一种磷酸镁水泥基材料及其制备方法和在制备防水建筑材料中的应用技术

本发明专利技术公开了一种磷酸镁水泥基材料及其制备方法和在制备防水建筑材料中的应用，其原料包括磷酸镁水泥、混凝土集料、助剂、改性组合物，该改性组合物包含卡拉胶、聚合物、水，该改性组合物包含凝胶状态和溶胶状态，该改性组合物在温度变化下能够进行可逆的凝胶状态和溶胶状态之间的转换，当该改性组合物处于凝胶状态时，卡拉胶、聚合物和水共同呈现能够固定水的半固态状态，当该改性组合物处于溶胶状态时，能够释放出水；制备时改性组合物单独制备，然后与其他原料混合制备，该磷酸镁水泥基材料能够在基本不影响混凝土强度的基础上兼具优异的施工可操作性、较好的抗裂性和防水能力，可用于防水建筑材料。可用于防水建筑材料。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸镁水泥基材料及其制备方法和在制备防水建筑材料中的应用


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，具体涉及一种磷酸镁水泥基材料及其制备方法和在制备防水建筑材料中的应用。

技术介绍

[0002]磷酸镁水泥(MPC)是由氧化镁、磷酸盐和缓凝剂等按一定比例混合而成，其与水混合后发生化学反应得到具有高度结晶的材料，因而又被称为“化学结合磷酸镁陶瓷”。其硬化反应是利用了活性氧化镁与可溶性磷酸盐之间在体系中的酸碱中和反应，该反应迅速且放出大量热，通常状况下在几分钟之内就发生快速反应，反应后的产物胶结，未反应的氧化镁与其他填料形成材料结构。与普通的硅酸盐水泥相比，它具有凝结硬化速度快、早期强度高、黏结强度高、干燥收缩小、低温环境下施工、较高的耐磨和抗冻性能等优点。
[0003]但是磷酸镁水泥在具体的施工应用过程中会出现一些比较棘手的问题，因其凝结时间快，几分钟就凝结硬化了，施工可操作性差，并且其放热量大，早期强度发展快，遇水后膨胀，伴有温度裂缝形态。为了解决这一问题，人们不断对磷酸镁水泥进行改性研究，CN105330197A公开了一种调节磷酸镁水泥性能的外加剂，采用氯盐作为调凝组分，虽然解决了混凝土早期强度发展过快出现裂纹的缺点，但是在钢筋混凝土结构中，大量氯的掺入会对钢筋进行腐蚀，造成性能的下降以及内部结构的变化；提高水胶比以及增加缓凝剂的掺量能有效提高其施工性能，但是会使得磷酸镁水泥强度大幅度降低，进而使得水泥混凝土的强度变低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中的一个或多个不足，提供一种改进的磷酸镁水泥基材料，其在基本不影响混凝土强度的基础上兼具优异的施工可操作性、较好的抗裂性等。
[0005]本专利技术同时还提供了一种磷酸镁水泥基材料的制备方法。
[0006]本专利技术同时还提供了一种磷酸镁水泥基材料在制备防水建筑材料中的应用。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的一种技术方案是：一种磷酸镁水泥基材料，其原料包括磷酸镁水泥、混凝土集料、助剂，所述磷酸镁水泥包含氧化镁、磷酸盐和缓凝剂，该原料还包括改性组合物，该改性组合物包含卡拉胶、聚合物、水，该改性组合物包含凝胶状态和溶胶状态，该改性组合物在温度变化下能够进行可逆的凝胶状态和溶胶状态之间的转换，当该改性组合物处于凝胶状态时，卡拉胶、聚合物和水共同呈现能够固定水的半固态状态，当该改性组合物处于溶胶状态时，能够释放出水。
[0008]根据本专利技术的一些优选方面，所述卡拉胶、所述聚合物和所述水的投料质量比为0.0015
‑
0.0035∶0.08
‑
0.24∶1。在本专利技术的一些实施方式中，所述卡拉胶、所述聚合物和所述水的投料质量比为0.0015
‑
0.002∶0.08
‑
0.24∶1。在本专利技术的一些实施方式中，所述卡拉胶、所述聚合物和所述水的投料质量比为0.002
‑
0.003∶0.08
‑
0.24∶1。在本专利技术的一些实施
份，所述聚合物乳液的固含量为40％
‑
60％。
[0024]本专利技术中，改性组合物可以与其他组分混合包装，也可以分开包装。
[0025]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述氧化镁为重烧氧化镁或者重烧菱镁矿中的一种或两种的组合。
[0026]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述磷酸盐为选自磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸氢钙、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的一种或多种。
[0027]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述缓凝剂包含蔗糖。
[0028]本专利技术提供的又一技术方案：一种上述所述的磷酸镁水泥基材料的制备方法，该磷酸镁水泥基材料的制备方法包括：
[0029](1)混合填料的制备
[0030]将氧化镁、磷酸盐、缓凝剂倒入水泥砂浆搅拌机中，搅拌至均匀，得到磷酸镁水泥基础粉料；再往水泥基础粉料中加入碎石、高炉矿渣、粉煤灰，搅拌，制得混合填料；
[0031](2)凝胶状态的改性组合物的制备
[0032]称取水并加热到70
‑
80℃，加入卡拉胶，搅拌使其分散均匀，加入聚合物乳液、表面活性剂，搅拌混合均匀，待其冷却后即得到凝胶状态的改性组合物；
[0033](3)将步骤(1)制得的混合填料、步骤(2)制得的凝胶状态的改性组合物混合并加入剩余原料，搅拌，获得磷酸镁水泥基材料。
[0034]本专利技术提供的又一技术方案：一种上述所述的磷酸镁水泥基材料在制备防水建筑材料中的应用，在将所述磷酸镁水泥基材料中各原料混合并进行搅拌的过程中，混合体系具有热量产生，使得部分所述改性组合物发生从凝胶状态向溶胶状态的转变，释放出部分水，部分所述磷酸盐溶解到水中并与部分氧化镁发生水化反应，在所述水化反应释放的热量作用下，剩余的所述改性组合物继续释放出水，剩余所述磷酸盐溶解到水中并与剩余氧化镁发生水化反应。
[0035]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0036]本专利技术中，专利技术人创新地向水和聚合物的混合物中添加卡拉胶，制备改性组合物，利用卡拉胶的固水作用，使改性组合物呈半固态的凝胶状态，在现场施工时，只需要先将粉料混合均匀，然后倒入呈半固态的凝胶状态的改性组合物，经混凝土搅拌机分散，起初呈半固态的凝胶状态的改性组合物会以颗粒状均匀分布在混合料中，利用卡拉胶具有热可逆凝胶化原理，混凝土经过搅拌，混凝土集料例如石料间摩擦生热，部分半固态改性组合物组分会因为升温发生“凝胶—溶胶”的转变，部分磷酸盐溶解到水中与氧化镁发生水化反应，开始放热，这样剩余的水性半固态组分因升温开始发生可逆反应，将水释放出来，剩余的磷酸盐溶解到水中，再与剩余的氧化镁发生反应；本专利技术通过延缓水与磷酸镁水泥的反应过程，从而延长磷酸镁水泥的凝结硬化时间，进而提高混凝土的施工可操作性，解决了常规新拌磷酸镁水泥基防水混凝土因自身反应较快造成的“假凝”问题，而且在此过程中无需其他操作，仅需在常规混料的搅拌作用下即可实现，尤其是本专利技术的改性组合物通过利用搅拌过程中产生的热作为引发源，而实际运输或者装卸等过程中，即使有偶然或较大的外力作用，本专利技术的改性组合物也基本不会发生释放出水的情况，只有在强搅拌并产生明显热量的情况下才会发生，进而保证了运输或者装卸等过程中的安全性。
[0037]同时，体系中的Mg
2+
、Ca
2+
等，对卡拉胶胶凝产物的强度具有促进作用，进而提高混
凝土的强度；另外，聚合物的添加不仅具有与卡拉胶、水形成改性组合物以延缓水与磷酸镁水泥的反应过程的作用，而且通过聚合物的添加，一方面，聚合物的掺加减少了混凝土的自收缩，降低混凝土的动弹性模量，提高混凝土结构的弹性和柔韧性，减少混凝土的裂纹，改善混凝土的抗裂性；另一方面，聚合物随水渗透到混凝土的缝隙之中，由于聚合物成膜作用，使一部分开口孔被聚合物膜封闭，从而减少开口孔，开口空隙率减少促使渗透深度和毛细孔吸水率等防本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸镁水泥基材料，其原料包括磷酸镁水泥、混凝土集料、助剂，所述磷酸镁水泥包含氧化镁、磷酸盐和缓凝剂，其特征在于，该原料还包括改性组合物，该改性组合物包含卡拉胶、聚合物、水，该改性组合物包含凝胶状态和溶胶状态，该改性组合物在温度变化下能够进行可逆的凝胶状态和溶胶状态之间的转换，当该改性组合物处于凝胶状态时，卡拉胶、聚合物和水共同呈现能够固定水的半固态状态，当该改性组合物处于溶胶状态时，能够释放出水。2.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基材料，其特征在于，所述卡拉胶、所述聚合物和所述水的投料质量比为0.0015
‑
0.0035∶0.08
‑
0.24∶1。3.根据权利要求1或2所述的磷酸镁水泥基材料，其特征在于，所述聚合物以聚合物乳液的形式添加，所述聚合物乳液的溶剂为水，且当所述聚合物以聚合物乳液的形式添加时，控制该改性组合物中水的总量处于设定值；所述聚合物乳液包括选自丁苯橡胶乳液、水性聚氨酯乳液和水性丙烯酸乳液中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基材料，其特征在于，所述磷酸镁水泥与所述改性组合物的投料质量比为1∶0.5
‑
0.9。5.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基材料，其特征在于，所述混凝土集料包括碎石、高炉矿渣和粉煤灰，所述碎石、高炉矿渣和粉煤灰的投料质量比为1∶0.5
‑
0.7∶0.05
‑
0.08。6.根据权利要求5所述的磷酸镁水泥基材料，其特征在于，所述碎石选用粒径为5
‑
15mm连续级配的碎石；所述高炉矿渣为粒径在0.5
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2.0mm的矿渣颗粒；所述粉煤灰为低钙Ⅱ级，细度为8％
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13％，需水量比为95％
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98％，烧失量为2％
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4.5％。7.根据权利要求1所述的磷酸镁水泥基材料，其特征在于，所述助剂包括选自引气剂、抗渗剂、减水剂、消泡剂中的至少一种，所述引气剂为选自烷基苯磺酸、松香热聚物和皂素中的一种或多种的组合，所述抗渗剂由投料质量比为1∶0.3
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0.5∶0.5
‑
0.7的甲基硅醇钠、水玻璃和铝酸钙构成，所述减水剂为减水率大于等于20％、pH值为7
‑
9的液体聚羧酸减水剂，所述消泡剂为选自矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂中的一种或多种的组合，所述改性组合物还包含表面活性剂，所述表面活性剂为选自十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钾中的一种或多种的组合。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：高岩，李伟，孟亚楠，王玉峰，康杰分，胡金亮，沈春林，褚建军，滕达，李旻，
申请(专利权)人：辽宁立威防水科技有限公司，
类型：发明
国别省市：