[发明专利]多功能胶凝材料

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种建筑材料技术领域的胶凝材料，具体地说，涉及的是一 种以化学键结合的多功能胶凝材料。

背景技术

在建筑工程和废物处理工业中，急需一种能快速凝结硬化且无孔隙高强的胶 结材料。传统的胶结材料，如水泥和陶瓷，由于自身的很多缺陷，在这方面的应 用不甚理想。传统的水泥，呈现脆性大且硬化后多孔隙，使得其在恶劣环境中耐 久性较差，同时其凝结硬化需要一段较长的时间，这样增加了施工的成本和维护 时间。此外，其结构内部多孔和易于渗透的特性，也限制了其在废弃物处理工业 中的应用，因为一些化学有毒物质易于从中析出。相对于传统的水泥而言，陶瓷 是一种无孔隙且高强的胶凝材料，但是通过高温烧结而成的，不易用于现场施工 且造价昂贵。然而，也有一些聚合物胶凝材料(如环氧树脂)，它们粘结力强， 形成的胶凝材料无孔隙，强度高，但其生产成本昂贵，在遇到高温时易燃烧且释 放有毒气体。

经对现有技术的文献检索发现，专利公开号：CN86106011，专利名称：高强 复合胶凝材料，该专利提出以无机材料为主，通过掺加有机材料和偶联剂以提高 其强度和柔韧性，但该胶凝材料由于使用了有机材料，其耐高温性比较差。又如 专利号CN03118993.8，专利名称：高性能胶凝材料，该专利由20-50％的石膏+ 熟料所制得的熟料粉、50-75％的粉煤灰+粒化高炉矿渣粉、0～7％的硅灰粉经混 合后制得，尽管其抗裂、抗侵蚀、抗冲击、抗冲刷等性能有较大改善，但其应该 还属于水泥类胶凝材料。此外，还有一些专利提出了一些新型胶凝材料，如专利 申请号：200810063891.X，专利名称：一种耐高温磷酸锌铝基胶凝材料及其制备 方法；专利申请号：02135771.4，专利名称：磷铝酸盐系统胶凝材料。以上提及 的胶凝材料均未能实现可以在建筑工程，废物处理和生物工程中应用，且具有高 强、无孔隙、快速凝结硬化、易于着色和生物相容等特性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多功能胶凝材料，即以化 学键结合的磷酸基-硅酸盐胶凝材料，可以在建筑工程、废物处理和生物工程中 应用，且具有高强、无孔隙、快速凝结硬化、易于着色和生物相容等特性。

本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明通过磷酸二氢盐与微溶性的金 属氧化物和微溶性的硅酸盐在水溶液中发生化学反应形成化学键而实现的。本发 明包含一价磷酸二氢盐粉末、金属氧化物粉末和硅酸盐粉末，各组分质量百分比 如下：

一价磷酸二氢盐粉末      15％-45％

金属氧化物粉末          5％-15％

硅酸盐粉末              40％-80％

本发明所采用的一价磷酸二氢盐、金属氧化物和硅酸盐均以粉末态掺入，按 上述比例混合均匀后袋装而成。在施工现场，掺入适量水搅拌形成浆体。水与混 合物比例控制为(1-1.5)：2，以1：2为最佳，在室温下搅拌10-25分钟，浇注 到指定的模具或结构中。在现场也可根据工程的需要掺加砂或石子混合搅拌。如 果需要可以添加颜料对其进行着色，因为本发明中采用的磷酸二氢盐、金属氧化 物和硅酸盐均为白色。本发明主要是利用磷酸二氢盐与金属粉末迅速发生化学反 应，产生的不溶性磷酸盐而具有较高的粘结力。硅酸钙是一种针状晶体，它的掺 入将带来意想不到的效果。首先，它的针状结构，在浆体中起到微纤维作用，大 大提高其抗裂和抗弯性能；其次，在水溶液作用下，硅酸钙不定型的结构迅速与 磷酸基发生化学反应，大幅度提高了胶凝材料的强度和密实性；最后硅酸钙价钱 便宜，有效地降低了成本。

所述的一价磷酸二氢盐可以选用磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷 酸二氢锂等其中一种，优先选用磷酸二氢钾。

所述的金属氧化物粉末可以选用MgO、BaO、ZnO和CaO中一种，优先选用 MgO。所选的金属氧化物粉末溶解度常数要求为5-25，以5-12为最佳。

所述的硅酸盐粉末可以选用CaSiO₃、MgSiO₃、Na₂SiO₃和Li₂SiO₃中一种，优 先选用CaSiO₃。所选的硅酸盐粉末溶解度常数为5-25，以5-12为最佳。