本发明属于磷酸镁水泥的制备领域，具体涉及一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥。
背景技术：
磷酸镁水泥（magnesiumphosphatecement，mpc）作为一种新型的气硬性胶凝材料，同时兼具化学结合陶瓷的属性，具有一系列传统结构材料无以比拟的性能：凝结硬化迅速、早期强度高、粘结强度高、耐热性和耐磨性良好等优点，被大量应用于水泥混凝土的快速修补领域，如飞机跑道、公路和桥面等。磷酸盐是磷酸镁水泥的主要组分之一，主要为磷酸镁水泥反应提供酸性组分。目前，磷酸镁水泥常用磷酸盐主要有nh4h2po4和kh2po4及两者的复合。也有学者研究用磷酸一氢盐如(nh4)2hpo4、k2hpo4和电解镁砂制备磷酸镁水泥，指出虽然采用磷酸一氢盐较磷酸二氢盐相比，水泥的凝结时间变长，但强度比磷酸二氢盐要低很多，几乎没有强度。
磷酸镁水泥其凝结硬化时间很短，几分钟内就凝结硬化，完全失去工作性能；增大水胶比可以提高其施工性能，但是强度下降很大；增加缓凝剂的掺量，虽然可以延长其凝结时间，有利于工作性能的保持，但同时使其强度下降，特别是小时强度下降很明显。并且磷酸镁水泥的强度在水中会发生大幅度降低，耐水性较差。目前关于改善镁水泥凝结过快及耐水性差的问题还未有较有效的解决方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种凝结时间较长、耐水性好的高强磷酸镁水泥，解决传统镁水泥凝结时间过快、耐水性差的问题，提出采用磷酸一氢盐制备出高强高性能的磷酸钾镁水泥的方法，对于磷酸钾镁水泥的研究与工程实际应用等具有非常重大的意义。
本发明采用如下技术方案：
一种无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥，由烧结氧化镁、磷酸氢二盐、水和硅灰四种原料制成。
所述的无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥，按重量份数计，烧结氧化镁50～70份，磷酸氢二盐10～40份，硅灰10～20份；加水量为烧结氧化镁、硅灰和磷酸氢二盐重量之和的0.14-0.18倍扣除磷酸氢二盐溶于水所释放出的结晶水的量。
将烧结氧化镁与硅灰混合并搅拌均匀后，再加入已事先溶于水的磷酸氢二盐，低速搅拌60s，高速搅拌60s，得到无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥。
所述的低速为：胶砂搅拌机搅拌叶公转60±5r/min，所述的高速为：胶砂搅拌机搅拌叶公转120±10r/min。
本发明配方各组分选择的依据与作用是：传统磷酸镁水泥（mpc）是由烧结氧化镁与酸性磷酸盐、缓凝剂按照一定比例生成的以磷酸盐水化物为粘结相的新型无机胶凝材料。而采用碱性磷酸盐在没有添加缓凝剂的情况下虽然可以显著的增长镁水泥的凝结时间，但其耐久性及力学性能微乎其微，两个月抗压强度仍没超过10mpa，利用碱性磷酸盐制备出高强且性能良好的磷酸镁水泥尚未见到相关研究；硅灰改性的新型磷酸镁水泥凝结时间变长的原因有两个：一方面是碱性磷酸盐使得整个反应体系的ph值升高，从而抑制氧化镁的水解，使体系中mg2+的含量减少；另一方面是硅灰中含有高活性sio2，在体系中会参与反应生成某种类蛇纹石的水化物，因为sio2微粉的颗粒极小，有大量的未键合的氧离子暴露在其表面，它们在反应体系中很容易被吸附于mgo颗粒表面水解的mg2+离子上而形成镁氧硅链，不仅提高了试块的强度，并减少了与mg2+结合的oh-基团。同mg2+结合oh-基团形成h-o-mg-o-h及氢氧硅链相比，水分子减少了。每形成一个镁氧硅链即可减少一个水分子。这就是加入sio2微粉可减弱mgo水化的原因。硅灰作为超细的填料填充在水泥颗粒空隙中，从而起到致密作用，同时硅灰的高火山灰效应参与反应生成的水化产物，同样具有堵塞毛孔的作用，提高其抗渗性从而提高耐水性。
本发明配方的显著优点在于：
（1）本产品配方为磷酸镁水泥利用碱性磷酸盐制备高性能磷酸镁水泥提高可行的设计思路；
（2）本产品新型磷酸镁水泥的耐水性较传统磷酸镁水泥大为提高，水养护两个月后，强度保留率可达到95%以上；
（3）本产品新型磷酸镁水泥的抗压强度较传统磷酸镁水泥大为提高，28d强度在100mpa以上；
（4）本产品新型磷酸镁水泥无需添加缓凝剂，初凝时间不低于30min。
具体实施方式
高耐水性磷酸镁水泥由烧结氧化镁、磷酸氢二盐、硅灰和水组成。按重量份数计，烧结氧化镁50～70份，磷酸氢二盐10～40份，硅灰10～20份；加水量为烧结氧化镁、硅灰和磷酸氢二盐重量之和的0.14-0.18倍扣除磷酸氢二盐溶于水所释放出的结晶水的量。
具体投料工艺：将烧结氧化镁与硅灰依次倒入净浆搅拌机中干拌3min，搅拌均匀后，再加入已事先溶于水的磷酸氢二盐溶液，以60±5r/min的转速搅拌60s，再以120±10r/min的转速搅拌60s，得到无需缓凝剂的高耐水性磷酸镁水泥净浆。
实施例1
依次称量20重量份磷酸氢二钾（k2hpo4·3h2o），60重量份烧结氧化镁，14重量份硅灰，将烧结氧化镁与硅灰依次倒入净浆搅拌机中干拌3min，搅拌均匀后，再加入已事先溶于水的磷酸氢二钾溶液，其中用水量为上述粉料总质量（烧结氧化镁、磷酸氢二钾、硅灰）的0.16倍扣除磷酸氢二钾（k2hpo4·3h2o）溶于水所释放出的结晶水的量，以60r/min的转速搅拌60s，再以120r/min的转速搅拌60s，得到均匀且流动性良好的水泥净浆。
采用维卡仪测其初凝时间为36min，终凝时间为47min。
上述胶凝材料成型尺寸为40mm×40mm×160mm，试件3h后脱模，室内空气自然养护至相应龄期后，在液压万能试验机上以0.5～1.0mpa/min的加载速率测定抗压强度，测试结果如表1所示。
表1硅灰改性新型磷酸钾镁水泥抗压强度
实施例2
依次称量15重量份磷酸氢二钾（k2hpo4·3h2o），60重量份烧结氧化镁，13.2重量份硅灰，将烧结氧化镁与硅灰依次倒入净浆搅拌机中干拌3min，搅拌均匀后，再加入已事先溶于水的磷酸氢二钾溶液，其中用水量为上述粉料总质量（烧结氧化镁、磷酸氢二钾、硅灰）的0.14倍扣除磷酸氢二钾（k2hpo4·3h2o）溶于水所释放出的结晶水的量，以65r/min的转速搅拌60s，再以130r/min的转速搅拌60s，得到均匀且流动性良好的水泥净浆。
采用维卡仪测其初凝时间为40min，终凝时间为49min。
上述胶凝材料成型尺寸为40mm×40mm×160mm，试件3h后脱模，室内空气自然养护至相应龄期后，在液压万能试验机上以0.5~1.0mpa/min的加载速率测定抗压强度，测试结果如表2所示。
表2硅灰改性新型磷酸钾镁水泥抗压强度
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。