本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种磷铝酸盐水泥基快速修补材料及其制备方法。
背景技术：
水泥混凝土自开发以来一直是建筑工程领域最重要的结构材料，应用广泛。然而，受负载、温度应力等因素影响，混凝土结构物通常会被破坏，尤其是道路、桥梁、大坝等结构物的畅通特别是自然灾害后的畅通对社会经济效益和国防建设具有巨大影响。对这些混凝土结构物受破坏部分进行快速修补显得极其重要。快速修补材料按组成特点分为快硬水泥类、快硬混凝土类、快硬外加剂类。在现有快速修补材料中硫铝酸盐和磷铝酸盐水泥基材料因为凝结时间短、早期强度高等优良性能而备受青睐。
硫铝酸盐水泥的使用通常会造成混凝土结构物后期强度发展缓慢甚至倒缩。针对这个问题，一般采用的方法有：将硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复合，用矿物掺合料取代部分水泥，添加纤维、涂料、橡胶等高分子材料。尽管这些方法能够在一定程度上增加硫铝酸盐水泥的后期强度，但同时带来了凝结时间缓慢，早期强度变小，耐久性变差等缺点。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种磷铝酸盐水泥基快速修补材料及其制备方法，该修补材料具有凝结速度快、粘结性好、早期及后期强度高、微膨胀与普通混凝土匹配性好且耐久性良好等优点。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种磷铝酸盐水泥基快速修补材料，按重量百分比计，其原料组成如下：
按上述方案，所述磷铝酸盐水泥使用前经粉磨过200目筛。
按上述方案，所述矿物掺合料为粉煤灰、磨细矿粉或硅灰中的一种或几种复合，其中粉煤灰为Ⅱ级或Ⅲ级粉煤灰；磨细矿粉比表面积为5000-6000cm2/g；硅灰粒径为0.3-1.0μm。
按上述方案，所述稳定剂为钠基膨润土或非离子型纤维素醚中的一种或二者的混合物。
优选的是，所述非离子型纤维素醚为羟丙基甲基纤维素。
按上述方案，所述减水剂为萘系减水剂、聚羧酸系减水剂或聚酰胺系减水剂中的一种或多种的混合物。
按上述方案，所述膨胀剂为氧化镁。
按上述方案，所述复合早强剂为无机硅酸盐、无机碳酸盐、甲酸盐中的一种或二种与三乙醇胺按质量比1：1复合得到。
优选的是，所述无机硅酸盐为硅酸钠；所述无机碳酸盐为碳酸锂；所述甲酸盐为甲酸钙。
本发明还提供上述磷铝酸盐水泥基快速修补材料的制备方法，其步骤如下：将磷铝酸盐水泥、矿物掺合料、稳定剂、减水剂、膨胀剂、复合早强剂按比例混合均匀即得到磷铝酸盐水泥基快速修补材料。
以及上述磷铝酸盐水泥基快速修补材料的使用方法：向磷铝酸盐水泥基快速修补材料中加入水，水料比为0.25-0.35:1，搅拌均匀后进行施工。
本发明的有益效果在于：本发明提供的磷铝酸盐水泥基快速修补材料具有操作方便(流动度达295-325mm)、凝结速度快(初凝时间19-23min，终凝时间34-39min)、粘结性好、早期及后期强度高(1小时抗压强度达33.7-41.8MPa，1d抗压强度达45.9-53.4MPa，28d抗压强度达54.8-62.8MPa)、微膨胀与普通混凝土匹配性好(1d自由膨胀率为0.04-0.09％)且耐久性良好等优点，可应用于各混凝土建筑材料的快速修补。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例所用磷铝酸盐水泥使用前经粉磨过200目筛。
实施例1
磷铝酸盐水泥基快速修补材料原料组分及质量比：磷铝酸盐水泥97％，HPMC(羟丙基甲基纤维素)0.5％，聚羧酸高效减水剂(武汉华轩高新技术有限公司生产)0.3％，氧化镁0.8％，硅酸钠0.7％，三乙醇胺0.7％。将上述原料混合均匀即得到磷铝酸盐水泥基快速修补材料。
向本实施例所得磷铝酸盐水泥基快速修补材料中加入水，水料比0.25:1，均匀搅拌后进行施工。
经测试，本实施例所得快速修补材料基本性能为：初凝时间20min，终凝时间38min，流动度295mm，1d自由膨胀率为0.04％，1小时抗压强度41.8MPa，1d抗压强度53.4MPa，28d抗压强度62.8MPa。
实施例2
磷铝酸盐水泥基快速修补材料原料组分及质量比：磷铝酸盐水泥81％，矿粉(比表面积5000cm2/g)10％，钠基膨润土5％，萘系减水剂(武汉华轩高新技术有限公司生产FDN减水剂)0.8％，氧化镁1.2％，甲酸钙1.0％，三乙醇胺1.0％。将上述原料混合均匀即得到磷铝酸盐水泥基快速修补材料。
向本实施例所得磷铝酸盐水泥基快速修补材料中加入水，水料比0.25:1，均匀搅拌后进行施工。
经测试，本实施例所得快速修补材料基本性能为：初凝时间23min，终凝时间34min，流动度315mm，1d自由膨胀率为0.08％，1小时抗压强度36.6MPa，1d抗压强度46.8MPa，28d抗压强度57.2MPa。
实施例3
磷铝酸盐水泥基快速修补材料原料组分及质量比：磷铝酸盐水泥81％，粉煤灰(Ⅲ级粉煤灰)10％，钠基膨润土5％，萘系减水剂(武汉华轩高新技术有限公司生产FDN减水剂)0.8％，氧化镁1.2％，碳酸锂1.0％，三乙醇胺1.0％。将上述原料混合均匀即得到磷铝酸盐水泥基快速修补材料。
向本实施例所得磷铝酸盐水泥基快速修补材料中加入水，水料比0.25:1，均匀搅拌后进行施工。
经测试，本实施例所得快速修补材料基本性能为：初凝时间19min，终凝时间35min，流动度325mm，1d自由膨胀率为0.08％，1小时抗压强度37.2MPa，1d抗压强度47.4MPa，28d抗压强度57.0MPa。
实施例4
磷铝酸盐水泥基快速修补材料原料组分及质量比：磷铝酸盐水泥76％，矿粉(比表面积6000cm2/g)10％，粉煤灰(Ⅱ级粉煤灰)10％，HPMC0.5％，聚羧酸高效减水剂(武汉华轩高新技术有限公司生产)0.3％，氧化镁1.4％，硅酸钠0.9％，三乙醇胺0.9％。将上述原料混合均匀即得到磷铝酸盐水泥基快速修补材料。
向本实施例所得磷铝酸盐水泥基快速修补材料中加入水，水料比0.25:1，均匀搅拌后进行施工。
经测试，本实施例所得快速修补材料基本性能为：初凝时间23min，终凝时间39min，流动度320mm，1d自由膨胀率为0.09％，1小时抗压强度33.7MPa，1d抗压强度45.9MPa，28d抗压强度54.8MPa。
由以上实施例可知本发明提供的磷铝酸盐水泥基快速修补材料1小时抗压强度达到33MPa以上，1d抗压强度也达到45MPa，且上述所有的实施例的28d抗压强度相对于1d抗压强度均有8-11MPa提升，说明修补材料后期强度稳定且有提升，后期强度较前期强度均有提高并不倒缩，材料流动性能好(流动度均达295mm以上，甚至达到了325mm)，实施例中的初凝时间远小于一般的水泥基的修补材料的初凝时间(一般水泥基修补材料初凝时间为50min-1h)，可用于快速抢修。