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一種耐水性磷酸鎂水泥及其應(yīng)用

文檔序號(hào):8276057閱讀:1570來源:國(guó)知局
一種耐水性磷酸鎂水泥及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐水性的磷酸鎂水泥,尤其是一種能保證其在水環(huán)境中強(qiáng)度的早 強(qiáng)型水泥及其應(yīng)用。 (二)
【背景技術(shù)】
[0002] 耐水性磷酸鎂水泥是一種能夠在水中隨著齡期增加強(qiáng)度,長(zhǎng)期耐久性得到保證的 材料。現(xiàn)有的磷酸鎂水泥(MPC)與普通硅酸鹽水泥相比,具有低溫凝結(jié)快、黏結(jié)強(qiáng)度高、干 縮小、耐磨性和抗凍性良好等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)發(fā)現(xiàn),水養(yǎng)條件下或者潮濕環(huán)境下,磷酸鎂水泥強(qiáng) 度發(fā)展緩慢甚至發(fā)生了一定程度的強(qiáng)度倒縮,體積穩(wěn)定性明顯降低,足見其耐水性亦差,很 難滿足海工或水工建設(shè)日益多樣化的需求等。如果處于潮濕或者降雨較多地區(qū),勢(shì)必會(huì)對(duì) 其耐久性產(chǎn)生影響,這在一定程度上影響了它的廣泛應(yīng)用。由此可見,有必要提供一種耐水 性磷酸鎂水泥,既能快速提高自身早期強(qiáng)度,又能維持長(zhǎng)期強(qiáng)度,降低滲透性,也能改善耐 水性,為提高磷酸鎂水泥的耐久性創(chuàng)造有利條件。
[0003] 另一方面,在航道、輸水河道的清淤和港口新建、擴(kuò)建等海洋工程中,通常在含水 豐富且潮濕的環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生大量的疏浚淤泥,而使用現(xiàn)有的普通硅酸鹽水泥處理淤泥,會(huì) 因固化淤泥早期強(qiáng)度低使淤泥處理時(shí)間長(zhǎng),從而需設(shè)置大量陸地儲(chǔ)泥場(chǎng)。因此,有必要提供 一種耐水性磷酸鎂水泥,能夠提高固化淤泥的早期強(qiáng)度,從而縮短淤泥的處理時(shí)間和占地 面積。 (三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種耐水性磷酸鎂水泥,以使水泥本身長(zhǎng)期強(qiáng)度得到保證, 滲透性低,水中強(qiáng)度損失少,耐水性提高。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006] 一種耐水性磷酸鎂水泥,所述的耐水性磷酸鎂水泥包括下列組分:重?zé)趸V、磷 酸鹽、礦渣,其中,所述重?zé)趸V中的鎂元素與磷酸鹽中的磷元素的物質(zhì)的量之比為4? 5:1,所述礦澄的質(zhì)量含量基于磷酸鎂水泥(Magnesium Phosphate Cement,MPC)的總質(zhì)量 為10%?30% ;所述礦渣為鐵礦石經(jīng)過選礦或冶煉后的殘?jiān)?,礦渣中含有大量玻璃體和少 量晶體,所含玻璃體和晶體的主要物相為石英(Si0 2)、硅酸二鈣(C2S)和硅酸鈣(CS)等。
[0007] 進(jìn)一步,本發(fā)明所述的耐水性磷酸鎂水泥的組分還包括緩凝劑,所述緩凝劑的質(zhì) 量含量為重?zé)趸V質(zhì)量的5%?10%。
[0008] 優(yōu)選的,本發(fā)明所述的耐水性磷酸鎂水泥由下列組分組成:重?zé)趸V、磷酸鹽、 礦渣、緩凝劑,其中,所述重?zé)趸V中的鎂元素與磷酸鹽中的磷元素的物質(zhì)的量之比為 4?5 :1,所述礦渣的質(zhì)量含量基于磷酸鎂水泥(MPC)的總質(zhì)量為10%?30%,所述緩凝劑 的質(zhì)量含量為重?zé)趸V質(zhì)量的5%?10%。
[0009] 本發(fā)明所述的重?zé)趸V是由輕質(zhì)碳酸鎂經(jīng)過1500?1700°C高溫煅燒而成的, 目數(shù)為100?200,純度為92?96%,比表面積為2200?3800cm 2/g。
[0010] 本發(fā)明所述的礦渣經(jīng)粉磨1?3h,比表面積為3600?4500cm2/g。
[0011] 優(yōu)選所述的磷酸鹽為磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸氫二鉀中的一種 或兩種以上任意比例的化合物。
[0012] 優(yōu)選所述的緩凝劑為硼酸或硼砂,或兩者任意比例的混合物。
[0013] 本發(fā)明所述的耐水性磷酸鎂水泥可用于處理重金屬污染的土壤,所述的應(yīng)用方法 為:將所述耐水性磷酸鎂水泥的各組分混合均勻,加入水?dāng)嚢栊纬伤嗌皾{,將所得水泥砂 漿噴灑在污染的土壤上對(duì)其中的重金屬等有害物質(zhì)進(jìn)行固化;所述水的加入質(zhì)量為耐水性 磷酸鎂水泥總質(zhì)量的10%?18% (水量在該范圍時(shí),水泥能與水拌合均勻、充分反應(yīng),并使 水泥有效發(fā)揮其早強(qiáng)特性和耐水性);所述耐水性磷酸鎂水泥的摻入質(zhì)量為污染土壤質(zhì)量 的 15%?20%。
[0014] 將本發(fā)明所述的耐水性磷酸鎂水泥應(yīng)用于河道疏浚淤泥中,能夠快速提高其強(qiáng) 度,從而可以使疏浚淤泥土用于其他工程,減少了其占地時(shí)間。具體應(yīng)用方法與上述應(yīng)用于 污染土壤的方法相同。
[0015] 本發(fā)明所述的耐水性磷酸鎂水泥還可用于原地處理地基土,圍海造陸,道路、橋 梁、機(jī)場(chǎng)跑道的快速修補(bǔ),海洋工程及軍事?lián)屝?。?yīng)用時(shí),將所述的耐水性磷酸鎂水泥加水 制備成水泥砂漿,將水泥砂漿直接噴灑在地基,淤泥上對(duì)其進(jìn)行固化處理,所述水泥砂漿的 制備方法為:將耐水性磷酸鎂水泥的各組分混合均勻,加入水?dāng)嚢杓葱纬伤嗌皾{,所述水 的加入質(zhì)量為耐水性磷酸鎂水泥總質(zhì)量的10 %?18%。
[0016] 下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的原理進(jìn)行闡釋。
[0017] 本發(fā)明的技術(shù)方案,需要重點(diǎn)解決的問題在于:重?zé)趸V與磷酸鹽混合后,加 入一定量的水,會(huì)不斷發(fā)生酸堿中和反應(yīng),產(chǎn)生水化產(chǎn)物,此水化產(chǎn)物形成的膠凝顆粒是 水泥本身的強(qiáng)度來源,同時(shí)填充水泥顆粒間的孔隙。如磷酸鹽以磷酸二氫鉀為例,則兩 者反應(yīng)產(chǎn)生的主要水化產(chǎn)物為K型鳥糞石(MgKP0 4 ? 6H20),但是此水化產(chǎn)物在遇水或潮 濕環(huán)境下,磷酸鎂水泥漿體表面的磷酸鹽首先被溶蝕,在溶液中形成酸性環(huán)境,進(jìn)而導(dǎo)致 MgKP0 4 ? 6H20 (MKP)晶體和凝膠部分溶解,在漿體表面和內(nèi)部形成孔隙和裂紋,致使結(jié)構(gòu)致 密度下降、孔隙率增大,氧化鎂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,從而導(dǎo)致磷酸鎂水泥強(qiáng)度倒縮。
[0018] 本發(fā)明的技術(shù)方案,之所以能改善磷酸鎂水泥的耐水性,防止水泥自身后期強(qiáng)度 的倒縮與體積穩(wěn)定性的降低,是由于在原先磷酸鎂水泥的基礎(chǔ)上,摻加一定量的礦渣粉,有 利于抑制磷酸鹽溶出,防止水泥出現(xiàn)大量的孔隙,可相對(duì)提高水泥砂漿的強(qiáng)度。并且礦渣的 摻加對(duì)MPC養(yǎng)護(hù)溶液的pH值有一定的提高,使得水泥保持在堿性溶液環(huán)境下,而礦渣的摻 加對(duì)于抑制MKP的溶解也有一定的作用,能保證大量的MKP核生成,從而有利于MPC在水中 的強(qiáng)度有一定的保證,不會(huì)下降得過多。后期通過分析SEM圖譜發(fā)現(xiàn)土體孔隙減少,結(jié)構(gòu)較 為致密,顯著提高了水泥自身的強(qiáng)度。
[0019] 所述的水泥中,當(dāng)磷酸鹽以磷
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