一種改善磷酸鉀鎂水泥基材料水穩(wěn)定性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種新型建筑材料，尤其是一種新型憐酸鹽水泥基材料，特別是一種 改善憐酸鐘儀水泥基材料水穩(wěn)定性的方法，屬于±木工程用材技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 憐酸儀水泥（MPC)是由死燒氧化儀、可溶性憐酸鹽和外加劑等按照一定比例，在 酸性條件下通過酸堿化學(xué)反應(yīng)及物理作用生成的W憐酸鹽為黏結(jié)相的無機(jī)膠凝材料；該類 材料在常溫下通過化學(xué)鍵結(jié)合，具備了娃酸鹽類膠凝材料和陶瓷材料的主要優(yōu)點(diǎn)，即低溫 固化、高早強(qiáng)、高體積穩(wěn)定性、粘結(jié)性強(qiáng)、硬化體偏中性、與普通娃酸鹽水泥混凝±的熱性能 匹配好等特點(diǎn)。上述優(yōu)點(diǎn)使MPC基材料成為混凝±結(jié)構(gòu)最理想的修補(bǔ)加固材料之一。在MPC 基材料的配制技術(shù)中，水穩(wěn)定性的控制是關(guān)鍵技術(shù)之一。已有將不同結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（水化齡期 不同）的MPC基材料試件浸入水中或置于100 %濕度的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，證實(shí)MPC基材料硬化體 的質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失嚴(yán)重。分析原因：MPC基材料凝結(jié)硬化快、水化熱早期集中釋放，導(dǎo) 致其主要水化產(chǎn)物結(jié)晶體的不均衡發(fā)展且在硬化體內(nèi)產(chǎn)生許多微裂紋，導(dǎo)致未成熟水化產(chǎn) 物的生存且使硬化體孔隙增加；當(dāng)處于水環(huán)境時(shí)，水從裂縫和孔隙滲入MPC基材料試件內(nèi) 部，憐酸鹽首先被溶蝕，在溶液中形成酸性環(huán)境，進(jìn)而導(dǎo)致主要水化產(chǎn)物MgKP〇4? 6&0 (MKP) 晶體和凝膠部分溶解，產(chǎn)生大量孔隙和裂紋，也使未成熟水化產(chǎn)物吸水生成大量膨脹性的 針狀MKP結(jié)晶，造成試件開裂。上述作用使MPC基材料硬化體結(jié)構(gòu)致密度下降、孔隙率增大， MgO顆粒表面和間隙起膠結(jié)作用的水化產(chǎn)物逐漸減少，結(jié)構(gòu)疏松，最終導(dǎo)致MPC基材料硬化 體的強(qiáng)度下降。已有多種改善MPC基材料水穩(wěn)定性的嘗試，如滲有機(jī)添加劑纖維素、HEA防 水劑和聚合物乳液，無機(jī)添加劑娃溶膠、水玻璃、鐵鹽和侶鹽，無機(jī)礦物滲合料粉煤灰、娃灰 等。上述措施或者會(huì)降低MPC基材料的早期和后期強(qiáng)度、或者對(duì)MPC基材料水穩(wěn)定性的改 善效果有限。材料的水穩(wěn)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 穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的是：針對(duì)憐酸儀水泥基材料凝結(jié)快、水化熱早期集中釋放、早期水養(yǎng)護(hù) 強(qiáng)度損失嚴(yán)重、已有改性措施改善水穩(wěn)定性效果有限且會(huì)降低硬化體的強(qiáng)度等問題，提供 了一種改善憐酸鐘儀水泥（MKPC)基材料早期水穩(wěn)定性（成型Id后水養(yǎng)護(hù)）的方法，本方 法制備的憐酸鐘儀水泥基材料凝結(jié)時(shí)間可控、水化熱分階段釋放、自然養(yǎng)護(hù)硬化體強(qiáng)度高 和早期水養(yǎng)護(hù)硬化體強(qiáng)度損失小，該發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、使用方便、節(jié)能環(huán)保、成本較低。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種改善憐酸鐘儀水泥基材料水穩(wěn)定性的方法，其特征在 于包括W下步驟： 陽〇化]步驟一：取死燒氧化儀粉作為堿性組份，憐酸二氨鐘作為酸性組份，并滲入復(fù)合緩 凝劑，配制成憐酸鐘儀水泥，其中，所述死燒氧化儀粉、憐酸二氨鐘和復(fù)合緩凝劑的質(zhì)量比 依次為60~75 :25~40 :7~12 ;
[0006] 步驟二：取所述步驟一制得的憐酸鐘儀水泥、娃灰和石灰石粉，配制成憐酸鐘儀水 泥基材料粉料，其中，所述憐酸鐘儀水泥、娃灰和石灰石粉的質(zhì)量比依次為90~95 :3~8 : 2~5。
[0007] 步驟立：取所述步驟二制得的憐酸鐘儀水泥基材料粉料，外滲硫酸亞鐵和水，制成 無骨料的憐酸鐘儀水泥基材料漿體，其中，所述憐酸鐘儀水泥基材料粉料、硫酸亞鐵和水的 質(zhì)量比依次為100 :〇. 25~0. 5 :9~12 ; 陽00引或者
[0009] 取所述步驟二制得的憐酸鐘儀水泥基材料粉料，外滲硫酸亞鐵、細(xì)骨料和水，制成 含細(xì)骨料的憐酸鐘儀水泥基材料漿體，其中，所述憐酸鐘儀水泥基材料粉料、硫酸亞鐵、細(xì) 骨料和水的質(zhì)量比依次為100 :〇. 25~0. 5 :125~150 :12~15。
[0010] 本發(fā)明在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括W下優(yōu)選方案：
[0011] 在所述步驟一中，所述復(fù)合緩凝劑由四棚酸鋼、十二水合憐酸氨二鋼和無機(jī)氯鹽 組成。
[0012] 在所述步驟一中，所述死燒氧化儀粉中MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 90%，死燒氧化儀粉的 比表面積為180~210m2/kg。
[0013] 在所述步驟一中，所述憐酸二氨鐘為工業(yè)級(jí)憐酸二氨鐘，該憐酸二氨鐘的主粒度 為 40/350 ~60/245 目 /ym。
[0014] 在所述步驟二中，所述娃灰中Si化的質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 75%，所述娃灰的比表面積為 20000 ~28000m2/kg。
[0015] 在所述步驟二中，所述石灰石粉中化C〇3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 90%，所述石灰石粉的主粒 度為 200/48 ~300/75 目 /ym。
[0016] 在所述步驟=中，所述硫酸亞鐵為工業(yè)級(jí)硫酸亞鐵。
[0017] 在所述步驟=中，所述細(xì)骨料由1/3~1/2普通河砂和1/2~2/3石灰石砂組成。
[0018] 一種采用上述方法制備而成的高性能憐酸鐘儀水泥砂漿。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0020] 1、本發(fā)明通過合理調(diào)節(jié)復(fù)合緩凝劑的組成結(jié)構(gòu)和滲量，可調(diào)控憐酸鐘儀水泥基材 料的凝結(jié)時(shí)間在20~60min，水化熱分階段釋放，包括誘導(dǎo)前期、誘導(dǎo)期、加速期、減速期和 穩(wěn)定期，解決了憐酸鐘儀水泥基材料凝結(jié)快和施工可操作性差等問題；再通過調(diào)節(jié)憐酸鐘 儀水泥的堿酸組份比例、降低酸組份含量，使其硬化體的抗壓強(qiáng)度提高10%~20%、90d水 養(yǎng)護(hù)剩余抗壓強(qiáng)度提高5 %~8 %。
[0021] 2、本發(fā)明通過滲入適量的娃灰、石灰石粉，改善憐酸鐘儀水泥基材料的礦物粉料 級(jí)配，使憐酸鐘儀水泥基材料的同稠度水膠比較未滲娃灰、石灰石粉的憐酸鐘儀水泥降低 0. 02~0. 04,使憐酸鐘儀水泥基材料硬化體的Id抗壓強(qiáng)度提高20~30 %、90d水養(yǎng)護(hù)剩 余強(qiáng)度率提高5~10%。
[0022] 3、本發(fā)明通過滲適量化學(xué)添加劑硫酸亞鐵，提高憐酸鐘儀水泥的早期水化程度， 使憐酸鐘儀水泥基材料硬化體的Id抗壓強(qiáng)度較未滲硫酸亞鐵的憐酸鐘儀水泥基材料硬化 體提高10~20%、90d水養(yǎng)護(hù)剩余強(qiáng)度率提高5~10%。
[0023] 4、本發(fā)明制備的憐酸鐘儀水泥基材料，初凝時(shí)間在20~60min，水化熱分階段 釋放；無骨料的憐酸鐘儀水泥基材料硬化體的Id抗折強(qiáng)度為7~9MPa、抗壓強(qiáng)度為50~ 65MPa;90d抗折強(qiáng)度為10~12MPa、抗壓強(qiáng)度為80~95MPa;成型Id后浸水養(yǎng)護(hù)90d抗折 強(qiáng)度剩余率為95~115%、抗壓強(qiáng)度剩余率為90~110%。含細(xì)骨料的憐酸鐘儀水泥基材 料硬化體的Id抗折強(qiáng)度為8~1IMPa、抗壓強(qiáng)度為55~65MPa;90d抗折強(qiáng)度為9~12MPa， 抗壓強(qiáng)度為60~75MPa;成型Id后浸水養(yǎng)護(hù)90d抗折強(qiáng)度剩余率為85~100%、抗壓強(qiáng)度 剩余率為90~110%。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0025] 圖1是本發(fā)明早期水穩(wěn)定性高的憐酸鐘儀水泥基材料的制備工藝流程。根據(jù)圖1 的工藝過程可將早期水穩(wěn)定性高的憐酸鐘儀水泥基材料的制備分為=個(gè)階段：第一階段為 凝結(jié)時(shí)間可控、堿酸組份比例匹配的憐酸鐘儀水泥的制備，第二階段為級(jí)配合理的憐酸鐘 儀水泥基材料粉料的制備，第=階段為早期強(qiáng)度和水穩(wěn)定性高的憐酸鐘儀水泥基材料漿體 的制備； 陽0%]圖2是實(shí)施例一中憐酸鐘儀水泥漿體、滲礦物滲合料（娃灰和石灰石粉）憐酸鐘 儀水泥基材料漿體、滲礦物滲合料（娃灰和石灰石粉）和化學(xué)添加劑（硫酸亞鐵）的憐酸 鐘儀水泥基材料漿體的初始水化溫度變化曲線圖；
[0027] 圖3是實(shí)施例一中憐酸鐘儀水泥（不同堿酸組份比）漿體、滲礦物滲合料（娃灰 和石灰石粉）的憐酸鐘儀水泥基材料漿體、滲礦物滲合料（娃灰和石灰石粉）和化學(xué)添加 劑（硫酸亞鐵）的憐酸鐘儀水泥基材料漿體的Id和90d自然養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度、90d水養(yǎng)護(hù)抗 壓強(qiáng)度和90d水養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度剩余率；
[0028] 圖4為憐酸鐘儀水泥凈漿自然養(yǎng)護(hù)90d的硬化體樣品SEM圖；
[0029] 圖5為憐酸鐘儀水泥凈漿水養(yǎng)護(hù)90d的硬化體樣品SEM圖；
[0030] 圖6為實(shí)施例一制備的憐酸鐘儀水泥基材料自然養(yǎng)護(hù)90d的硬化體樣品SEM圖；
[0031] 圖7為本實(shí)施例一制備的憐酸鐘儀水泥基材料水養(yǎng)護(hù)90d的硬化體樣品SEM圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0032] W下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，運(yùn)些實(shí)施例是用于說明 本發(fā)明而并非限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可W根據(jù)具體施工單位的條件 做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。 W33] 實(shí)施例一
[0034] 步驟一：取75質(zhì)量份死燒氧化儀粉和25質(zhì)量份憐酸二氨鐘，外滲10質(zhì)量份復(fù)合 緩凝劑，配制凝結(jié)時(shí)間大于30min的憐酸鐘儀水泥。所述復(fù)合緩凝劑由四棚酸鋼、十二水合 憐酸氨二鋼和無機(jī)氯鹽組成，復(fù)合緩凝劑中各成分質(zhì)量比依次為，四棚酸鋼：十二水合憐酸 氨二鋼：無機(jī)氯鹽=1 :4 :2。
[0035] 在該步驟一中，所述死燒氧化儀粉、憐酸二氨鐘和復(fù)合緩凝劑的質(zhì)量比并非必須 是75 :25 :10。發(fā)明人經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，為了達(dá)到發(fā)明目的，所述死燒氧化儀粉、憐酸二氨鐘 和復(fù)合緩凝劑的質(zhì)量比最好在60~75 :25~40 :7~12的范圍內(nèi)。
[0036] 在該步驟一中，所述死燒氧化儀粉中MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選> 90%，死燒氧化儀粉 的比表面積優(yōu)選為180~210m2/kg。所述憐酸二氨鐘一般采用工業(yè)級(jí)憐酸二氨鐘，該憐酸 二氨鐘的主粒度優(yōu)選為40/350~60/245目/ym，"目/ym"為數(shù)值"40/350~60/245"后 面的計(jì)量單位。
[0037] 步驟二：取所述步驟一制得的憐酸鐘儀水泥90質(zhì)量份、娃灰5質(zhì)量份、和石灰石粉 5質(zhì)量份，混合制成級(jí)配合理、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低的憐酸鐘儀水泥基材料粉料。
[0038] 在本步驟二中，所述憐酸鐘儀水泥、娃灰和石灰石粉的質(zhì)量比并非必須是90 :5 : 5。發(fā)明人經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，為了達(dá)到發(fā)明目的，所述憐酸鐘儀水泥、娃灰和石灰石粉的質(zhì)量 比最好在90~95 :3~8:2~5范圍內(nèi)。
[0039] 在該步驟二中，所述娃灰中Si〇2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選> 75%，娃灰的比表面積優(yōu)選為 20000~28000m7kg。所述石灰石粉中化C〇3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選> 90%，石灰石粉的主粒度 優(yōu)選為 200/48 ~300/75 目 /ym。 W40] 步驟S:取所述步驟二制得的憐酸鐘儀水泥基材料粉料10