一种磷酸镁水泥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种磷酸镁水泥及该水泥的制备方法。
【背景技术】
[0002] 磷酸镁水泥，是一种快凝快硬、早期强度高、低温凝结速度快的水硬性胶凝材料， 其与旧混凝土的黏结强度较高，加上磷酸镁水泥耐磨性能和抗冻性能较好，该水泥主要适 用于高速公路、机场跑道、市政干道等需要快速修补的领域。
[0003] 快速硬化是磷酸镁水泥的优势，特别适合于抢修工程，但同时也正是由于水化速 率过快，不仅影响材料的成型，而且强度也受到影响，因此，磷酸镁水泥的水化时间和强度 需要达到一个平衡，既要满足快速施工的需求，也要使得材料利用成型，且强度较高。
[0004] 申请号为201410117477. 8的专利文献"一种磷酸镁水泥基复合材料"，公开了一 种磷酸镁水泥材料，目前国内众多学者对磷酸镁水泥的性能有较为详细的研宄，而磷酸镁 水泥凝结时间非常快速不利于大范围的施工要求，并且磷酸镁水泥耐水性较差。本发明的 磷酸镁水泥基复合材料特点在于：在磷酸镁水泥中加入硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥，使得 这种磷酸镁水泥基复合材料的凝结时间增长，耐水性也在一定程度上得到改善。由此可知， 该技术方案是将多种水泥熟料结合在一起使用，以降低磷酸镁水泥凝结时间，同时保证其 强度，提高其耐水性。但是，由于不同的水泥的性质并不相同，降低磷酸镁水泥的凝结时间， 也会影响磷酸镁水泥快硬快强的特点，其强度会受到影响，而且由于磷酸盐和氧化镁含量 的降低，其优良的耐磨性能也随之降低，因此，该方案不是改进磷酸镁水泥的理想方案。
[0005] 申请号为201180072272. 7的专利文献"缓释磷酸水泥"，公开了一种磷酸镁水泥， 该混合物包括：至少部分包覆在用于改变所述水泥浇注件凝固时间的添加剂中的MgO颗 粒；选择用以提供经验化学式为MMgP〇4 ? 6H20的粘结剂产品的磷酸盐或磷酸；以及一种选 自（a)CaSi03,（b)MgSi03,（c)Si02,（d)粉煤灰，（e)海砂，以及（f)以上各项的任何组合的 集料相。对MgO颗粒的包覆提供了对改变凝固时间的较好控制，以及水泥凝固后较好的物 理性质。在此还公开了制造该混合物和用该混合物制备水泥浇注件的方法。由此可知，该 方案是对MgO进行包覆，以控制其凝固时间，然而，首先是制备较为复杂，其次，MgO包覆后 其水化机制受到影响，那么也会对其强度受到影响，因此该方案是顾此失彼的方案，也不甚 理想。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提 供一种磷酸镁水泥及其制备方法。
[0007] 本发明的技术方案：一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分： (1) 磷酸镁水泥熟料65. 0%-80. 0% ; (2) 镁渣 5. 0%-10. 0% ; (3) 纳米氧化铝2. 0%-5. 0% ; (4) 氮化硅 2. 0%-5. 0% ; (5) 粉煤灰 5. 0%-10. 0% ; (6) 缓凝剂 2. 0%-5. 0% ; (7) 石膏 2. 5%-5. 0%。
[0008] 作为优选，所述缓凝剂为硼砂。
[0009] 作为优选，所述氮化娃的质量含量为2. 5%_3. 5%。
[0010] 作为优选，所述石膏为脱硫石膏。
[0011] 一种磷酸镁水泥的制备方法，制备步骤如下： (1) 备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分； (2) 粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80-150um; (3) 预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀； (4) 粉磨：将步骤（3)得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为20-50um，即得到磷酸镁 水泥。
[0012] 作为优选，步骤（4)中磷酸镁水泥的平均粒径为20-30um。
[0013] 有益效果：磷酸镁水泥的性能，是依赖于磷酸盐和氧化镁的水化机制，在没有缓凝 剂存在的情况下，磷酸镁水泥的凝结速度非常之快，以致导致材料的可塑性受到影响，不利 于材料成型，因此，需要控制磷酸镁水泥凝结时间，同时保证强度。为此，本发明添加了矿物 掺合料和缓凝剂。在磷酸镁水泥水化过程中，磷酸盐和氧化镁的含量比值或影响水化的速 率和强度，本发明提供的镁渣，可在一定程度上调整上述比例，同时配合缓凝剂的使用，可 有效的控制磷酸镁水泥的初凝时间，使凝结时间控制在30min-4h范围内。同时，为避免强 度下降，加入纳米级的氧化铝，有效提高其硬化之后的强度，因此，本发明提供的磷酸镁水 泥，其具有凝结速度可调，可塑性较强的特点，同时凝结早期的强度和长期强度均较高，克 服了磷酸镁水泥长期强度降低的缺陷，是一种有效改善磷酸镁水泥使用前景的方式。
【具体实施方式】
[0014] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0015] 实施例1 : 一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分： (1) 磷酸镁水泥熟料65.0%; (2) 镁渣 10.0%; (3) 纳米氧化铝4. 0% ; (4) 氮化硅5. 0% ; (5) 粉煤灰10.0%; (6) 缓凝剂硼砂3. 0% ; (7) 脱硫石膏3. 0%。
[0016] 根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下： (1)备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分； (2) 粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为120um; (3) 预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀； (4) 粉磨：将步骤（3)得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为50um，即得到磷酸镁水 泥。
[0017] 实施例2: 一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分： (1) 磷酸镁水泥熟料80.0%; (2) 镁渣 5.0%; (3) 纳米氧化铝2.0%; (4) 氮化硅2. 0% ; (5) 粉煤灰5.0%; (6) 缓凝剂硼砂2. 0% ; (7) 脱硫石膏4%。
[0018] 根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下： (1) 备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分； (2) 粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为120um; (3) 预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀； (4) 粉磨：将步骤（3)得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为50um，即得到磷酸镁水 泥。
[0019] 实施例3: 一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分： (1) 磷酸镁水泥熟料75.0%; (2) 镁渣 5.0%; (3) 纳米氧化铝5.0%; (4) 氮化硅3. 0% ; (5) 粉煤灰6.0%; (6) 缓凝剂硼砂3. 0% ; (7) 脱硫石膏3. 0%。
[0020] 根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下： (1) 备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分； (2) 粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为lOOum; (3) 预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀； (4) 粉磨：将步骤（3)得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为30um，即得到磷酸镁水 泥。
[0021] 实施例4: 一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分： (1) 磷酸镁水泥熟料70.0%; (2) 镁渣 7.0%; (3) 纳米氧化铝3.0%; (4) 氮化硅3. 0% ; (5) 粉煤灰8.0%; (6) 缓凝剂硼砂4. 0% ; (7) 脱硫石膏5. 0%。
[0022] 根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下： (1) 备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分； (2) 粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80um; (3) 预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀； (4) 粉磨：将步骤（3)得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为30um，即得到磷酸镁水 泥。
[0023] 实施例5 : 一种磷酸镁水泥，包括以下质量百分比的各个组分： (1) 磷酸镁水泥熟料70.0%; (2) 镁渣 8.0%; (3) 纳米氧化铝4% ; (4) 氮化硅3. 0% ; (5) 粉煤灰6.0%; (6) 缓凝剂硼砂5. 0% ; (7) 脱硫石膏4. 0%。
[0024] 根据本发明提供的制备方法制备磷酸镁水泥，制备步骤如下： (1) 备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分； (2) 粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80um; (3) 预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀； (4) 粉磨：将步骤（3)得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为20um，即得到磷酸镁水 泥。
[0025] 将上述【具体实施方式】提供的磷酸镁水泥作为实验组;根据申请号为201410117477. 8 的专利文献"一种磷酸镁水泥基复合材料"公开的技术方案制备磷酸镁水泥，为对照组；将 实验组和对照组分别进行性能测试。
[0026] (1)凝结时间 对实施例1-5和对照组的磷酸镁水泥进行水泥凝结时间测试，结果如下表1所示： 表1磷酸镁水泥的凝结时间测定(单位：min)
【主权项】
1. 一种磷酸镁水泥，其特征在于，包括以下质量百分比的各个组分： (1) 磷酸镁水泥熟料65. 0%-80. 0% ; (2) 镁渣 5. 0%-10. 0% ; (3) 纳米氧化铝2. 0%-5. 0% ; (4) 氮化硅 2. 0%-5. 0% ; (5) 粉煤灰 5. 0%-10. 0% ; (6) 缓凝剂 2. 0%-5. 0% ; (7) 石膏 2. 5%-5. 0%。
2. 根据权利要求1所述的磷酸镁水泥，其特征在于：所述缓凝剂为硼砂。
3. 根据权利要求1所述的磷酸镁水泥，其特征在于：所述氮化硅的质量含量为 2. 5%-3. 5%〇
4. 根据权利要求1所述的磷酸镁水泥，其特征在于：所述石膏为脱硫石膏。
5. -种根据权利要求1所述的磷酸镁水泥的制备方法，其特征在于，制备步骤如下： (1) 备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分； (2) 粉碎：将镁渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为80-150um; (3) 预混：将各个组分混合在一起，搅拌均匀； (4) 粉磨：将步骤（3)得到的粉状材料进行粉磨，至平均粒径为20-50um，即得到磷酸镁 水泥。
6. 根据权利要求5所述的磷酸镁水泥的制备方法，其特征在于：步骤（4)中磷酸镁水泥 的平均粒径为20-30um。
【专利摘要】一种磷酸镁水泥及其制备方法，涉及建筑材料领域，包括以下质量百分比的各个组分：（1）磷酸镁水泥熟料65.0%-80.0%；（2）镁渣5.0%-10.0%；（3）纳米氧化铝2.0%-5.0%；（4）氮化硅2.0%-5.0%；（5）粉煤灰5.0%-10.0%；（6）缓凝剂2.0%-5.0%；（7）石膏2.5%-5.0%。该磷酸镁水泥的制备方法，包括：（1）备料；（2）粉碎；（3）预混；（4）粉磨。本发明提供的磷酸镁水泥，具有凝结速度可调，可塑性较强的特点，同时凝结早期的强度和长期强度均较高，克服了磷酸镁水泥长期强度降低的缺陷，是一种有效改善磷酸镁水泥使用前景的方式。
【IPC分类】C04B12-02
【公开号】CN104761167
【申请号】CN201510125360
【发明人】计慷
【申请人】苏州市德莱尔建材科技有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月23日