本發(fā)明屬于磷酸鎂水泥的制備領(lǐng)域，具體涉及一種無需緩凝劑的高耐水性磷酸鎂水泥。
背景技術(shù)：
磷酸鎂水泥（magnesiumphosphatecement，mpc）作為一種新型的氣硬性膠凝材料，同時兼具化學(xué)結(jié)合陶瓷的屬性，具有一系列傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料無以比擬的性能：凝結(jié)硬化迅速、早期強度高、粘結(jié)強度高、耐熱性和耐磨性良好等優(yōu)點，被大量應(yīng)用于水泥混凝土的快速修補領(lǐng)域，如飛機跑道、公路和橋面等。磷酸鹽是磷酸鎂水泥的主要組分之一，主要為磷酸鎂水泥反應(yīng)提供酸性組分。目前，磷酸鎂水泥常用磷酸鹽主要有nh4h2po4和kh2po4及兩者的復(fù)合。也有學(xué)者研究用磷酸一氫鹽如(nh4)2hpo4、k2hpo4和電解鎂砂制備磷酸鎂水泥，指出雖然采用磷酸一氫鹽較磷酸二氫鹽相比，水泥的凝結(jié)時間變長，但強度比磷酸二氫鹽要低很多，幾乎沒有強度。
磷酸鎂水泥其凝結(jié)硬化時間很短，幾分鐘內(nèi)就凝結(jié)硬化，完全失去工作性能；增大水膠比可以提高其施工性能，但是強度下降很大；增加緩凝劑的摻量，雖然可以延長其凝結(jié)時間，有利于工作性能的保持，但同時使其強度下降，特別是小時強度下降很明顯。并且磷酸鎂水泥的強度在水中會發(fā)生大幅度降低，耐水性較差。目前關(guān)于改善鎂水泥凝結(jié)過快及耐水性差的問題還未有較有效的解決方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種凝結(jié)時間較長、耐水性好的高強磷酸鎂水泥，解決傳統(tǒng)鎂水泥凝結(jié)時間過快、耐水性差的問題，提出采用磷酸一氫鹽制備出高強高性能的磷酸鉀鎂水泥的方法，對于磷酸鉀鎂水泥的研究與工程實際應(yīng)用等具有非常重大的意義。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種無需緩凝劑的高耐水性磷酸鎂水泥，由燒結(jié)氧化鎂、磷酸氫二鹽、水和硅灰四種原料制成。
所述的無需緩凝劑的高耐水性磷酸鎂水泥，按重量份數(shù)計，燒結(jié)氧化鎂50～70份，磷酸氫二鹽10～40份，硅灰10～20份；加水量為燒結(jié)氧化鎂、硅灰和磷酸氫二鹽重量之和的0.14-0.18倍扣除磷酸氫二鹽溶于水所釋放出的結(jié)晶水的量。
將燒結(jié)氧化鎂與硅灰混合并攪拌均勻后，再加入已事先溶于水的磷酸氫二鹽，低速攪拌60s，高速攪拌60s，得到無需緩凝劑的高耐水性磷酸鎂水泥。
所述的低速為：膠砂攪拌機攪拌葉公轉(zhuǎn)60±5r/min，所述的高速為：膠砂攪拌機攪拌葉公轉(zhuǎn)120±10r/min。
本發(fā)明配方各組分選擇的依據(jù)與作用是：傳統(tǒng)磷酸鎂水泥（mpc）是由燒結(jié)氧化鎂與酸性磷酸鹽、緩凝劑按照一定比例生成的以磷酸鹽水化物為粘結(jié)相的新型無機膠凝材料。而采用堿性磷酸鹽在沒有添加緩凝劑的情況下雖然可以顯著的增長鎂水泥的凝結(jié)時間，但其耐久性及力學(xué)性能微乎其微，兩個月抗壓強度仍沒超過10mpa，利用堿性磷酸鹽制備出高強且性能良好的磷酸鎂水泥尚未見到相關(guān)研究；硅灰改性的新型磷酸鎂水泥凝結(jié)時間變長的原因有兩個：一方面是堿性磷酸鹽使得整個反應(yīng)體系的ph值升高，從而抑制氧化鎂的水解，使體系中mg2+的含量減少；另一方面是硅灰中含有高活性sio2，在體系中會參與反應(yīng)生成某種類蛇紋石的水化物，因為sio2微粉的顆粒極小，有大量的未鍵合的氧離子暴露在其表面，它們在反應(yīng)體系中很容易被吸附于mgo顆粒表面水解的mg2+離子上而形成鎂氧硅鏈，不僅提高了試塊的強度，并減少了與mg2+結(jié)合的oh-基團。同mg2+結(jié)合oh-基團形成h-o-mg-o-h及氫氧硅鏈相比，水分子減少了。每形成一個鎂氧硅鏈即可減少一個水分子。這就是加入sio2微粉可減弱mgo水化的原因。硅灰作為超細的填料填充在水泥顆?？障吨?，從而起到致密作用，同時硅灰的高火山灰效應(yīng)參與反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物，同樣具有堵塞毛孔的作用，提高其抗?jié)B性從而提高耐水性。
本發(fā)明配方的顯著優(yōu)點在于：
（1）本產(chǎn)品配方為磷酸鎂水泥利用堿性磷酸鹽制備高性能磷酸鎂水泥提高可行的設(shè)計思路；
（2）本產(chǎn)品新型磷酸鎂水泥的耐水性較傳統(tǒng)磷酸鎂水泥大為提高，水養(yǎng)護兩個月后，強度保留率可達到95%以上；
（3）本產(chǎn)品新型磷酸鎂水泥的抗壓強度較傳統(tǒng)磷酸鎂水泥大為提高，28d強度在100mpa以上；
（4）本產(chǎn)品新型磷酸鎂水泥無需添加緩凝劑，初凝時間不低于30min。
具體實施方式
高耐水性磷酸鎂水泥由燒結(jié)氧化鎂、磷酸氫二鹽、硅灰和水組成。按重量份數(shù)計，燒結(jié)氧化鎂50～70份，磷酸氫二鹽10～40份，硅灰10～20份；加水量為燒結(jié)氧化鎂、硅灰和磷酸氫二鹽重量之和的0.14-0.18倍扣除磷酸氫二鹽溶于水所釋放出的結(jié)晶水的量。
具體投料工藝：將燒結(jié)氧化鎂與硅灰依次倒入凈漿攪拌機中干拌3min，攪拌均勻后，再加入已事先溶于水的磷酸氫二鹽溶液，以60±5r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60s，再以120±10r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60s，得到無需緩凝劑的高耐水性磷酸鎂水泥凈漿。
實施例1
依次稱量20重量份磷酸氫二鉀（k2hpo4·3h2o），60重量份燒結(jié)氧化鎂，14重量份硅灰，將燒結(jié)氧化鎂與硅灰依次倒入凈漿攪拌機中干拌3min，攪拌均勻后，再加入已事先溶于水的磷酸氫二鉀溶液，其中用水量為上述粉料總質(zhì)量（燒結(jié)氧化鎂、磷酸氫二鉀、硅灰）的0.16倍扣除磷酸氫二鉀（k2hpo4·3h2o）溶于水所釋放出的結(jié)晶水的量，以60r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60s，再以120r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60s，得到均勻且流動性良好的水泥凈漿。
采用維卡儀測其初凝時間為36min，終凝時間為47min。
上述膠凝材料成型尺寸為40mm×40mm×160mm，試件3h后脫模，室內(nèi)空氣自然養(yǎng)護至相應(yīng)齡期后，在液壓萬能試驗機上以0.5～1.0mpa/min的加載速率測定抗壓強度，測試結(jié)果如表1所示。
表1硅灰改性新型磷酸鉀鎂水泥抗壓強度
實施例2
依次稱量15重量份磷酸氫二鉀（k2hpo4·3h2o），60重量份燒結(jié)氧化鎂，13.2重量份硅灰，將燒結(jié)氧化鎂與硅灰依次倒入凈漿攪拌機中干拌3min，攪拌均勻后，再加入已事先溶于水的磷酸氫二鉀溶液，其中用水量為上述粉料總質(zhì)量（燒結(jié)氧化鎂、磷酸氫二鉀、硅灰）的0.14倍扣除磷酸氫二鉀（k2hpo4·3h2o）溶于水所釋放出的結(jié)晶水的量，以65r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60s，再以130r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60s，得到均勻且流動性良好的水泥凈漿。
采用維卡儀測其初凝時間為40min，終凝時間為49min。
上述膠凝材料成型尺寸為40mm×40mm×160mm，試件3h后脫模，室內(nèi)空氣自然養(yǎng)護至相應(yīng)齡期后，在液壓萬能試驗機上以0.5~1.0mpa/min的加載速率測定抗壓強度，測試結(jié)果如表2所示。
表2硅灰改性新型磷酸鉀鎂水泥抗壓強度
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。