一种改善磷酸钾镁水泥基材料水稳定性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种新型建筑材料，尤其是一种新型憐酸盐水泥基材料，特别是一种 改善憐酸钟儀水泥基材料水稳定性的方法，属于±木工程用材技术领域。
【背景技术】
[0002] 憐酸儀水泥（MPC)是由死烧氧化儀、可溶性憐酸盐和外加剂等按照一定比例，在 酸性条件下通过酸碱化学反应及物理作用生成的W憐酸盐为黏结相的无机胶凝材料；该类 材料在常溫下通过化学键结合，具备了娃酸盐类胶凝材料和陶瓷材料的主要优点，即低溫 固化、高早强、高体积稳定性、粘结性强、硬化体偏中性、与普通娃酸盐水泥混凝±的热性能 匹配好等特点。上述优点使MPC基材料成为混凝±结构最理想的修补加固材料之一。在MPC 基材料的配制技术中，水稳定性的控制是关键技术之一。已有将不同结构强度（水化龄期 不同）的MPC基材料试件浸入水中或置于100 %湿度的环境中养护，证实MPC基材料硬化体 的质量损失和强度损失严重。分析原因：MPC基材料凝结硬化快、水化热早期集中释放，导 致其主要水化产物结晶体的不均衡发展且在硬化体内产生许多微裂纹，导致未成熟水化产 物的生存且使硬化体孔隙增加；当处于水环境时，水从裂缝和孔隙渗入MPC基材料试件内 部，憐酸盐首先被溶蚀，在溶液中形成酸性环境，进而导致主要水化产物MgKP〇4? 6&0 (MKP) 晶体和凝胶部分溶解，产生大量孔隙和裂纹，也使未成熟水化产物吸水生成大量膨胀性的 针状MKP结晶，造成试件开裂。上述作用使MPC基材料硬化体结构致密度下降、孔隙率增大， MgO颗粒表面和间隙起胶结作用的水化产物逐渐减少，结构疏松，最终导致MPC基材料硬化 体的强度下降。已有多种改善MPC基材料水稳定性的尝试，如渗有机添加剂纤维素、HEA防 水剂和聚合物乳液，无机添加剂娃溶胶、水玻璃、铁盐和侣盐，无机矿物渗合料粉煤灰、娃灰 等。上述措施或者会降低MPC基材料的早期和后期强度、或者对MPC基材料水稳定性的改 善效果有限。材料的水稳定性是其耐久性的根本，需要更有效的措施改善MPC基材料的水 稳定性。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是：针对憐酸儀水泥基材料凝结快、水化热早期集中释放、早期水养护 强度损失严重、已有改性措施改善水稳定性效果有限且会降低硬化体的强度等问题，提供 了一种改善憐酸钟儀水泥（MKPC)基材料早期水稳定性（成型Id后水养护）的方法，本方 法制备的憐酸钟儀水泥基材料凝结时间可控、水化热分阶段释放、自然养护硬化体强度高 和早期水养护硬化体强度损失小，该发明制备工艺简单、使用方便、节能环保、成本较低。
[0004] 本发明的技术方案是：一种改善憐酸钟儀水泥基材料水稳定性的方法，其特征在 于包括W下步骤： 阳〇化]步骤一：取死烧氧化儀粉作为碱性组份，憐酸二氨钟作为酸性组份，并渗入复合缓 凝剂，配制成憐酸钟儀水泥，其中，所述死烧氧化儀粉、憐酸二氨钟和复合缓凝剂的质量比 依次为60~75 :25~40 :7~12 ;
[0006] 步骤二：取所述步骤一制得的憐酸钟儀水泥、娃灰和石灰石粉，配制成憐酸钟儀水 泥基材料粉料，其中，所述憐酸钟儀水泥、娃灰和石灰石粉的质量比依次为90~95 :3~8 : 2~5。
[0007] 步骤立：取所述步骤二制得的憐酸钟儀水泥基材料粉料，外渗硫酸亚铁和水，制成 无骨料的憐酸钟儀水泥基材料浆体，其中，所述憐酸钟儀水泥基材料粉料、硫酸亚铁和水的 质量比依次为100 :〇. 25~0. 5 :9~12 ; 阳00引或者
[0009] 取所述步骤二制得的憐酸钟儀水泥基材料粉料，外渗硫酸亚铁、细骨料和水，制成 含细骨料的憐酸钟儀水泥基材料浆体，其中，所述憐酸钟儀水泥基材料粉料、硫酸亚铁、细 骨料和水的质量比依次为100 :〇. 25~0. 5 :125~150 :12~15。
[0010] 本发明在上述技术方案的基础上，还包括W下优选方案：
[0011] 在所述步骤一中，所述复合缓凝剂由四棚酸钢、十二水合憐酸氨二钢和无机氯盐 组成。
[0012] 在所述步骤一中，所述死烧氧化儀粉中MgO的质量分数> 90%，死烧氧化儀粉的 比表面积为180~210m2/kg。
[0013] 在所述步骤一中，所述憐酸二氨钟为工业级憐酸二氨钟，该憐酸二氨钟的主粒度 为 40/350 ~60/245 目 /ym。
[0014] 在所述步骤二中，所述娃灰中Si化的质量分数> 75%，所述娃灰的比表面积为 20000 ~28000m2/kg。
[0015] 在所述步骤二中，所述石灰石粉中化C〇3的质量分数> 90%，所述石灰石粉的主粒 度为 200/48 ~300/75 目 /ym。
[0016] 在所述步骤=中，所述硫酸亚铁为工业级硫酸亚铁。
[0017] 在所述步骤=中，所述细骨料由1/3~1/2普通河砂和1/2~2/3石灰石砂组成。
[0018] 一种采用上述方法制备而成的高性能憐酸钟儀水泥砂浆。
[0019] 本发明的优点是：
[0020] 1、本发明通过合理调节复合缓凝剂的组成结构和渗量，可调控憐酸钟儀水泥基材 料的凝结时间在20~60min，水化热分阶段释放，包括诱导前期、诱导期、加速期、减速期和 稳定期，解决了憐酸钟儀水泥基材料凝结快和施工可操作性差等问题；再通过调节憐酸钟 儀水泥的碱酸组份比例、降低酸组份含量，使其硬化体的抗压强度提高10%~20%、90d水 养护剩余抗压强度提高5 %~8 %。
[0021] 2、本发明通过渗入适量的娃灰、石灰石粉，改善憐酸钟儀水泥基材料的矿物粉料 级配，使憐酸钟儀水泥基材料的同稠度水胶比较未渗娃灰、石灰石粉的憐酸钟儀水泥降低 0. 02~0. 04,使憐酸钟儀水泥基材料硬化体的Id抗压强度提高20~30 %、90d水养护剩 余强度率提高5~10%。
[0022] 3、本发明通过渗适量化学添加剂硫酸亚铁，提高憐酸钟儀水泥的早期水化程度， 使憐酸钟儀水泥基材料硬化体的Id抗压强度较未渗硫酸亚铁的憐酸钟儀水泥基材料硬化 体提高10~20%、90d水养护剩余强度率提高5~10%。
[0023] 4、本发明制备的憐酸钟儀水泥基材料，初凝时间在20~60min，水化热分阶段 释放；无骨料的憐酸钟儀水泥基材料硬化体的Id抗折强度为7~9MPa、抗压强度为50~ 65MPa;90d抗折强度为10~12MPa、抗压强度为80~95MPa;成型Id后浸水养护90d抗折 强度剩余率为95~115%、抗压强度剩余率为90~110%。含细骨料的憐酸钟儀水泥基材 料硬化体的Id抗折强度为8~1IMPa、抗压强度为55~65MPa;90d抗折强度为9~12MPa， 抗压强度为60~75MPa;成型Id后浸水养护90d抗折强度剩余率为85~100%、抗压强度 剩余率为90~110%。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0025] 图1是本发明早期水稳定性高的憐酸钟儀水泥基材料的制备工艺流程。根据图1 的工艺过程可将早期水稳定性高的憐酸钟儀水泥基材料的制备分为=个阶段：第一阶段为 凝结时间可控、碱酸组份比例匹配的憐酸钟儀水泥的制备，第二阶段为级配合理的憐酸钟 儀水泥基材料粉料的制备，第=阶段为早期强度和水稳定性高的憐酸钟儀水泥基材料浆体 的制备； 阳0%]图2是实施例一中憐酸钟儀水泥浆体、渗矿物渗合料（娃灰和石灰石粉）憐酸钟 儀水泥基材料浆体、渗矿物渗合料（娃灰和石灰石粉）和化学添加剂（硫酸亚铁）的憐酸 钟儀水泥基材料浆体的初始水化溫度变化曲线图；
[0027] 图3是实施例一中憐酸钟儀水泥（不同碱酸组份比）浆体、渗矿物渗合料（娃灰 和石灰石粉）的憐酸钟儀水泥基材料浆体、渗矿物渗合料（娃灰和石灰石粉）和化学添加 剂（硫酸亚铁）的憐酸钟儀水泥基材料浆体的Id和90d自然养护抗压强度、90d水养护抗 压强度和90d水养护抗压强度剩余率；
[0028] 图4为憐酸钟儀水泥净浆自然养护90d的硬化体样品SEM图；
[0029] 图5为憐酸钟儀水泥净浆水养护90d的硬化体样品SEM图；
[0030] 图6为实施例一制备的憐酸钟儀水泥基材料自然养护90d的硬化体样品SEM图；
[0031] 图7为本实施例一制备的憐酸钟儀水泥基材料水养护90d的硬化体样品SEM图。
【具体实施方式】：
[0032] W下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，运些实施例是用于说明 本发明而并非限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可W根据具体施工单位的条件 做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。 W33] 实施例一
[0034] 步骤一：取75质量份死烧氧化儀粉和25质量份憐酸二氨钟，外渗10质量份复合 缓凝剂，配制凝结时间大于30min的憐酸钟儀水泥。所述复合缓凝剂由四棚酸钢、十二水合 憐酸氨二钢和无机氯盐组成，复合缓凝剂中各成分质量比依次为，四棚酸钢：十二水合憐酸 氨二钢：无机氯盐=1 :4 :2。
[0035] 在该步骤一中，所述死烧氧化儀粉、憐酸二氨钟和复合缓凝剂的质量比并非必须 是75 :25 :10。发明人经大量实验发现，为了达到发明目的，所述死烧氧化儀粉、憐酸二氨钟 和复合缓凝剂的质量比最好在60~75 :25~40 :7~12的范围内。
[0036] 在该步骤一中，所述死烧氧化儀粉中MgO的质量分数优选> 90%，死烧氧化儀粉 的比表面积优选为180~210m2/kg。所述憐酸二氨钟一般采用工业级憐酸二氨钟，该憐酸 二氨钟的主粒度优选为40/350~60/245目/ym，"目/ym"为数值"40/350~60/245"后 面的计量单位。
[0037] 步骤二：取所述步骤一制得的憐酸钟儀水泥90质量份、娃灰5质量份、和石灰石粉 5质量份，混合制成级配合理、标准稠度用水量低的憐酸钟儀水泥基材料粉料。
[0038] 在本步骤二中，所述憐酸钟儀水泥、娃灰和石灰石粉的质量比并非必须是90 :5 : 5。发明人经大量实验发现，为了达到发明目的，所述憐酸钟儀水泥、娃灰和石灰石粉的质量 比最好在90~95 :3~8:2~5范围内。
[0039] 在该步骤二中，所述娃灰中Si〇2的质量分数优选> 75%，娃灰的比表面积优选为 20000~28000m7kg。所述石灰石粉中化C〇3的质量分数优选> 90%，石灰石粉的主粒度 优选为 200/48 ~300/75 目 /ym。 W40] 步骤S:取所述步骤二制得的憐酸钟儀水泥基材料粉料10