一种硅酸镁基胶凝材料性能改性剂的制备方法及应用

本发明属于土木工程材料领域，具体涉及一种硅酸镁基胶凝材料性能改性剂的制备方法及应用。

背景技术：

1、硅酸镁基胶凝材料是一种新型低碳胶凝材料，每吨硅酸镁水泥的碳排放在0.3t左右，显著低于硅酸盐水泥的碳排放量，由镁质原材料与硅质原材料以及部分外加剂加水混合而成，其主要水化产物为水化硅酸镁凝胶(m-s-h)和氢氧化镁(mg(oh)2)。硅酸镁基胶凝材料具有轻质高强、隔热保温、低碱度等优良特点，近些年成为了研究的热点，学者将其应用于保温板材、耐火材料以及核废料固化等领域，都取得了不错的进展。

2、但是硅酸镁基胶凝材料也存在水化速度较慢，早期强度较低、流动性能较差、收缩较大等缺陷，导致硅酸镁基胶凝材料在混凝土方面的应用受到了很大的限制，较差的流动性能与早期强度，使其很难顺利、流畅快速的施工，较大的收缩使构件、结构产生较大的裂缝，存在很多安全隐患。

3、为克服这些缺点，国内外学者主要采取了选用特定性质的原材料、高温养护、加入纤维进行改性等措施。但是这些措施并没有从根本上解决硅酸镁基胶凝材料的缺陷问题，反而限制了其施工条件，导致硅酸镁基胶凝材料的应用难上加难。因此目前亟需一种效果好、成本低、工序简单的处置手段来对硅酸镁基胶凝材料进行改性。

技术实现思路

1、基于硅酸镁基胶凝材料的特点和现有处理措施技术的的缺陷，本发明提供一种硅酸镁基胶凝材料性能改性剂的制备方法及应用。

2、一种硅酸镁基胶凝材料性能改性剂，按照下述质量百分比配制而成：21％-33％镁质增强剂，38％-41％有机分散溶剂，23％-27％激发催化剂，6％-12％增韧增强纤维素。

3、所述镁质增强剂占外加剂总质量的21％-33％，由水杨酸镁、酒石酸镁(五水)与六氟磷酸镁按质量比11:7:3配制而成。

4、所述有机分散溶剂占外加剂总质量的38％-41％，由环戊基三乙氧基硅烷与茜素氨羧络合剂按质量比7:4配制而成。

5、所述激发催化剂占外加剂总质量的23％-27％，由四丁基六氟磷酸铵与庚烷磺酸钠按质量比2:3配制而成。

6、所述增韧增强纤维素占外加剂总质量的6％-12％，由根瘤菌属纤维素与土壤杆菌属纤维素按质量比4:3配制而成。

7、所述硅酸镁基胶凝材料性能改性剂的制备方法如下：

8、a)镁质增强剂：将增强剂配比中的水杨酸镁、酒石酸镁(五水)与六氟磷酸镁按照比例混合，在60-200r/min下搅拌5min使其分散均匀备用。

9、b)有机分散溶剂：将有机分散溶剂配比中的环戊基三乙氧基硅烷与茜素氨羧络合剂按照比例混合，在60-200r/min下搅拌10min使其分散均匀备用。

10、c)激发催化剂：将激发催化剂配比中的四丁基六氟磷酸铵与庚烷磺酸钠按照比例混合，在60-200r/min下搅拌5min使其分散均匀备用。

11、d)增韧增强纤维素：将增韧增强纤维素配比中的根瘤菌属纤维素与土壤杆菌属纤维素按照比例混合，在60-90r/min下搅拌5min使其分散均匀备用。

12、e)硅酸镁基胶凝材料改性剂的制备方法：在氮气保护，压力为1mpa的磁力搅拌反应釜中，将有机分散溶剂加入，在60-120r/min下加入激发催化剂，每加入20％停止20s，待激发催化剂全部加入后以60-120r/min搅拌，加入镁质增强剂，以60-150r/min搅拌5min，将反应釜升温至40℃，反应2小时。反应结束后冷却至室温，加入增韧增强纤维素，超声波分散10min，得到本发明所制备的改性剂。

13、所述硅酸镁基胶凝材料性能改性剂应用方法如下：

14、硅酸镁基胶凝材料由干料拌水而成，其中干料由氧化镁与硅灰由不同比例组成，本发明应用时先将干料质量30％-50％的搅拌水加入搅拌容器中，在60-200r/min搅拌下，加入干料质量5-10％的硅酸镁基胶凝材料性能改性剂，搅拌3min后超声波分散5min，然后在60-200r/min搅拌下，将干料加入搅拌容器中，搅拌5-10min后制得改性硅酸镁基胶凝材料，将浆体倒入试模成型并养护后得到改性硅酸镁基胶凝材料成品。

15、本发明的效果如下：

16、(1)本发明针对硅酸镁基胶凝材料早期抗压强度较低的问题，采用镁质增强剂与激发催化剂，首先镁质增强剂能快速提高体系中镁离子的浓度，加速原材料解速度。其次，激发催化剂能够原材料之间快速发生反应，极大地促进了水化产物的生成，提高了硅酸镁基胶凝材料的水化程度，提高其早期强度。

17、(2)本发明针对硅酸镁基胶凝材料流动性能差的缺陷，采用有机分散溶剂，有机分散溶剂具有很好的吸附作用与聚合作用，能够将遇水极易发生团聚的硅灰分子打散，将其中包裹的水分释放出来，使浆体能够自由的流动。

18、(3)本发明所本发明针对硅酸镁基胶凝材料抗折强度过差，干燥收缩大的缺陷，采用增韧增强纤维素，所选增韧增强纤维素中的根瘤菌属纤维素与土壤杆菌属纤维素均为纳米级细菌纤维素，能够显著增强体系的抗折强度，降低体系的干燥收缩。

技术特征：

1.一种硅酸镁基胶凝材料性能改性剂的制备方法，其特征在于，按照下述几类组分配制而成：镁质增强剂，有机分散溶剂，激发催化剂，增韧增强纤维素；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

3.应用权利要求1或2所述的制备方法所制备的硅酸镁基胶凝材料性能改性剂的应用，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种硅酸镁基胶凝材料性能改性剂的制备方法及应用。所述性能改性剂由镁质增强剂、有机分散溶剂、激发催化剂、增韧增强纤维素组成。其中镁质增强剂由水杨酸镁、酒石酸镁(五水)与六氟磷酸镁组成，有机分散溶剂由环戊基三乙氧基硅烷与茜素氨羧络合剂组成，激发催化剂由四丁基六氟磷酸铵与庚烷磺酸钠按组成，增韧增强纤维素由根瘤菌属纤维素与土壤杆菌属纤维素组成。由所述性能改性剂改性的硅酸镁基胶凝材料流动性能、早期力学性能得到了显著提升，干燥收缩性能得到了显著降低。这对硅酸镁基胶凝材料在水泥混凝土制品上的应用有着重要意义。

技术研发人员：李悦,郑星远,林辉
受保护的技术使用者：北京工业大学重庆研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13