[发明专利]一种高抗折硫氧镁基无机复合胶凝材料

说明书

本发明公开了一种高抗折硫氧镁基无机复合胶凝材料，由轻烧氧化镁粉、七水硫酸镁以及掺加的柠檬酸和硅灰组成，按重量份数计，该胶凝材料的组成为：轻烧氧化镁粉334～352份、七水硫酸镁146～154份、柠檬酸1.48～2.23份和硅灰19～37份；本发明硫氧镁基无机复合胶凝材料中掺加的柠檬酸起改性作用，硅灰起提高抗折强度和抗压强度作用；该硫氧镁基无机复合胶凝材料各个龄期具有优异的力学性能，其28天龄期的抗折强度达到了22～23MPa，比相同水灰比的普通硅酸盐水泥P.O425的抗折强度高出238%，而且所制备的标准胶砂试件的相应软化系数达到了0.85左右，这表明本发明高抗折硫氧镁基无机复合胶凝材料具有较高的耐水性，可完全适用于受水浸泡或处于潮湿环境的重要结构中。

技术领域

本发明涉及一种建筑用胶凝材料，具体涉及一种高抗折硫氧镁基无机复合胶凝材料，该硫氧镁基无机复合胶凝材料各个龄期具有优异的力学性能，其28天龄期的抗折强度达到了22～23MPa，比相同水灰比的普通硅酸盐水泥P.O425的抗折强度高出238％，而且所制备的标准胶砂试件的相应软化系数达到了0.85左右，可完全适用于受水浸泡或处于潮湿环境的重要结构中。

背景技术

硫氧镁水泥是用硫酸镁溶液作调和剂，由一定浓度的MgSO₄溶液与轻烧MgO组成的MgO-MgSO₄-H₂O三元胶凝体系。该水泥具有凝结硬化快、早期强度高、粘结性好、不需要湿养护、导热性低、耐火性高、耐磨性好及耐腐蚀性优异等特点，且生产能耗低，制备工艺简单，可广泛应用于生产建筑轻质保温板、耐火材料、装饰装修材料及油井堵漏等工程，但由于其未改性前强度较低，制约了其在土木工程领域的推广与利用。

硫氧镁基胶凝材料的力学强度稳定性及大小主要取决于其硬化后的水化产物的类型及其结晶相的相对含量。最早Demediuk T等的研究指出在30°～120℃温度范围内硫氧镁基胶凝材料的硬化体中出现4种碱式硫氧镁晶体，其中常温下只有3Mg(OH)₂·MgSO₄·8H₂O(318)相晶体稳定存在；KAHLEK等研究提出在饱和蒸汽养护条件下氧化镁粉与硫酸镁固定拌合比例5:1时，可以在硬化硫氧镁基胶凝材料内部才可以获得稳定存在的318相和5Mg(OH)₂·MgSO₄·3H₂O(513)相。Urwongse,L,Sorrell CA通过对硫氧镁水化体系中的晶体水化相进行的研究表明在常用的环境温度下水化体系中含有一定量的亚稳相115相、318相，含有不同结晶水的MgSO₄晶体、Mg(OH)₂及MgO，同时指出这种混合相的水化产物是造成硫氧镁基胶凝材料强度较低水稳定性差的主要原因。Vincenzo M Sglavo等研究发现在低温时，硫氧镁基胶凝材料体系中产生的物相是3相，而此时的硫氧镁基胶凝材料硬化后的力学性能较差，耐水性较好。

罗建国等人曾对MgO-MgSO₄-H₂O胶凝体系进行过研究，XRD分析证明当初始原料中MgO-MgSO₄-H₂O＝6:1:12.3(摩尔比)，在25-40℃时，所形成的碱式盐水化物是3:1:8相。同时很多学者用水热合成法进行了硫氧镁水化物晶须的研究，在140-200℃的水蒸汽下，主要得到组成为2MgSO₄·Mg(OH)₂·2H₂O和5Mg(OH)₂·MgSO₄.·3H₂O或5Mg(OH)₂·MgSO₄·2H₂O的长径比为10-40的晶须。邓德华提出了硫氧镁胶凝体系碱式盐生成机理，并提出了改性硫氧镁基胶凝材料体系的思路，并提出了磷酸及磷酸盐类外加剂可以促使硫氧镁水化体系中稳定的结晶相生成，从而可以显著提高其水稳性。可见，对硫氧镁基胶凝材料进行改性研究非常必要。