CN104150858A - 磷酸钠镁水泥基材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水泥领域，具体地说，涉及一种磷酸盐水泥基材料及其制备方法，所述水泥基材料包括混合干粉和水，所述的混合干粉和水的重量比为1000:130～220，所述的混合干粉包括磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质、缓凝剂，混合干分中磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质、缓凝剂的重量比为：250～340:300～450:200～600:10～45。本发明所述水泥基材料固化速度快，安全对人体无害，成本低。

Description

磷酸钠镁水泥基材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水泥领域，具体地说，涉及一种磷酸盐水泥基材料及其制备方法。 

背景技术

水泥基材料广泛用于道路、桥梁、水池、墙、隧道和其他暴露于环境中、对强度有要求的建筑。波特兰水泥是传统的水泥，由水、煅烧石灰和硅混合而成，生产简单，易施工。但是，原材料质量不稳定，具有高粘性，但难以实现泵送和喷射，且波特兰水泥固化速率慢，凝结时间可控性小。高固化速率材料在一些工程中的应用越来越多，快速固化水泥开始以磷酸盐多指磷酸二氢铵为主，在搅拌和成型过程中会释放对身体有害的氨气，给作业人员带来身体损害。 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种成分安全环保、固化速度快的磷酸钠镁水泥基材料及其制备方法。 

本发明所述的磷酸钠镁水泥基材料，包括混合干粉和水，所述的混合干粉和水的重量比为1000:130～220，所述的混合干粉为磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质以及缓凝剂，混合干粉中磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质、缓凝剂的重量比为：250～340:300～450:200～600:10～45。其制备方法包括以下步骤： 

1)重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质与缓凝剂混合搅拌1min； 

2)加入磷酸二氢钠继续搅拌2min， 

3)加入水，搅拌2min； 

4)将步骤3)得到的浆体倒入模具中，手动震动或振动台震动60下，置于20±3℃环境中，凝结30min后拆模； 

搅拌环境满足：温度为20±3℃，相对湿度为(50±5)％； 

搅拌机器为NJ-160型水泥净浆搅拌机。 

所述的磷酸钠镁水泥基材料还包括砂，所述混合干粉、砂和水的重量比为1000:800～1000:130～220，其制备方法包括以下步骤： 

1)重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质与缓凝剂混合搅拌1min； 

2)加入砂继续搅拌1min； 

3)加入磷酸二氢钠继续搅拌2min， 

4)加入水，继续搅拌2min； 

5)步骤4)得到的浆体倒入模具中，手动震动或振动台震动60下，置于20±3℃环境中，凝结30min后拆模； 

搅拌环境满足：温度为20±3℃，相对湿度为(50±5)％； 

搅拌机器为JJ-5行星式水泥胶砂搅拌机。 

所述砂为石英砂或普通河砂；石英砂的粒径不大于0.6mm；普通河砂的细度模数为2.7，表观密度为2630kg/m³。 

所述的粉煤灰或同等物质为颗粒状物质，选自SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2、Cr2O3、滑石、云母、高岭土、偏高岭土、白云石、铬矿砂、渣块、纤维素、硅灰和矿渣中的一种或多种。 

所述粉煤灰或同等物质的颗粒尺寸为纳米级。 

所述的磷酸钠镁水泥基材料还包括添加剂，所述添加剂用量为混合干粉重量的0.1％～3.0％，所述的添加剂为阻燃剂、纤维、乳化剂、抗絮凝剂、结合剂、催化剂、着色剂和颜料、集料、硅质材料、氧化铁、胶粘剂、塑化剂、修补聚 合物，微硅灰、缓凝剂、表面软化剂、高岭土、养护剂、减水剂和引气中的一种或多种。 

所述纤维选自下述材料中的一种或多种：聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、钢纤维和碳纤维。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)不释放氨气等有毒有害气体，环保，同时对人体无害，提高了作业环境中的安全指数；(2)固化速度快，所得到的水泥基材料质量优良；(3)成本低，采用磷酸二氢钠，成本相对降低；(4)所制备的材料的抗压强度、粘结度等性能优良。 

附图说明

图1为实施例2中磷酸钠镁水泥基复合材料的干燥收缩性能图； 

其中，横坐标为以天为单位的龄期，纵坐标是对应的应变值。 

具体实施方式

线面结合实施例对本发明做进一步解释。 

实施例1 

本发明所述的磷酸钠镁水泥基材料，包括重烧氧化镁、磷酸二氢钠、粉煤灰、缓凝剂组成的混合干粉，其中重烧氧化镁、磷酸二氢钠、粉煤灰、缓凝剂的重量分别为332g、258g、400g、10g,混合干粉中加入水，混合干粉与水按照重量比1000:150混合。 

磷酸盐为水化反应提供酸性环境和磷酸根离子，采用分析纯磷酸二氢钠(NaH2PO4)；缓凝剂用于调整磷酸钠镁水泥的凝结时间，采用分析纯四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)。所述重烧氧化镁重是由菱镁矿(MgCO3)经1500℃高温煅烧而成，其主要化学组成如表1所示。 

表1 重烧MgO的主要化学组成(wt％) 

上述磷酸钠镁水泥基材料的制备方法为：在温度为20±3℃，相对湿度为(50±5)％情况下进行制备，先将重烧氧化镁、粉煤灰或等同物质、缓凝剂混合搅拌 1min；然后加入磷酸二氢钠继续搅拌2min，然后加入水，搅拌2min；将得到的浆体倒入模具中，手动震动或振动台震动60下，置于20±3℃环境中掺入缓凝剂，凝结后拆模；搅拌机器为JJ-5行星式水泥胶砂搅拌机和NJ-160型水泥净浆搅拌机。 

其制备的磷酸钠镁水泥基材料，根据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》测试抗压强度，结果如表2所示。 

表2 磷酸钠镁水泥不同龄期的抗压强度值 

实施例2 

本发明所述的磷酸钠镁水泥基材料，包括混合干粉和水，其其中混合干粉为磷酸二氢钠268.42g、重烧氧化镁315.79g、粉煤灰400g、缓凝剂15.79g。 

制备方法为：在温度为20±3℃，相对湿度为(50±5)％条件下，混合搅拌重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质与缓凝剂1min，然后加入磷酸二氢钠继续搅拌2min，再加入150g水继续搅拌2min；将得到的浆体倒入模具中，手动震动或振动台震动60下，置于20±3℃环境中，凝结30min后拆模；搅拌机器为NJ-160型水泥净浆搅拌机。 

实施例3 

本发明所述的磷酸钠镁水泥基材料，包括磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰、缓凝剂组成的混合干粉，其中磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰、缓凝剂的重量分别为340g、400g、330g、30g,混合干粉中加入水，混合干粉与水按照重量比1000:220混合。 

实施例4 

本发明所述的磷酸钠镁水泥基材料，包括磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰、缓凝剂组成的混合干粉以及石英砂，其中磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰、缓凝剂、普通玻璃砂的重量比为260:340:380:20:800,混合后中加入水，水用量满足混合干粉与水重量比1000:130。普通玻璃砂细度模数为2.7，表观密度为2630kg/m³。 

其制备方法为包括以下步骤：1)重烧氧化镁、粉煤灰与缓凝剂混合搅拌1min；2)加入普通玻璃砂搅拌1min；3)加入磷酸二氢钠继续搅拌2min，4)加入水，搅拌2min；5)将步骤4)得到的浆体倒入模具中，手动震动或振动台震动60下，置于20±3℃环境中掺入缓凝剂，凝结30min后拆模；搅拌环境满足：温度为20±3℃，相对湿度为(50±5)％；搅拌机器为JJ-5行星式水泥胶砂搅拌机和NJ-160型水泥净浆搅拌机。 

试验例 

取实施例2中磷酸钠镁水泥基材料，进行试验，在温度为20±3℃，相对湿度为(50±5)％条件下，实施例2所得的水泥基材料达到自流平状态，凝结时间＞10min，其得到的磷酸钠镁水泥基材料3天后的抗压强度值如表3所示，粘结强度值如表4所示；28天后的干燥收缩虽龄期变化如表5所示。 

表3 磷酸钠镁水泥基复合材料的强度值 

表4 新型磷酸钠镁水泥基复合材料3d粘结强度值 

Claims (9)

1.一种磷酸钠镁水泥基材料，包括混合干粉和水，其特征在于，所述的混合干粉和水的重量比为1000:130～220，所述的混合干粉为磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质以及缓凝剂，混合干粉中磷酸二氢钠、重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质、缓凝剂的重量比为：250～340:300～450:200～600:10～45。

2.根据权利要求1所述的磷酸钠镁水泥基材料，其特征在于，所述的磷酸钠镁水泥基材料还包括砂，所述混合干粉、砂和水的重量比为1000:800～1000:130～220。

3.根据权利要求2所述的磷酸钠镁水泥基材料，其特征在于，所述砂为石英砂或普通河砂；石英砂的粒径不大于0.6mm；普通河砂的细度模数为2.7，表观密度为2630kg/m³。

4.根据权利要求1或2所述的磷酸钠镁水泥基材料，其特征在于，所述的粉煤灰或同等物质为颗粒状物质，选自SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2、Cr2O3、滑石、云母、高岭土、偏高岭土、白云石、铬矿砂、渣块、纤维素、硅灰和矿渣中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的磷酸钠镁水泥基材料，其特征在于，所述粉煤灰或同等物质的颗粒尺寸为纳米级。

6.根据权利要求1或2所述的磷酸钠镁水泥基材料，其特征在于，所述的磷酸钠镁水泥基材料还包括添加剂，所述添加剂用量为混合干粉重量的0.1％～3.0％，所述的添加剂为阻燃剂、纤维、乳化剂、抗絮凝剂、结合剂、催化剂、着色剂和颜料、集料、硅质材料、氧化铁、胶粘剂、塑化剂、修补聚合物，微硅灰、缓凝剂、表面软化剂、高岭土、养护剂、减水剂和引气中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的磷酸钠镁水泥基材料，其特征在于，所述纤维选自下述材料中的一种或多种：聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、钢纤维和碳纤维。

8.根据权利要求1所述的磷酸钠镁水泥基材料，其制备方法包括以下步骤：

1)重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质与缓凝剂混合搅拌1min；

2)加入磷酸二氢钠继续搅拌2min，

3)加入水，搅拌2min；

4)将步骤3)得到的浆体倒入模具中，手动震动或振动台震动60下，置于20±3℃环境中，凝结30min后拆模；

搅拌环境满足：温度为20±3℃，相对湿度为(50±5)％；

搅拌机器为NJ-160型水泥净浆搅拌机。

9.根据权利要求2所述的磷酸钠镁水泥基材料，其制备方法包括以下步骤：

1)重烧氧化镁、粉煤灰或同等物质与缓凝剂混合搅拌1min；

2)加入砂继续搅拌1min；

3)加入磷酸二氢钠继续搅拌2min，

4)加入水，继续搅拌2min；

5)步骤4)得到的浆体倒入模具中，手动震动或振动台震动60下，置于20±3℃环境中，凝结30min后拆模；

搅拌环境满足：温度为20±3℃，相对湿度为(50±5)％；

搅拌机器为JJ-5行星式水泥胶砂搅拌机。