一種高性能氯氧鎂水泥材料及其使用方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無機功能材料領域，涉及一種高強度、耐水性好的氯氧鎂水泥材料及 其使用方法。
【背景技術】
[0002] 水泥作為一種重要的建筑材料，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程。然而， 水泥工業是資源及能源消耗型工業，生產過程中會排放大量的CO 2，每加工1噸水泥約產生 0. 8噸CO2，加劇了全球溫室效應，對生態環境及人類的生產、生活產生了極大的影響。1985 年以來，中國水泥的生產量穩居世界第1位，在為我國基礎設施建設提供保障的同時也排 放大量的CO 2。隨著生活水平的提高，人們對環境問題也日益關注。
[0003] 針對以上問題，氯氧鎂水泥問世，它是以Mg為主要元素的氣硬性膠凝材料，其生 產過程中產生少量的C0,而且后期服役中吸收CO 2，具有輕質高強、耐磨、抗滲等優良性能， 且其生產工藝簡便，無需窯爐、干燥器等熱工設備，生產能耗可大大降低，具有極大的發展 優勢。但其屬于氣硬性膠凝材料，耐水性較差，這一缺陷嚴重阻礙了其廣泛應用。
[0004] 磷渣，我國是第一大黃磷生產國，但生產1噸黃磷將產渣8 -10噸。而且磷渣大都 露天堆放，不僅占用大量土地，還污染土壤和地下水源，給人畜安全帶來極大的威脅。磷渣 中含有大量Si0 2、Al2O3以及CaO等活性物質，能提高材料的強度和耐久性。但現如今磷渣 的利用率不足產量的10%，造成有限資源的極大浪費。
[0005] 磷渣粉中含有P2O5，可以和氧化鎂-氯化鎂-水系統反應生成水硬性的磷酸鹽，磷 渣粉中的玻璃體還可以和OtT發生火山灰反應，生成具有水硬性的水化產物。
[0006] 綜合以上背景，我們提出一種在普通氯氧鎂水泥的基礎上，添加磷渣-微納米活 性復合摻合料的方法，從而有效提高了氯氧鎂水泥的耐水性與強度。
【發明內容】
[0007] 本發明目的在于提供一種高強度、耐水性好的氯氧鎂水泥材料及其使用方法。
[0008] 本發明的目的通過以下技術方案實現： 一種高性能氯氧鎂水泥材料，由以下重量份的組分組成：磷渣粉110-215份，微-納米 活性摻合料20-90份，輕燒氧化鎂900-1070份，波美度為27-29B6的MgCl2水溶液590份。
[0009] 優選地：所述的磷渣粉為108份、微-納米活性摻合料為86. 4份、輕燒氧化鎂 1005. 6份，波美度為27-29B6的MgC12水溶液為590份。所述的微納米活性摻合料為微納 米活性SiO2。
[0010] 所述的波美度為27-29B6的MgClyK溶液通過以下方式制備：量取一定量的水，邊 加入MgCl2WH2O邊用波美計進行量測，配制波美度為27-29B6的氯化鎂溶液。
[0011] 所述的磷渣粉中P2O5的質量百分數為1. 05%。
[0012] 所述的輕燒氧化鎂中氧化鎂的質量百分數為78. 88%。
[0013] 一種高性能氯氧鎂水泥材料的使用方法，包括以下步驟： (1) 量取一定量的水，邊加入MgCl2WH2O邊用波美計量測，配制成波美度為27-29B6的 氯化鎂溶液； (2) 將110-215重量份的磷渣粉、20-85重量份的微-納米活性摻合料、900-1070重量 份的輕燒氧化鎂一起加入到590重量份的波美度為27-29Β6的MgClyK溶液中，攪拌得到 水泥漿體。
[0014] 所述的攪拌步驟為：先低速攪拌60s，停30s，接著高速攪拌90s，停止攪拌。 上述的高性能氯氧鎂水泥材料在建筑領域的應用。
[0015] 本發明利用磷渣粉中P2O5與氧化鎂-氯化鎂-水體系反應及磷渣粉中玻璃體與 or發生火山灰反應生成青色至白色的水硬性的磷酸鹽、水化產物的特點。另外，摻入微納 米活性礦物摻合料可再度提高本材料的強度及耐水性。通過宏觀試驗測試和微觀結構分 析，了解到所制備的高性能氯氧鎂水泥在宏觀方面耐水性好，強度達標，大量消納磷渣；在 微觀方面水化產物排列緊湊，結構致密。與此同時，本材料制備方法簡單易行，快速方便，經 濟環保。
[0016] 本發明方法具有以下的積極效果： 1、新型的氯氧鎂水泥不但整合了普通氯氧鎂水泥低碳效果以及磷渣的利用，而且改善 了普通氯氧鎂水泥原有的缺陷，增強了材料的耐水性與強度，提高了產品的性能、質量，擴 大了產品的范圍，保證了安全適用。
[0017] 2、材料來源廣泛，取材方便，并且有效利用了磷渣等廢渣，保護環境，實現真正意 義上的節能減排。新的復合材料成本低，經濟適用。
[0018] 3、新型材料的強度達到標準要求只需要8個小時左右，見效快，后期不利影響也 小、強度高，可適用于一些有特殊施工要求的工程。
[0019] 4、新型材料的磷渣摻量不是一個定值，可以根據不同工程強度耐久性要求，適當 調整磷渣摻量，實現最大程度利用磷渣。
【附圖說明】
[0020] 對實施例7、實施例8和實施例10試件進行場發射掃描電鏡分析，觀察水化產物的 形貌、粒度和空間分布等研究材料的強度和耐水性機理，如圖1-圖3所示： 圖1為本發明實施例7的場發射掃描電鏡分析圖；圖I (A)代表未泡水，圖I (B)代表 泡水后。
[0021] 圖2為本發明實施例8的場發射掃描電鏡分析圖；圖2 (A)代表未泡水，圖2 (B) 代表泡水后。
[0022] 圖3為本發明實施例10的場發射掃描電鏡分析圖；圖3 (A)代表未泡水，圖3 (B) 代表泡水后。
【具體實施方式】
[0023] 下面通過實施例進一步闡述本發明。以下實施例中所采用的攪拌機為JJ-5型行 星式膠砂攪拌機，此裝置規格為：自轉：低速140±5R/MIN，高速285±10R/MIN ;公轉：低 速 62±5R/MIN，高速 125±10R/MIN。
[0024] 微-納米活性摻合料的主要成分是活性SiO2，所采用的其他原料的主要成分如表 1和表2所不： 表1輕燒氧化鎂的化學成分（％)_
【主權項】
1. 一種高性能氯氧鎂水泥材料，其特征在于，由以下重量份的組分組成：磷渣粉 110-215份，微-納米活性摻合料20-90份，輕燒氧化鎂900-1070份，波美度為27-29B6的 MgCl2水溶液590份。
2. 根據權利要求1所述的高性能氯氧鎂水泥材料，其特征在于：所述的磷渣粉為108 份、微-納米活性摻合料為86. 4份、輕燒氧化鎂1005. 6份，波美度為27-29B6的MgClyK 溶液為590份。
3. 根據權利要求1或2所述的高性能氯氧鎂水泥材料，其特征在于：所述的微-納米 活性摻合料為微-納米活性SiO2。
4. 根據權利要求1所述的高性能氯氧鎂水泥材料，其特征在于：所述的波美度為 27-29B6的MgClyK溶液通過以下方式制備：量取一定量的水，邊加入MgCl 2·6Η20邊用波美 計進行量測，配制成波美度為27-29Β6的氯化鎂溶液。
5. 根據權利要求1所述的高性能氯氧鎂水泥材料，其特征在于：所述的磷渣粉中P 2〇5 的質量百分數為1.05%。
6. 根據權利要求1所述的高性能氯氧鎂水泥材料，其特征在于：所述的輕燒氧化鎂中 氧化鎂的質量百分數為78. 88%。
7. -種高性能氯氧鎂水泥材料的使用方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 量取一定量的水，邊加入MgCl2WH2O邊用波美計量測，配制成波美度為27-29Β6的 氯化鎂溶液； (2) 將110-215重量份的磷渣粉、20-85重量份的微-納米活性摻合料、900-1070重量 份的輕燒氧化鎂一起加入到590重量份的波美度為27-29Β6的MgClyK溶液中，攪拌得到 水泥漿體；養護條件培養，即成。
8. 根據權利要求7所述的高性能氯氧鎂水泥材料的使用方法，其特征在于：所述的攪 拌步驟為：先低速攪拌60s，停30s，接著高速攪拌90s，停止攪拌。
9. 權利要求1所述的高性能氯氧鎂水泥材料在建筑領域的應用。
【專利摘要】本發明公開了一種高性能氯氧鎂水泥材料及其使用方法。該高性能氯氧鎂水泥材料，由以下重量份的組分組成：磷渣粉110-215份，微-納米活性摻合料20-90份，輕燒氧化鎂900-1070份，波美度為27-29Bé的MgCl2水溶液590份。本發明利用磷渣粉中P2O5與氧化鎂-氯化鎂-水體系反應及磷渣粉中玻璃體與OH-發生火山灰反應生成青色至白色的水硬性的磷酸鹽、水化產物的特點。另外，摻入微-納米活性礦物摻合料可再度提高本材料的強度及耐水性。本發明所制備的氯氧鎂水泥在宏觀方面耐水性好，強度達標，大量消納磷渣；在微觀方面水化產物排列緊湊，結構致密。與此同時，本材料制備方法簡單易行，快速方便，經濟環保。
【IPC分類】C04B9-02
【公開號】CN104609752
【申請號】CN201510072942
【發明人】楊華山, 孫世博, 楊志炎, 薛源, 陳世杰
【申請人】武漢大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月11日