一种凝结时间可调的耐水氯氧镁水泥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种凝结时间可调的耐水氯氧镁水泥及其制备方法。包括以下步骤：(1)按质量比将磷酸和水混合后得到磷酸溶液；(2)称量六水氯化镁加入至磷酸溶液中，搅拌溶解后得到溶液；(3)称量氧化镁并分为6~8等份，然后依次加入到步骤(2)所述溶液中，搅拌15~20min，溶解后得到胶状体；(4)称量氧化钙并分为3～5等份，然后依次加入到胶状体中，搅拌5~10min；(5)将步骤(4)所得的产物置于模具中成型后脱模，在环境温度下养护。本发明专利技术通过改变氧化钙和磷酸的配比使氯氧镁水泥的凝结时间连续可调，初凝、终凝时间精确可控；同时，氧化钙和磷酸的配合改性作用能大幅提升氯氧镁水泥的耐水性，有利于在建筑材料等领域的实际使用。

Water resisting magnesium oxychloride cement with adjustable setting time and preparation method thereof

The invention discloses a water-resistant magnesium oxychloride cement with adjustable setting time and a preparation method thereof. Includes the following steps: (1) according to the mass ratio of the mixture of phosphoric acid and water obtained after phosphoric acid solution; (2) adding weighing six water magnesium chloride to phosphoric acid solution, stirring and dissolving to obtain solution; (3) weighing Magnesium Oxide and divided into 6~8 equal parts, and then added to the step (2) of the solution. Mixing 15~20min, after dissolution of colloid; (4) weighing calcium oxide and divided into 3 to 5 equal parts, and then added to the jelly, mixing 5~10min; (5) the step (4) unmold product in the mold, curing at ambient temperature. The setting time of magnesium oxychloride cement can be continuously adjusted by changing the ratio of phosphoric acid and calcium oxide, the initial setting and final setting time is precisely controlled; at the same time, with the calcium oxide and phosphoric acid modification can significantly improve the water resistance of magnesium oxychloride cement, is conducive to the practical use in the field of building materials.

【技术实现步骤摘要】
一种凝结时间可调的耐水氯氧镁水泥及其制备方法
本专利技术涉及氯氧镁水泥制备
，特别是涉及一种凝结时间可调的耐水氯氧镁水泥材料。
技术介绍
氯氧镁水泥是瑞典学者索瑞尔于1867年专利技术的，因此也称为索瑞尔水泥，是由轻烧氧化镁、氯化镁、水三者按照一定的比例调和而成的一种气硬性胶凝材料。该材料具有一系列优良的性能，如很好的机械强度、弱碱性、低腐蚀性、较好的耐磨性、优异的粘结性、良好的阻燃性和隔热性等，这些优异的性能使得氯氧镁水泥制品应用广泛，涉及了建筑材料、交通、农业、轻工以及机械等领域。但是，氯氧镁水泥的凝结时间受固相与水用量比例限制而可调节范围小，并且其耐水性不佳，制品在潮湿环境中使用时强度会明显下降，这两大缺点影响了材料的质量，使其应用受到很大限制。针对如何提高氯氧镁水泥的耐水性这一问题，前人也进行了大量的工作，其中最为有效、方便的方法就是添加外加剂。常用的外加剂包括有机外加剂(减水剂、水溶性或水乳型的高分子聚合物、表面改性剂、消泡剂等)和无机外加剂(无机铁盐和铝盐、富含活性SiO2和Al2O3类物质、磷酸及可溶性磷酸盐等)，其中磷酸和磷酸盐被认为是目前较为有效的改性剂。肖力光等人在磷酸对氯氧镁水泥性能的影响(肖力光,刘艳平,赵彦迪,等.磷酸对氯氧镁水泥性能的影响[J].吉林建筑工程学院学报,2000(2):37-40.)中的研究表明，当磷酸掺量为1％时，氯氧镁水泥的主要成分5·1·8相主要以短棒状和凝胶态存在，这时氯氧镁水泥结构的结晶接触点数量少，提高了它在水中的稳定性，软化系数可达到1.014，比空白样增加了66.2％。但是TanYanni等人在Effectofphosphoricacidonthepropertiesofmagnesiumoxychloridecementasabiomaterial(TanY,LiuY,GroverL.Effectofphosphoricacidonthepropertiesofmagnesiumoxychloridecementasabiomaterial[J].Cement&ConcreteResearch,2013,56(2):69-74.)中用XRD分析了在氯氧镁水泥中加入磷酸后的水化过程，研究发现，磷酸的加入会延缓氯氧镁水泥的主相5·1·8相的形成，即延长了凝结时间，使水泥早期强度下降，导致生产效率和生产质量下降。杨红健等人在氧化钙对氯氧镁水泥低温凝结性能的影响(杨红健,马学景,何豫基,等.氧化钙对氯氧镁水泥低温凝结性能的影响[J].无机盐工业,2015,47(4):33-35.)中研究发现，加入氧化钙后，通过化学反应放出的热量使氯氧镁水泥水化环境局部升温，引发氯氧镁水泥起始期反应，加上氯氧镁水泥自身水化放热，反应经引发后不断进行，提前进入固化期缩短了凝结时间。本专利专利技术人发现尽管氧化钙能显著缩短凝结时间，但是氧化钙的加入会显著降低氯氧镁水泥的耐水性。上述研究结果显示，尽管单一的磷酸改性或氧化钙改性能提高某一性能，但是同时会降低另一性能。中国专利申请CN201510290682.9《一种用于氯氧镁水泥的改性剂及其制备方法和用途》中，用磷酸和硅丙乳液对氯氧镁水泥共同改性也能够有效地提高氯氧镁水泥的耐水性，但该改性体系未实现凝结时间的大范围调控，并且高分子有机聚合物的使用会使氯氧镁水泥的烧失量增加和高温稳定性降低，还有高分子有机聚合物的价格通常较贵。本专利技术拟采用磷酸和氧化钙对氯氧镁水泥进行复合改性。通过磷酸和氧化钙对氯氧镁水泥改性的复合使用，以很低的成本既能通过磷酸和氧化钙的质量分数变化实现凝结时间的调控，又能显著提高改性氯氧镁水泥的耐水性。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种氯氧镁水泥改性方法，可以通过调整氧化钙和磷酸的质量分数实现凝结时间的调控，同时能够解决氯氧镁水泥耐水性差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种氯氧镁水泥，由氧化镁、六水氯化镁、水、氧化钙和磷酸按照一定配比混合而成。所述氯氧镁水泥由磷酸和氧化钙共同改性。氧化镁、六水氯化镁和水的摩尔比为5～7:1:9～12。优选地，氧化镁、六水氯化镁和水的摩尔比为6:1:10。采用氧化钙替代氧化镁的方法，氧化钙占氧化镁质量的2％～6％。将磷酸加入水里，配成质量分数为2％～9％的磷酸溶液，用磷酸溶液代替水来制备氯氧镁水泥。该氯氧镁水泥的制备步骤如下：(1)量取29.78ml2％～9％的磷酸溶液；(2)称量33.63g六水氯化镁，置于步骤(1)的磷酸溶液中，搅拌至溶解；(3)称量37.6～40g氧化镁，分6～8批次加入步骤(2)的溶液中，搅拌15～20min，呈胶状体；(4)称量0.8～2.4g氧化钙，分3～5批次加入步骤(3)的胶状体中，搅拌5～10min；(5)置于模具中成型后脱模，在环境温度下养护。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用磷酸和氧化钙对氯氧镁水泥复合改性，可以通过磷酸和氧化钙的质量分数实现凝结时间的调控，并能有效解决氯氧镁水泥耐水性差的问题。附图说明：图1是对比例1～3、实施例1、实施例3和实施例5的凝结时间图。图2是对比例1～3、实施例1、实施例3和实施例5的氯氧镁水泥养护28d后的氯离子溶出率。图3是对比例1～3、实施例1、实施例3和实施例5的氯氧镁水泥养护3d、7d、14d和28d的抗压强度图。图4是对比例1～3和实施例5的氯氧镁水泥的XRD衍射图谱。图5是实施例5的氯氧镁水泥试样的SEM照片。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。本专利技术中所用原材料及试剂：氧化镁(MgO)：分析纯AR；成都市科龙化工试剂厂；六水氯化镁(MgCl2·6H2O)：分析纯AR；成都市科龙化工试剂厂；氧化钙(CaO)：分析纯AR；上海市奉贤奉城试剂厂；磷酸(H3PO4)：分析纯AR(85％)；成都市科龙化工试剂厂；硝酸银(AgNO3)：分析纯AR；成都市科龙化工试剂厂；铬酸钾(K2CrO4)：分析纯AR；成都市科龙化工试剂厂。仪器设备：中国济南时代试金试验机有限公司的WAW-300C微机控制电液伺服万能试验机；江苏省金坛市金城国胜实验仪器厂的JJ-1电动搅拌器；电子天平；丹东方圆仪器有限公司DX-2700X-RayDiffractometer。本专利技术所述氯氧镁水泥的制备方法，包括以下步骤：(1)量取29.78ml2％～9％的磷酸溶液；(2)称量33.63g六水氯化镁，置于步骤(1)的磷酸溶液中，搅拌至溶解；(3)称量37.6～40g氧化镁，分6～8批次加入步骤(2)的溶液中，搅拌15～20min，呈胶状体；(4)称量0.8～2.4g氧化钙，分3～5批次加入步骤(3)的胶状体中，搅拌5～10min；(5)置于模具中成型后脱模，在环境温度下养护。①凝结时间：将制备好的氯氧镁水泥浆体注入尺寸为10mm×10mm×10mm金属模具中，置于空气中养护。用吉尔摩双针测凝结时间，用较轻且具有较大横截面积的针(m＝113.4g，d＝2.13mm)测定初凝时间，用较轻且具有较小横截面积的针(m＝453.6g，d＝1.06mm)测定终凝时间。养护30min后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝结时间可调的耐水氯氧镁水泥，其特征在于：由氧化镁、六水氯化镁、氧化钙、水和磷酸按照一定配比混合而成。

【技术特征摘要】
1.一种凝结时间可调的耐水氯氧镁水泥，其特征在于：由氧化镁、六水氯化镁、氧化钙、水和磷酸按照一定配比混合而成。2.根据权利要求1所述的一种凝结时间可调的氯氧镁水泥，其特征在于：所述的氯氧镁水泥通过改变氧化钙和磷酸的配比使氯氧镁水泥的凝结时间连续可调，初凝、终凝时间可控。3.根据权利要求1所述的一种凝结时间可调的氯氧镁水泥，其特征在于：所述的氯氧镁水泥通过氧化钙和磷酸的配合改性作用，达到提高耐水性的目的。4.根据权利要求1所述的一种凝结时间可调的氯氧镁水泥，其特征在于：按摩尔比氧化镁（含氧化钙）：六水氯化镁：磷酸溶液为5~7:1:9~12；优选地，按摩尔比氧化镁（含氧化钙）：六水氯化镁：磷酸溶液为6:1:10。5.根据权利要求1所述的一种凝结时间可调的氯氧镁水泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峻峰，谭雪，余圣圣，刘佳明，赵瑞兰，刘雨晴，高阳，赖雪飞，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51