁水泥养护14～28d后，再浸泡于碱式硫酸镁饱和溶液中继续养护1～3d，所得水泥的28d抗压强度可达87MPa，软化系数为0.93。这是因为水泥在碱式硫酸镁饱和溶液中的养护可加速未反应的活性氧化镁进一步水化，提高了氧化镁水化程度和强度相碱式硫酸镁的生成量，降低了孔隙率。但是，该方法对水泥的早期强度没有明显影响。就目前碱式硫酸镁水泥的技术来说，急需一种早期强度高、凝结时间短、操作简单可控的碱式硫酸镁水泥。

发明内容

针对现有技术中制备碱式硫酸镁水泥的操作复杂、水灰比较小实际操作性不强、耗时长，且早强效果有限的问题，本发明提供了一种快凝早强碱式硫酸镁水泥及制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种快凝早强碱式硫酸镁水泥的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将纯碱式硫酸镁水泥破碎，再研磨成固体粉末，然后将固体粉末、水和分散剂采用湿磨法得到碱式硫酸镁水泥晶种乳状液；

步骤2，硫酸镁溶液与外加剂搅拌溶解得到含有外加剂的硫酸镁溶液；

步骤3，先将氧化镁和粉煤灰加入到步骤(2)得到的含有外加剂的硫酸镁溶液中，高速搅拌，再迅速加入步骤(1)得到的碱式硫酸镁水泥晶种乳状液，得到碱式硫酸镁水泥浆体；

步骤4，将碱式硫酸镁水泥浆体浇筑到常规模具，室温下在空气中养护后脱模，并继续养护至测试龄期，得到碱式硫酸镁水泥。