專利名稱：適用于快凝快硬磷酸鎂水泥體系的緩凝劑及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磷酸鎂水泥基復(fù)合材料的制備領(lǐng)域，具體來說涉及一種適用于磷酸鎂水泥體系的新型的緩凝劑的制備及其使用方法。
背景技術(shù)：
20世紀80年代以來，經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，促進了交通運輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，對于公路建設(shè)也提出了更高的要求。由于重交通荷載，環(huán)境條件和使用維護不當?shù)?，新修建的高等混凝土路面也出現(xiàn)了一定程度的損壞。為了減少傳統(tǒng)長期的修補施工所帶來的經(jīng)濟損失，人們迫切的需要一種快硬早強型的修補材料。磷酸鎂水泥作為一種新型的膠凝材料，因為其快硬早強的特點在上個世紀80年代得到了美國等西方國家的普遍關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于于公路、橋面、飛機跑道等混凝土路面，及工業(yè)廠房地面等的快速修復(fù)上。但是磷酸鎂水泥體系中的主要作用相一氧化鎂和磷酸鹽遇水后反應(yīng)非常劇烈，在不摻加緩凝劑或所摻緩凝劑緩凝時間較短時，磷酸鎂水泥從拌合到終凝時間極短，難以滿足施工操作和工藝要求。因此，針對這種情況，開發(fā)適用于磷酸鎂體系的緩凝劑，是發(fā)揮磷酸鎂水泥體系在修復(fù)施工中快硬早強優(yōu)勢的先決條件。目前，國內(nèi)外許多學(xué)者針對磷酸鎂體系研究了不同類型的緩凝劑，其中以硼砂和硼酸的效果最佳。但是這兩種及其它現(xiàn)有的緩凝劑緩凝效果仍然十分有限，并且它們都存在一個通病，即現(xiàn)有的緩凝劑在很大程度上抑制了磷酸鎂水泥的早期強度發(fā)展，且在溫度較高時，緩凝劑基本喪失其緩凝效果。因此，我們需要一種緩凝效果更強，在較高溫度下仍能起到良好緩凝效果并且對早期強度發(fā)展抑制較小的新型緩凝劑。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明為解決磷酸鎂水泥修復(fù)體系凝結(jié)時間極短，不能滿足實際修復(fù)施工時對操作時間的要求等技術(shù)問題。一方面，該緩凝劑不但能在常溫下大大延長磷酸鎂修復(fù)體系的凝結(jié)時間，而且在高溫環(huán)境中仍有很強的緩凝作用；另一方面，該緩凝劑不僅能保證磷酸鎂水泥試樣的早期強度，還在一定程度上提高其后期強度。本發(fā)明還提供了該緩凝劑的四種使用方法，這四種使用方法用于制備磷酸鎂水泥修復(fù)材料時操作簡單、快捷，且不同的緩凝劑也具有不同的效果，改變了磷酸鎂體系長期使用固體緩凝劑的現(xiàn)狀。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用一種新型緩凝劑，該緩凝劑由一種或幾種氯鹽復(fù)合組成。所述的氯鹽可以是六水氯化鎂MgCl2 · 6H20、氯化鈉NaCl、氯化鉀KC1、氯化隹丐CaCl2、氯化銅CuCl2、氯化鐵FeCl3、氯化亞鐵FeCl2、氯化鋇BaCl2、四丁基氯化銨C16H36CIN等氯鹽中的一種或幾種的復(fù)合物，且不局限于上述氯鹽。該緩凝劑的使用方法主要有四種第一種，現(xiàn)配溶液，根據(jù)實際施工要求，在施工前采用本發(fā)明緩凝劑與水配制成均勻澄清溶液，溶液質(zhì)量濃度保持在5%-40%，然后直接用于磷酸鎂水泥體系中；
第二種，預(yù)配溶液，根據(jù)實際施工要求，采用本發(fā)明緩凝劑與水配制成均勻澄清溶液，溶液質(zhì)量濃度保持在5%-40%，密封靜置，然后用于磷酸鎂水泥體系中；第三種，現(xiàn)拌改性磷酸鎂水泥，根據(jù)實際施工要求，在施工前，采用本發(fā)明緩凝劑，以固態(tài)粉末形式摻加到磷酸鎂水泥中，緩凝劑摻量與氧化鎂質(zhì)量比在2%-20%，混合均勻，然后加水使用；第四種，預(yù)拌改性磷酸鎂水泥，在生產(chǎn)磷酸鎂水泥時，將本發(fā)明緩凝劑與氧化鎂和磷酸鹽一起混合均勻，緩凝劑摻量與氧化鎂質(zhì)量比在2%-20%，制備成改性的磷酸鎂水泥，然后直接加水使用。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果I.該發(fā)明緩凝劑用于磷酸鎂水泥體系時，緩凝效果優(yōu)異。該緩凝劑不但能在常溫 下大大延長磷酸鎂修復(fù)體系的凝結(jié)時間，而且在高溫環(huán)境中仍有很強的緩凝作用。2.該發(fā)明緩凝劑用于磷酸鎂水泥體系時，緩凝時間最長可達到54分鐘，且緩凝時間在3到54分鐘時間內(nèi)可任意調(diào)節(jié)。與相同條件下現(xiàn)有的傳統(tǒng)緩凝劑的緩凝效果相比，采用本發(fā)明緩凝劑，緩凝時間是已有緩凝劑的I. 5-2倍以上。3.該發(fā)明緩凝劑用于磷酸鎂水泥體系時，能提高磷酸鎂水泥的力學(xué)性能。該緩凝劑對磷酸鎂水泥體系的早期強度發(fā)展抑制作用小，且在一定程度上能促進磷酸鎂水泥凝結(jié)后期強度的發(fā)展。完全避免了現(xiàn)有的緩凝劑(如硼砂)抑制磷酸鎂水泥早期強度發(fā)展的重大缺陷。長期試驗還表明摻入適量的該發(fā)明緩凝劑的磷酸鎂水泥試樣的強度反而會提高。4.該發(fā)明緩凝劑用于磷酸鎂水泥體系時，制備工藝簡單。選擇現(xiàn)配、現(xiàn)拌方式使用時，該發(fā)明緩凝劑制備簡單、快捷，緩凝效果顯著，選擇預(yù)配、預(yù)拌方式使用時，該發(fā)明緩凝劑是一種均勻澄清溶液，不易揮發(fā)變質(zhì)，可以長期貯存，且不影響其緩凝效果。
具體實施例方式下面結(jié)合實施列對本發(fā)明做進一步闡述。本發(fā)明為一種緩凝劑，該緩凝劑主要是六水氯化鎂(MgCl2 · 6H20)、氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KC1)、氯化鈣(CaCl2)、氯化銅(CuCl2)、氯化鐵(FeCl3)、氯化亞鐵(FeCl2)、氯化鋇(BaCl2)、四丁基氯化銨(C16H36CIN)等氯鹽中的一種或幾種的復(fù)合物，并且不局限于上述的氯鹽。其作用主要是控制磷酸鎂水泥體系的凝結(jié)時間，以便于施工現(xiàn)場成型。因為氧化鎂和磷酸鹽的反應(yīng)是一個酸堿中和反應(yīng)，反應(yīng)劇烈，為了便于成型操作，需要在試驗時加入緩凝劑來調(diào)節(jié)磷酸鎂體系的凝結(jié)時間。制備磷酸鎂水泥試樣時，可以采用下述四種方式配制緩凝劑，然后與磷酸鎂水泥組份充分攪拌，攪拌時間不要低于I分鐘，攪拌均勻后注入模具成型。第一種，現(xiàn)配溶液，根據(jù)實際施工要求，在施工前采用本發(fā)明緩凝劑與水配制成均勻澄清溶液，溶液質(zhì)量濃度保持在5%-40%之間,然后直接用于磷酸鎂水泥體系中；第二種，預(yù)配溶液，根據(jù)實際施工要求，采用本發(fā)明緩凝劑與水配制成均勻澄清溶液，溶液質(zhì)量濃度保持在5%-40%之間,密封靜置,然后用于磷酸鎂水泥體系中；第三種，現(xiàn)拌改性磷酸鎂水泥，根據(jù)實際施工要求，在施工前，采用本發(fā)明緩凝劑，以固態(tài)粉末形式摻加到磷酸鎂水泥中，緩凝劑摻量與氧化鎂質(zhì)量比在2%-20%之間，混合均勻，然后加水使用；
第四種，預(yù)拌改性磷酸鎂水泥，在生產(chǎn)磷酸鎂水泥時，將本發(fā)明緩凝劑與氧化鎂和磷酸鹽一起混合均勻，緩凝劑摻量與氧化鎂質(zhì)量比在2%-20%之間，制備成改性的磷酸鎂水泥，然后直接加水使用。氯鹽的種類和用量根據(jù)施工工藝對緩凝時間和強度發(fā)展的要求以及施工時環(huán)境溫度等因素進行選擇。對比例I :
實施例中發(fā)現(xiàn)，磷酸鎂水泥體系中如果不摻加緩凝劑，則無法成型。因此，選擇摻雜硼砂作為對比實例。對比實例中氧化鎂/磷酸二氫鉀的摩爾比為5:1，硼砂/氧化鎂質(zhì)量比為O. 05。試驗結(jié)果為，該試樣的初凝時間為3min，終凝時間為6min，3h強度為20. 16MPa，Id強度為31. 47MPa。實施例I :利用本發(fā)明提供緩凝劑制備磷酸鎂水泥試樣，氯鹽選擇氯化鈉(NaCl)，根據(jù)第一種使用方法，按照氯化鎂質(zhì)量/水質(zhì)量=14%比例將氯化鈉和水混合攪拌成均勻澄清溶液。稱取氧化鎂(595g)和磷酸二氫鉀粉末(405g)混合均勻，立即加入198g上述配制的緩凝劑，攪拌Imin,制備成均勻的磷酸鎂水泥凈衆(zhòng)。一部分燒注到30mm*30mm*30mm的模具中，放入溫度為20±2°C,相對濕度60±5%的環(huán)境中自然養(yǎng)護；另一部分衆(zhòng)體進行凝結(jié)時間測試試驗。凝結(jié)時間測試試驗參照GB/T1346-2001《水泥標準稠度用水量凝結(jié)時間安定性檢驗方法》，抗壓強度測試根據(jù)GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》。試驗結(jié)果為加入該氯鹽緩凝劑的磷酸鎂水泥凈漿的初凝時間為7min，終凝時間為 12min, 3h 強度為 24. 97MPa, Id 強度為 35. 7IMPa0實施例2 利用本發(fā)明緩凝劑制備磷酸鎂水泥試樣，氯鹽選擇六水氯化鎂(MgCl2 · 6H20)，根據(jù)第二種使用方法，按照氯化鎂質(zhì)量/水質(zhì)量=0. 14，將六水氯化鎂和水混合攪拌成均勻澄清溶液，密封靜置待用。稱取氧化鎂(595g)和磷酸二氫鉀粉末(405g)混合均勻，加入上述配制的緩凝劑(198g),攪拌Imin,制備成均勻的磷酸鎂水泥凈衆(zhòng)。一部分燒注到3Omm*3Omm*3Omm的模具中，放入溫度為20±2°C,相對濕度60±5%的環(huán)境中自然養(yǎng)護；另一部分衆(zhòng)體進行凝結(jié)時間測試試驗。凝結(jié)時間測試試驗參照GB/T1346-2001《水泥標準稠度用水量凝結(jié)時間安定性檢驗方法》，抗壓強度測試根據(jù)GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》。試驗結(jié)果為加入該氯鹽緩凝劑的磷酸鎂水泥凈漿的初凝時間為6min，終凝時間為 13min, 3h 強度為 25. 4MPa, Id 強度為 39. 7MPa。實施例3 利用本發(fā)明提供緩凝劑制備磷酸鎂水泥試樣，氯鹽選擇氯化鉀(KC1)，根據(jù)第三種使用方法，按照氯化鉀質(zhì)量/氯化鎂質(zhì)量/磷酸二氫鉀質(zhì)量=0. 05 1:0. 68的比例,將三種粉末混合攪拌均勻，然后加入占氧化鎂和磷酸二氫鉀質(zhì)量之和O. 17的水，攪拌lmin，制備成均勻的磷酸鎂水泥凈漿。一部分澆注到30mm*30mm*30mm的模具中，放入溫度為20±2°C，相對濕度60±5%的環(huán)境中自然養(yǎng)護；令一部分漿體進行凝結(jié)時間測試試驗。凝結(jié)時間測試試驗參照GB/T1346-2001《水泥標準稠度用水量凝結(jié)時間安定性檢驗方法》，抗壓強度測試根據(jù)GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》。試驗結(jié)果加入該氯鹽緩凝劑的磷酸鎂水泥凈漿的初凝時間為7min，終凝時間為13min, 3h 強度為 21. 32MPa, Id 強度為 31. 42MPa。本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和 范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適用于快凝快硬磷酸鎂水泥體系的緩凝劑，其特征在于，該緩凝劑由一種或幾種氯鹽復(fù)合組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于快凝快硬磷酸鎂水泥體系的緩凝劑，其特征在于所述的氯鹽包括六水氯化鎂MgCl2 ·6Η20、氯化鈉NaCl、氯化鉀KCl、氯化鈣CaCl2、氯化銅CuCl2、氯化鐵FeCl3、氯化亞鐵FeCl2、氯化鋇BaCl2、四丁基氯化銨C16H36CIN,且不局限于上述氯鹽。
3.—種如權(quán)利要求I所述的適用于快凝快硬磷酸鎂水泥體系的緩凝劑的使用方法，其特征在于所述的緩凝劑第一種用法是現(xiàn)配溶液，根據(jù)實際施工要求，在施工前采用本發(fā)明緩凝劑與水配制成均勻澄清溶液，溶液質(zhì)量濃度保持在5%-40%，然后直接用于磷酸鎂水泥體系中。
4.一種如權(quán)利要求I所述的適用于快凝快硬磷酸鎂水泥體系的緩凝劑的使用方法，其特征在于所述的緩凝劑第二種用法是預(yù)配溶液，根據(jù)實際施工要求，采用本發(fā)明緩凝劑與水配制成均勻澄清溶液，溶液質(zhì)量濃度保持在5%-40%，密封靜置,然后用于磷酸鎂水泥體系中。
5.一種如權(quán)利要求I所述的適用于快凝快硬磷酸鎂水泥體系的緩凝劑的使用方法，其特征在于所述的緩凝劑第三種用法是現(xiàn)拌改性磷酸鎂水泥，根據(jù)實際施工要求，在施工前，采用本發(fā)明緩凝劑，以固態(tài)粉末形式摻加到磷酸鎂水泥中，緩凝劑摻量與氧化鎂質(zhì)量比在2%-20%，混合均勻，然后加水使用。
6.一種如權(quán)利要求I所述的適用于快凝快硬磷酸鎂水泥體系的緩凝劑的使用方法，其特征在于所述的緩凝劑第四種用法是預(yù)拌改性磷酸鎂水泥，在生產(chǎn)磷酸鎂水泥時，將本發(fā)明緩凝劑與氧化鎂和磷酸鹽一起混合均勻，緩凝劑摻量與氧化鎂質(zhì)量比在2%-20%，制備成改性的磷酸鎂水泥，然后直接加水使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于快凝快硬磷酸鎂水泥體系的緩凝劑及其使用方法，該緩凝劑由一種或幾種氯鹽復(fù)合組成，其使用方法有四種第一種，現(xiàn)配溶液；第二種，預(yù)配溶液；第三種，現(xiàn)拌改性磷酸鎂水泥；第四種，預(yù)拌改性磷酸鎂水泥。這四種使用方法用于制備磷酸鎂水泥修復(fù)材料時操作簡單、快捷，且不同的緩凝劑具有不同的效果，改變了磷酸鎂體系長期使用固體緩凝劑的現(xiàn)狀。本發(fā)明緩凝劑緩凝效果優(yōu)良，一方面，該緩凝劑不但能在常溫下大大延長磷酸鎂修復(fù)體系的凝結(jié)時間，而且在高溫環(huán)境中仍有很強的緩凝作用；另一方面，該緩凝劑不僅能保證磷酸鎂水泥試樣的早期強度，還在一定程度上提高其后期強度。
文檔編號C04B28/34GK102923986SQ20121048664
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者陳惠蘇, 郭巖巖, 鮑步傳, 周忠, 劉琳 申請人:東南大學(xué)