本发明涉及一种磷酸盐水泥缓凝剂及其使用方法，属于磷酸盐水泥外加剂技术领域。
背景技术
磷酸盐水泥(mpc)是由过烧氧化镁和磷酸或酸式磷酸盐及调凝材料按一定比例配制而成。磷酸镁水泥与水混合后发生反应，得到具有高度结晶结构的材料，因而其又被称为“化学结合磷酸镁陶瓷”。mpc具有如下技术性能特点：快速凝结硬化、早期强度高、能在20±5℃的低温环境中凝结硬化、黏结能力强、耐久性优异。20世纪80年代，美国等西方国家就利用磷酸镁水泥快硬高强的特点，把它大量用于机场跑道、桥梁、公路等民用建筑和军事工程的修补和抢修上，以及用作精密铸造的包覆材料、牙水泥和骨黏结剂等方面。磷酸镁水泥的水化反应本质上是一个酸碱中和反应，因而反应迅速并放出大量的热，通常在几分钟内就发生快速凝结，半小时内就产生了一定的强度，其早期强度较高。因此，磷酸镁水泥在低温下也能够迅速凝结。此外，磷酸镁水泥还具有与旧混凝土的黏结性能好、耐磨性好、抗冻性好及干缩小的特点。
在mpc的制备技术中，凝结时间的有效控制是关键。国内外对其已有较多的研究，所采用的方法主要有调节氧化镁的活性和比表面积、控制磷酸盐量、掺加缓凝剂、冷却拌和用水和控制mpc浆体的ph值和氧化镁的溶解等，其中较有效的缓凝技术是加入缓凝剂硼酸盐及氯盐。但是上述缓凝剂的使用效果不是很理想，存在一些问题，如：硼酸盐掺量少时缓凝作用不明显，掺量多时对mpc的后期强度及其耐水性均有不利影响；再如：氯盐掺入后对磷酸盐水泥的强度影响较大，且由于氯离子的存在，如在有钢筋的结构中使用会导致钢筋锈蚀从而影响结构安全。
技术实现要素：
技术问题：本发明目的是提供一种磷酸盐水泥缓凝剂及其使用方法，该缓凝剂能够在不影响工作性能及强度的前提下，在低掺量时有效的延长磷酸盐水泥的凝结时间，且满足施工可操作性要求。
技术方案：本发明提供了一种磷酸盐水泥缓凝剂，该缓凝剂按照质量百分比包括以下组分：
十二水合硫酸铁盐80％～95％
十水合硫酸钠1％～10％
十二水合磷酸三钠1％～10％
上述组分之和为100％。
其中：
所述的磷酸盐水泥缓凝剂为粉末状，其粒径为20～200μm。
所述的十水合硫酸钠为无色单斜晶系结晶性粉末，其纯度≥98.0wt％。
所述的十二水合硫酸铁盐为淡紫色八面体晶体粉末，其纯度≥99.0wt％。
所述的十二水合磷酸三钠为无色或白色的结晶粉末，其纯度≥99.0wt％。
本发明还提供了一种磷酸盐水泥缓凝剂的使用方法，该方法包括以下步骤：
1)按比例将十二水合硫酸铁盐、十水合硫酸钠、十二水合磷酸三钠混合均匀，得到磷酸盐水泥缓凝剂；
2)将磷酸盐水泥缓凝剂掺加到磷酸盐水泥中，均匀混合后加水使用。
其中：
所述的磷酸盐水泥含有氧化镁、磷酸二氢钾和硼砂。
所述的磷酸盐水泥中氧化镁与磷酸二氢钾的质量比为2～3；所述的硼砂质量占磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的5％～10％。
所述的将磷酸盐水泥缓凝剂掺加到磷酸盐水泥中，磷酸盐水泥缓凝剂的质量为磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的2.5％～10％。
所述的将磷酸盐水泥缓凝剂掺加到磷酸盐水泥中，均匀混合后加水使用中，水的质量与氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂和磷酸盐水泥缓凝剂的总质量的比值为0.14～0.30。
有益效果：与现技术相比，本发明具有以下优势：
1)相较于目前已有的有效的缓凝技术，如缓凝剂硼酸盐及氯盐，本发明的磷酸盐缓凝剂能够在不影响工作性能及强度的前提下，在低掺量时有效的延长磷酸盐水泥的凝结时间，且满足施工可操作性要求。
2)相较于氯盐掺入后对磷酸盐水泥的强度影响较大，且由于氯离子的存在，如在有钢筋的结构中使用会导致钢筋锈蚀从而影响结构安全，本发明的磷酸盐缓凝剂不存在氯离子，故能广泛适用于钢筋存在的结构构件。
具体实施方式
本发明公开了一种磷酸盐水泥缓凝剂及其使用方法，所述的磷酸盐水泥缓凝剂具体来说就是一种能够有效延长磷酸盐水泥凝结时间，且不影响其他工作性能及强度的复合外加剂；下面结合实施例进行说明。
实施例1
一种磷酸盐水泥缓凝剂，该缓凝剂按照质量百分比包括以下组分：
十二水合硫酸铁盐95％
十水合硫酸钠4％
十二水合磷酸三钠1％。
其中：
所述的磷酸盐水泥缓凝剂为粉末状，粉末粒径在20～200μm。
十水合硫酸钠为无色单斜晶系结晶性粉末，其纯度≥98.0wt％。
十二水合硫酸铁盐为淡紫色八面体晶体粉末，其纯度≥99.0wt％。
十二水合磷酸三钠为无色或白色的结晶粉末，其纯度≥99.0wt％。
一种磷酸盐水泥缓凝剂的使用方法，包括以下步骤：
1)按比例将十二水合硫酸铁盐、十水合硫酸钠、十二水合磷酸三钠混合均匀，得到磷酸盐水泥缓凝剂；
2)将磷酸盐水泥缓凝剂掺加到磷酸盐水泥中，均匀混合后加水使用。
具体参数比例如表1所示：
表1
表1中：“外加剂掺量/％”为磷酸盐水泥缓凝剂质量占磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的比值；“m：p”为氧化镁与磷酸二氢钾的质量比；“水灰比”为水的质量与氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂及磷酸盐水泥缓凝剂的总质量的比值；“硼砂掺量/％”为硼砂质量占磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的比值；流动度测试参照gb/t50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》；凝结时间和强度测试参照gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》。
实施例2
一种磷酸盐水泥缓凝剂，该缓凝剂按照质量百分比包括以下组分：
十二水合硫酸铁盐80％
十水合硫酸钠10％
十二水合磷酸三钠10％。
其中：
所述的磷酸盐水泥缓凝剂为粉末状，粉末粒径在20～200μm。
十水合硫酸钠为无色单斜晶系结晶性粉末，其纯度≥98.0wt％。
十二水合硫酸铁盐为淡紫色八面体晶体粉末，其纯度≥99.0wt％。
十二水合磷酸三钠为无色或白色的结晶粉末，其纯度≥99.0wt％。
一种磷酸盐水泥缓凝剂的使用方法，包括以下步骤：
1)按比例将十二水合硫酸铁盐、十水合硫酸钠、十二水合磷酸三钠混合均匀，得到磷酸盐水泥缓凝剂；
2)将磷酸盐水泥缓凝剂掺加到磷酸盐水泥中，均匀混合后加水使用。
具体参数比例如表2所示：
表2
表2中：“外加剂掺量/％”为磷酸盐水泥缓凝剂质量占磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的比值；“m：p”为氧化镁与磷酸二氢钾的质量比；“水灰比”为水的质量与氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂及磷酸盐水泥缓凝剂的总质量的比值；“硼砂掺量/％”为硼砂质量占磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的比值；流动度测试参照gb/t50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》；凝结时间和强度测试参照gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》。
实施例3
一种磷酸盐水泥缓凝剂，该缓凝剂按照质量百分比包括以下组分：
十二水合硫酸铁盐90％
十水合硫酸钠5％
十二水合磷酸三钠5％。
其中：
所述的磷酸盐水泥缓凝剂为粉末状，粉末粒径在20～200μm。
十水合硫酸钠为无色单斜晶系结晶性粉末，其纯度≥98.0％wt％。
十二水合硫酸铁盐为淡紫色八面体晶体粉末，其纯度≥99.0％wt％。
十二水合磷酸三钠为无色或白色的结晶粉末，其纯度≥99.0％wt％。
一种磷酸盐水泥缓凝剂的使用方法，包括以下步骤：
1)按比例将十二水合硫酸铁盐、十水合硫酸钠、十二水合磷酸三钠混合均匀，得到磷酸盐水泥缓凝剂；
2)将磷酸盐水泥缓凝剂掺加到磷酸盐水泥中，均匀混合后加水使用。
具体参数比例如表3所示：
表3
表3中：“外加剂掺量/％”为磷酸盐水泥缓凝剂质量占磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的比值；“m：p”为氧化镁与磷酸二氢钾的质量比；“水灰比”为水的质量与氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂及磷酸盐水泥缓凝剂的总质量的比值；“硼砂掺量/％”为硼砂质量占磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的比值；流动度测试参照gb/t50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》；凝结时间和强度测试参照gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》。
实施例4
一种磷酸盐水泥缓凝剂，该缓凝剂按照质量百分比包括以下组分：
十二水合硫酸铁盐89％
十水合硫酸钠1％
十二水合磷酸三钠10％。
其中：
所述的磷酸盐水泥缓凝剂为粉末状，粉末粒径在20～200μm。
十水合硫酸钠为无色单斜晶系结晶性粉末，其纯度≥98.0％wt％。
十二水合硫酸铁盐为淡紫色八面体晶体粉末，其纯度≥99.0％wt％。
十二水合磷酸三钠为无色或白色的结晶粉末，其纯度≥99.0％wt％。
一种磷酸盐水泥缓凝剂的使用方法，包括以下步骤：
1)按比例将十二水合硫酸铁盐、十水合硫酸钠、十二水合磷酸三钠混合均匀，得到磷酸盐水泥缓凝剂；
2)将磷酸盐水泥缓凝剂掺加到磷酸盐水泥中，均匀混合后加水使用。
具体参数比例如表4所示：
表4
表4中：“外加剂掺量/％”为磷酸盐水泥缓凝剂质量占磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的比值；“m：p”为氧化镁与磷酸二氢钾的质量比；“水灰比”为水的质量与氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂及磷酸盐水泥缓凝剂的总质量的比值；“硼砂掺量/％”为硼砂质量占磷酸盐水泥中氧化镁和磷酸二氢钾总质量的比值；流动度测试参照gb/t50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》；凝结时间和强度测试参照gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》。