本发明涉及混凝土修补技术领域，具体是一种基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料及其施工工艺。
背景技术：
混凝土裂缝是由于混凝土结构由于内外因素的作用而产生的物理结构变化，而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。混凝土裂缝最常见处理方法是用树脂处理、水泥砂浆修补。
采用环氧树脂处理方法有：低压灌注法、注浆法和凿槽填补法。存在成本高、易老化使用寿命短、施工时对人体有危害、施工工艺复杂、成本高等缺点；当裂缝是活动的、有渗漏的、不能干透的或者裂缝数量极多时，通常不宜采用树脂灌注法。
采用水泥砂浆处理混凝土裂缝，存在新旧材料结合面粘结强度低，结构的整体性能会减弱，需要较长的养护时间，施工工序较为复杂等问题。
因此，寻找一种凝结时间短、耐久性好、耐磨性高、不需要较长的养护时间，能适用于各种混凝土裂缝，且能够解决现有技术中的成本高、易老化使用寿命短、施工时对人体有危害、施工工艺复杂、新旧材料结合面粘结强度低，结构的整体性能会减弱，需要较长的养护时间等问题的混凝土裂缝修补材料是当务之急。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料及其施工工艺。
一种基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料，由以下组分组成：
优选的，所述磷酸一铵，是养份(以N和P2O5总量计)≧58％，细度为60-400目的磷酸一铵。此时磷酸一铵的纯度较高，细度较为适中，粘接性也较好，所得产品的硬度及耐磨性较好。
优选的，所述氧化镁是细度为80-400目的重烧氧化镁。重烧镁是指菱镁矿在1800℃煅烧时，二氧化碳完全逸出，氧化镁形成方镁石致密块体，称重烧镁(又称烧结镁砂)，这种重烧镁密度高于3.4g/cm3，结晶好，具有很高的耐火度。其主要成分为氧化镁，选用天然特级菱镁矿石经浮选提纯、轻烧、细磨、高压压球、超高温油竖窑煅烧而成。氧化镁是碱性氧化物,具有碱性氧化物的通性，属于胶凝材料。此时重烧氧化镁的纯度较高，细度较为适中，粘接性也较好。
优选的，所述硼砂或硼酸是细度为60-400目的工业级硼砂或硼酸。此时硼砂或硼酸的纯度较高，细度也较为适中，缓凝效果较好。
优选的，所述掺合料是由Ⅱ级及以上粉煤灰、偏高岭土、石英砂等混合后得到。进一步优选的，所述偏高岭土是在大于800℃的煅烧温度下煅烧，细度为800-1600目的偏高岭土。此时偏高岭土的纯度均较高，细度较为适中，偏高岭土中含有高活性的铝组分并参与反应对磷镁材料进行改性的效果较好。优选的，所述外加剂，是减水剂。进一步优选的，所述减水剂是粉状的高效减水剂。减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。高效减水剂是在混凝土坍落度基本相同的条件下能大幅度减少拌合水量的外加剂，减水率可达20％以上。
优选的，所述骨料是粒径0-4.75mm的精品砂。进一步优选的，所述精品砂是通过筛分、整形和除尘工序后的砂石，级配满足中砂标准、粒形为多棱体、含粉量不超标。此精品砂是砂石在加工过程中通过了筛分、整形和除尘等工序，使砂石的级配满足质量标准，砂石骨料粒型呈立方多棱体，能有效降低空隙率，增加堆积密度和抗压强度，可降低原料的用量。
所述的基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料的施工工艺，包括如下步骤：
(1)凿槽：在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，并用高压风对凹槽进行清扫或用清水清洗凹槽；
(2)拌料：在特定的生产场内将磷酸一铵、氧化镁、硼砂或硼酸、外加剂、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为220±40mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
优选的，所述在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为20-50mm，深度为20-60mm，形状为V形或U形。
优选的，所述在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，是用混凝土墙壁开槽机进行开槽。
优选的，所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。混凝土墙壁开槽机是一种实用型电动工具，一般由主机和副机组成，主机主要负责开槽工作，副机是专用吸尘器，用来吸收灰尘。
优选的，所述灌浆，是在不做界面处理的条件下，进行灌浆。磷镁材料粘接性好，凝结时间短，干缩率低，不需要做界面处理就可直接灌浆，能节省施工时间及成本。
本发明配制的基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料具有凝结时间短(10-25min)、早期抗压强度高(3h可达到30MPa)、抗折强度高(3h大于5MPa，3d大于9MPa)、粘结强度高(3h大于3.5MPa)、干缩率低(小于2×10-4)、耐久性好(与结构混凝土同寿命)等特点，能够解决现有技术中的成本高、易老化使用寿命短(一般为10年)、施工时对人体有危害、施工工艺复杂、新旧材料结合面粘结强度低、结构的整体性减弱、需要较长的养护时间等问题。
与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：
本发明的基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料，选用了高密度氧化镁与磷酸一铵，磷酸一铵与氧化镁反应速率快于同类型的磷酸一钾、磷酸一钠，采用磷酸一铵制备的强度更高，氧化镁28-60％、磷酸一铵7-25％，氧化镁过量，保证磷酸盐组分完全反应彻底，未反应完的氧化镁颗粒，其自身强度高，作为骨料，产生微集料效应，进一步提高磷镁材料的强度，氧化镁颗粒细度在80～400目之间效果最优。工作性同时保证高强度。采用减水剂，提高磷镁材料的流动度，减低用水量，改善磷镁材料工作性同时保证高强度。缓凝剂采用最有缓凝效果的硼砂或硼酸，通过调整掺量，调整磷镁材料的凝固时间，在推荐使用范围内效果最好，且对强度负面影响小。采用具有反应活性粉煤灰和偏高岭土，粉煤灰呈现圆球状，起到填充微观空隙，同时提高磷镁材料工作性，使得磷镁材料与基体混凝土之间的密实度提高，界面粘结更紧密；并且粉煤灰、偏高岭土中的活性铝组分与磷镁材料中的磷酸盐和氧化镁之间发生反应，提高磷镁材料耐高温性能，特别是偏高岭土中活性铝组分多，偏高岭土细度采用800～1600目之间，活性高，也避免过高细度对工作性不利影响。采用通过筛分、整形后的精品砂，整形后的精品砂降低了砂子颗粒的棱角，进一步提高了磷镁材料施工性能。
本发明的基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料，通过将磷酸一铵、氧化镁、硼砂或硼酸、外加剂、掺合料、骨料按照特定比例混合后得到，并在对混凝土裂缝的修补过程中不需要进行界面处理，本发明配制的基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料具有凝结时间短(10-25min)、早期抗压强度高(3h可达到30MP)、抗折强度高(3h大于5MP，3d大于9MP)、粘结强度高(3h大于3.5MP)、干缩率低(小于2×10-4)、耐久性好(与结构混凝土同寿命)等特点，能够解决现有技术中的成本、易老化使用寿命短(一般为10年)、施工时对人体有危害、施工工艺复杂、新旧材料结合面粘结强度低、结构的整体性减弱、需要较长的养护时间等问题。同时本发明的技术还可以消化目前产能严重过剩的磷酸一铵，提高磷酸一铵的附加值。
附图说明
图1是本发明的基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料的施工工艺示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料A：
所述磷酸一铵，是养份72％，细度为200目的磷酸一铵。
所述氧化镁是细度为200目的重烧氧化镁。
所述硼砂是细度为200目的工业级硼砂。
所述掺合料是由Ⅱ级及以上粉煤灰、偏高岭土、石英砂以等重量比混合后得到。所述偏高岭土是在850℃的煅烧温度下煅烧，细度为1200目的偏高岭土。
所述外加剂，是粉状的高效减水剂，具体是聚羧酸类高性能减水剂。
所述骨料是粒径0-4.75mm的精品砂，通过筛分、整形和除尘工序后的砂石，级配满足中砂标准、粒形为多棱体、含粉量不超标。
基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料B：
所述磷酸一铵，是养份72％，细度为200目的磷酸一铵。
所述氧化镁是细度为200目的重烧氧化镁。
所述硼砂是细度为200目的工业级硼砂。
所述掺合料是由Ⅱ级及以上粉煤灰、偏高岭土、石英砂以等重量比混合后得到。所述偏高岭土是在850℃的煅烧温度下煅烧，细度为1200目的偏高岭土。
所述骨料是粒径0-4.75mm的精品砂，通过筛分、整形和除尘工序后的砂石，级配满足中砂标准、粒形为多棱体、含粉量不超标。
基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料C：
所述磷酸一铵，是养份70％，细度为200目的磷酸一铵。
所述氧化镁是细度为200目的重烧氧化镁。
所述硼砂是细度为200目的工业级硼砂。
所述掺合料是由Ⅱ级及以上粉煤灰、偏高岭土、石英砂以等重量比混合后得到。所述偏高岭土是在850℃的煅烧温度下煅烧，细度为1200目的偏高岭土。
所述外加剂，是粉状的高效减水剂，具体是聚羧酸类高性能减水剂。
基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料D：
所述磷酸一铵，是养份60％，细度为200目的磷酸一铵。
所述氧化镁是细度为200目的重烧氧化镁。
所述硼砂是细度为200目的工业级硼砂。
所述掺合料是由Ⅱ级及以上粉煤灰、偏高岭土、石英砂以等重量比混合后得到。所述偏高岭土是在900℃的煅烧温度下煅烧，细度为1200目的偏高岭土。
所述外加剂，是粉状的高效减水剂，具体是聚羧酸类高性能减水剂。
所述骨料是粒径0-4.75mm的精品砂，通过筛分、整形和除尘工序后的砂石，级配满足中砂标准、粒形为多棱体、含粉量不超标。
基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料E：
所述磷酸一铵，是养份58％，细度为60目的磷酸一铵。
所述氧化镁是细度为80目的重烧氧化镁。
所述硼砂或硼酸是细度为60目的工业级硼砂。
所述掺合料是在800℃的煅烧温度下煅烧，细度为800目的偏高岭土。
所述外加剂，是粉状的高效减水剂，具体是聚羧酸类高性能减水剂。
所述骨料是粒径0-4.75mm的精品砂。所述精品砂是通过筛分、整形和除尘工序后的砂石，级配满足中砂标准、粒形为多棱体、含粉量不超标。
基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料F：
所述磷酸一铵，是72％，细度为400目的磷酸一铵。
所述氧化镁是细度为400目的重烧氧化镁。
所述硼酸是细度为400目的工业级硼酸。
所述掺合料是在900℃的煅烧温度下煅烧，细度为1600目的偏高岭土。
所述外加剂，是粉状的高效减水剂，具体是聚羧酸类高性能减水剂。
所述骨料是粒径0-4.75mm的精品砂。所述精品砂是通过筛分、整形和除尘工序后的砂石，级配满足中砂标准、粒形为多棱体、含粉量不超标。
基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料G：
所述磷酸一铵，是养份58％，细度为200目的磷酸一铵。
所述氧化镁是细度为200目的重烧氧化镁。
所述硼砂是细度为200目的工业级硼砂。
所述掺合料是由Ⅱ级及以上粉煤灰、石英砂以等重量比混合后得到。
所述外加剂，是粉状的高效减水剂，具体是聚羧酸类高性能减水剂。
所述骨料是粒径0-4.75mm的精品砂，通过筛分、整形和除尘工序后的砂石，级配满足中砂标准、粒形为多棱体、含粉量不超标。
实施例1
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为35mm，深度为40mm，形状为V形，并用高压风对凹槽进行清扫；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料A的磷酸一铵、氧化镁、硼砂、外加剂、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为220mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
实施例2
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为20mm，深度为20mm，形状为U形，并用高压风对凹槽进行清扫；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料A的磷酸一铵、氧化镁、硼砂、外加剂、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为180mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
实施例3
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为50mm，深度为60mm，形状为V形，并用高压风对凹槽进行清扫；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料A的磷酸一铵、氧化镁、硼砂、外加剂、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为260mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
实施例4
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为35mm，深度为40mm，形状为V形，并用清水清洗凹槽；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料A的磷酸一铵、氧化镁、硼砂、外加剂、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为220mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
实施例5
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为35mm，深度为40mm，形状为V形，并用高压风对凹槽进行清扫；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料B的磷酸一铵、氧化镁、硼砂或硼酸、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为220mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
实施例6
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为35mm，深度为40mm，形状为V形，并用高压风对凹槽进行清扫；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料C的磷酸一铵、氧化镁、硼砂、外加剂、掺合料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为220mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
实施例7
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为35mm，深度为40mm，形状为V形，并用高压风对凹槽进行清扫；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料D的磷酸一铵、氧化镁、硼砂、外加剂、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为220mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
实施例8
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为35mm，深度为40mm，形状为V形，并用高压风对凹槽进行清扫；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料E的磷酸一铵、氧化镁、硼砂、外加剂、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为220mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
实施例9
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为35mm，深度为40mm，形状为V形，并用高压风对凹槽进行清扫；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料F的磷酸一铵、氧化镁、硼酸、外加剂、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为220mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
实施例10
(1)凿槽：用混凝土墙壁开槽机在开裂混凝土结构面上沿裂缝剔凿凹槽，开槽宽度为35mm，深度为40mm，形状为V形，并用高压风对凹槽进行清扫；
(2)拌料：在特定的生产场内将基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料G的磷酸一铵、氧化镁、硼砂、外加剂、掺合料、骨料等原材料，由计量系统按一定的比例计量，通过混合搅拌系统制备成磷镁基干混材料，包装后运至现场，然后取所需用量的磷镁基干混材料放入搅拌桶内，向桶内加入规定水量确保流动度为220mm，搅拌均匀；
(3)灌浆：在不做界面处理的条件下，将加水搅拌好的材料灌入凹槽内，压实、抹平、清光；
(4)养护：待灌入的材料初凝后，用塑料薄膜覆盖保湿养护，并保护其不受外力挤压；
(5)投用：从灌浆开始计时，3h后可以对行人放行，3d后可以正常使用。
所述搅拌，是用手持电动搅拌器进行搅拌。
使用实施例1-10与环氧树脂、水泥砂浆对同样大小的混凝土缝隙进行处理，然后进行对比：
对比可知，本发明的基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料，凝结时间短、早期抗压强度高、抗折强度高、界面外拉强度高，并且在施工完成后养护3h可以对行人放行，3d后可以正常使用，大大的缩短了施工工期。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。