[发明专利]基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料及制备方法

说明书

本发明属于建筑材料领域，涉及海工修补加固材料，尤其是一种基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料及其制备方法。该材料含有的组分及质量百分比如下：磷酸镁水泥53～60wt%；石英砂39～46wt%；聚丙烯纤维0.8～1.5wt%；磷酸镁水泥含有的组分及质量百分比包括：磷酸镁水泥基胶凝粉料62～67wt%；磷酸一铵18～22wt%；复合缓凝剂10～13wt%；硅酸钠2～4wt%；所述磷酸镁水泥基胶凝剂粉料包含：过烧氧化镁粉80～83wt%；石灰石粉5～7wt%；偏高岭土10～15wt%；复合缓凝剂由硼砂、十二水合磷酸氢二钠、有机酸构成。本发明材料具有抗硫酸盐侵蚀性强、凝结硬化快、可施工性强、早期强度高、耐磨性强、粘结性好等特点，其与旧混凝土结构基体粘结性强。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及海工修补加固材料，尤其是一种基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料及其制备方法。

背景技术

我国沿海城市资源丰富，发展潜力大，“十四五”规划中提出围绕海洋工程、海洋资源、海洋环境等领域突破关键领域发展、建设我国现代化海洋产业体系，其中码头建设、沿海公路、客货高铁专线的发展十分必要。混凝土作为海洋工程建设的主体材料，长期处于干湿循环、碳化、冻融以及硫酸盐氯盐等多重侵蚀的复杂环境中，致使混凝土材料破坏严重，显著缩短了结构的服役寿命，一定程度上制约着海洋工程产业的发展。海洋工程混凝土结构服役过程中硫酸盐、氯盐侵蚀破坏最为严重，干湿循环环境为硫酸盐进入混凝土内部提供了通道，受硫酸盐侵蚀后的混凝土结构内部生成、钙矾石和碳硫硅钙石等体积大于原水化产物的产物，致使混凝土结构表皮水泥浆的脱落，进一步打开了硫酸盐、氯盐向混凝土内部结构的迁徙速度，其中氯离子的侵入在钢筋混凝土的表面形成电解池，破坏钢筋钝化膜，加剧钢筋的锈蚀膨胀，硫酸盐环境和钢筋锈蚀膨胀进一步增大混凝土结构的体积，受到侵蚀后的软弱混凝土颗粒再次剥落，最终形成大片裸露钢筋的界面，同时钢筋的锈蚀进一步破坏了混凝土结构的负载力，降低了混凝土结构的服役寿命。相关工作人员就海工混凝土的加固提出了诸多观点，其中修补加固材料大致以硫铝酸盐水泥为主，硫铝酸盐水泥耐磨性较差，加之凝结硬化后碱性较低不足以保护钢筋钝化膜，导致修补的结构再次与原混凝土结构发生剥离，再一次加剧混凝土结构的破坏。海洋工程用混凝土耐久性问题日益突出，加固、修补已破损的混凝土结构成为国际海洋工程界普遍关注的问题。因此，研制一种与原混凝土结构粘结强度大、抗硫酸盐侵蚀性能强、抗冻性强、机械强度高、施工快捷方便、固结快、原料来源丰富的新型无机胶凝材料具有广阔发展前景。

发明内容

针对现有修补加固材料耐磨性较差、凝结硬化后碱性较低、与旧混凝土粘结力差等缺陷，本发明提供一种以磷酸镁水泥为胶凝剂的抗硫酸海工修补加固材料及其制备方法。本发明的磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料具有抗硫酸盐侵蚀性能好、凝结硬化快、抗冻性强、耐老化性强、体积稳定性强、耐磨性强、粘结性好等特点，该发明制备工艺简单、使用方便、节能环保。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料，含有的组分及质量百分比如下：磷酸镁水泥53～60wt%；石英砂39～46wt%；聚丙烯纤维 0.8～1.5wt%；

所述磷酸镁水泥含有的组分及质量百分比包括：磷酸镁水泥基胶凝粉料 62～67wt%；磷酸一铵 18～22wt%；复合缓凝剂10～13wt%；硅酸钠 2～4wt%；

所述磷酸镁水泥基胶凝剂粉料包含：过烧氧化镁粉80～83wt%；石灰石粉 5～7wt%；偏高岭土10～15wt%；上述各组份的质量百分数之和为100%；

所述复合缓凝剂含有的组分及质量百分比如下：硼砂 28～32wt%；十二水和磷酸氢二钠 50～55wt%；有机酸14～18wt%上述各组份的质量百分数之和为100%。所述有机酸由甲酸、乙酸、聚羧酸复配而成，甲酸：乙酸：聚羧酸的质量比为：1~3:4~6:2~5。

本发明中还提供了上述基于磷酸镁水泥基抗硫酸盐海工修补加固材料的制备方法，包括以下步骤：