一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土及其制备方法

本发明属于混凝土，具体涉及一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement，mpc)因其出众的材料性能引起了研究人员和工程师的广泛兴趣。mpc是由重烧氧化镁、磷酸盐、水和缓凝剂按一定比例混合，发生酸碱中和反应后生成的新型水硬性无机胶凝材料，其具有凝结硬化快、水胶比低、干缩率小、粘结性能和抗冻好等特点，通常应用于路面快速修补、防锈和防火等多功能喷涂材料、放射性物质及重金属离子等有害物质的固化等。一些学者认为mpc作为一种高性能水泥，是21世纪土木工程领域最有希望和潜力替代部分传统建筑材料的候选者，其诸多性能在建筑和桥梁领域中显示出了巨大的应用潜力。

2、目前，普遍采用硅酸盐水泥混凝土对受损混凝土结构进行修复加固，但其存在碳排放量高、养护周期长、强度低、收缩变形大、新旧混凝土界面粘结较弱、浇筑质量难以保证和耐久性差等缺点，难以满足结构修复加固和短期施工需求。因此，迫切需要研发出绿色低碳、快硬、早强、工作性能和力学性能优异的新型高性能混凝土修复加固材料。

技术实现思路

1、为了解决普通混凝土碳排放量高、强度低、湿作业周期长、浇筑质量无法保证和养护困难等问题，本发明研究设计了一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土及其制备方法。

2、一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土，以重量份计算，包括如下组分及配比的原料：

3、重烧氧化镁粉末(mgo)440～500份

4、磷酸二氢铵(adp)275～315份

5、粉煤灰(fa)55～65份

6、偏高岭土(mk)55～65份

7、硼砂(b)57～63份

8、磷酸氢二钠(dhp)43～47份

9、冰醋酸(gac)1.3～1.6份

10、石英砂 200 ～ 225份

11、石英砂碎石 960 ～ 1125份

12、自来水110～130份

13、优选地，以重量份计算，包括如下组分及配比的原料：

14、重烧氧化镁粉末(mgo)460份

15、磷酸二氢铵(adp)285份

16、粉煤灰(fa)57份

17、偏高岭土(mk)57份

18、硼砂(b)58份

19、磷酸氢二钠(dhp)43份

20、冰醋酸(gac)1.4份

21、石英砂 210份

22、石英砂碎石 1040份

23、自来水 115份

24、优选地，所述重烧氧化镁粉末为2700摄氏度高温煅烧得到，纯度为98％，细度为120目。

25、优选地，所述磷酸二氢铵纯度为98％，工业级，ph值为4.3～4.7。

26、优选地，所述硼砂纯度≥95％，磷酸氢二钠纯度≥97％。

27、优选地，所述石英砂粒径为1～2mm，石英砂碎石粒径为7～12mm。

28、一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土的制备方法，包括如下步骤：

29、一、将磷酸二氢铵(adp)、硼砂(b)、磷酸氢二钠(dhp)、冰醋酸(gac)和自来水倒入搅拌机中，快速搅拌1分钟；

30、二、向搅拌机中继续倒入重烧氧化镁粉末(mgo)、粉煤灰(fa)和偏高岭土(mk)，快速搅拌5分钟；

31、三、最后向搅拌机中倒入石英砂和石英砂碎石，快速搅拌3分钟，得到本发明的早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土。

32、优选地，所述搅拌机为昱迈斯电动搅拌机(0919b)。

33、优选地，所述搅拌机的转速为750～850r/min。

34、本发明的有益效果：

35、(1)本发明采用磷酸镁水泥替代传统水泥，并结合工业固废生产的矿物掺合料和骨料制备混凝土，不仅可以减少水泥用量、降低混凝土碳排放，还可以显著降低其材料成本；且本发明制备方法在常温下即可进行，对温度无特殊要求；

36、(2)凝结时间可控制在65min～75min之间，相比传统混凝土，可有效解决普通混凝土湿作业周期长等问题；相较于传统磷酸镁水泥，大大延缓了凝结时间，可有效解决磷酸镁水泥因凝结硬化过快而限制了其实际工程应用的难题；

37、(3)无需振捣，在较低水胶比下，仍可具备优异的流动性能，解决了普通混凝土密实性差等问题；

38、(4)在保证较好的工作性能的基础上，3天立方体抗压强度可达60mpa，抗折强度可达4.2mpa；28天立方体抗压强度可达80mpa，抗折强度可达6.5mpa。

技术特征：

1.一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土，其特征在于：以重量份计算，包括如下组分及配比的原料：重烧氧化镁粉末(mgo)440～500份

2.如权利要求1所述一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土，其特征在于：以重量份计算，包括如下组分及配比的原料：

3.如权利要求1所述一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土，其特征在于：所述重烧氧化镁粉末为2700摄氏度高温煅烧得到，纯度为98％，细度为120目。

4.如权利要求1所述一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土，其特征在于：所述磷酸二氢铵纯度为98％，工业级，ph值为4.3～4.7。

5.如权利要求1所述一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土，其特征在于：所述硼砂纯度≥95％，磷酸氢二钠纯度≥97％。

6.如权利要求1所述一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土，其特征在于：所述石英砂粒径为1～2mm，石英砂碎石粒径为7～12mm。

7.制备如权利要求1所述一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土的方法，其特征在于：包括如下步骤：

8.如权利要求7所述一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土的方法，其特征在于：所述搅拌机为昱迈斯电动搅拌机(0919b)。

9.如权利要求7所述一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土的方法，其特征在于：所述搅拌机的转速为750～850r/min。

技术总结
一种早强绿色低碳高性能磷酸镁混凝土，包括如下原料：重烧氧化镁粉末440～500份，磷酸二氢铵275～315份，粉煤灰55～65份，偏高岭土55～65份，硼砂(B)57～63份，磷酸氢二钠43～47份，冰醋酸1.3～1.6份，石英砂200～225份，石英砂碎石960～1125份，自来水110～130份。本发明不仅可以减少水泥用量、降低混凝土碳排放，还可以显著降低材料成本；且本发明制备方法在常温下即可进行，无需振捣，在较低水胶比下，仍具备优异的流动性能、较高的早期及后期抗压强度(>60MPa)和抗折强度(>5.5MPa)，且有效延缓了凝结时间，解决了传统磷酸镁混凝土因凝结过快而限制了其实际工程应用的难题，还可有效解决普通混凝土湿作业周期长、强度低和密实性差等问题。

技术研发人员：张婧,李涛,胡夏闽,姚媛媛,龚树红
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14