[发明专利]一种耐水性磷酸镁水泥及其应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种耐水性的磷酸镁水泥，尤其是一种能保证其在水环境中强度的早强型水泥及其应用。

(二)背景技术

耐水性磷酸镁水泥是一种能够在水中随着龄期增加强度，长期耐久性得到保证的材料。现有的磷酸镁水泥(MPC)与普通硅酸盐水泥相比，具有低温凝结快、黏结强度高、干缩小、耐磨性和抗冻性良好等优点，同时发现，水养条件下或者潮湿环境下，磷酸镁水泥强度发展缓慢甚至发生了一定程度的强度倒缩，体积稳定性明显降低，足见其耐水性亦差，很难满足海工或水工建设日益多样化的需求等。如果处于潮湿或者降雨较多地区，势必会对其耐久性产生影响，这在一定程度上影响了它的广泛应用。由此可见，有必要提供一种耐水性磷酸镁水泥，既能快速提高自身早期强度，又能维持长期强度，降低渗透性，也能改善耐水性，为提高磷酸镁水泥的耐久性创造有利条件。

另一方面，在航道、输水河道的清淤和港口新建、扩建等海洋工程中，通常在含水丰富且潮湿的环境下会产生大量的疏浚淤泥，而使用现有的普通硅酸盐水泥处理淤泥，会因固化淤泥早期强度低使淤泥处理时间长，从而需设置大量陆地储泥场。因此，有必要提供一种耐水性磷酸镁水泥，能够提高固化淤泥的早期强度，从而缩短淤泥的处理时间和占地面积。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种耐水性磷酸镁水泥，以使水泥本身长期强度得到保证，渗透性低，水中强度损失少，耐水性提高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐水性磷酸镁水泥，所述的耐水性磷酸镁水泥包括下列组分：重烧氧化镁、磷酸盐、矿渣，其中，所述重烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量之比为4～5：1，所述矿渣的质量含量基于磷酸镁水泥(Magnesium Phosphate Cement，MPC)的总质量为10％～30％；所述矿渣为铁矿石经过选矿或冶炼后的残渣，矿渣中含有大量玻璃体和少量晶体，所含玻璃体和晶体的主要物相为石英(SiO₂)、硅酸二钙(C₂S)和硅酸钙(CS)等。

进一步，本发明所述的耐水性磷酸镁水泥的组分还包括缓凝剂，所述缓凝剂的质量含量为重烧氧化镁质量的5％～10％。

优选的，本发明所述的耐水性磷酸镁水泥由下列组分组成：重烧氧化镁、磷酸盐、矿渣、缓凝剂，其中，所述重烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量之比为4～5：1，所述矿渣的质量含量基于磷酸镁水泥(MPC)的总质量为10％～30％，所述缓凝剂的质量含量为重烧氧化镁质量的5％～10％。

本发明所述的重烧氧化镁是由轻质碳酸镁经过1500～1700℃高温煅烧而成的，目数为100～200，纯度为92～96％，比表面积为2200～3800cm²/g。

本发明所述的矿渣经粉磨1～3h，比表面积为3600～4500cm²/g。

优选所述的磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸氢二钾中的一种或两种以上任意比例的化合物。

优选所述的缓凝剂为硼酸或硼砂，或两者任意比例的混合物。

本发明所述的耐水性磷酸镁水泥可用于处理重金属污染的土壤，所述的应用方法为：将所述耐水性磷酸镁水泥的各组分混合均匀，加入水搅拌形成水泥砂浆，将所得水泥砂浆喷洒在污染的土壤上对其中的重金属等有害物质进行固化；所述水的加入质量为耐水性磷酸镁水泥总质量的10％～18％(水量在该范围时，水泥能与水拌合均匀、充分反应，并使水泥有效发挥其早强特性和耐水性)；所述耐水性磷酸镁水泥的掺入质量为污染土壤质量的15％～20％。

将本发明所述的耐水性磷酸镁水泥应用于河道疏浚淤泥中，能够快速提高其强度，从而可以使疏浚淤泥土用于其他工程，减少了其占地时间。具体应用方法与上述应用于污染土壤的方法相同。

本发明所述的耐水性磷酸镁水泥还可用于原地处理地基土，围海造陆，道路、桥梁、机场跑道的快速修补，海洋工程及军事抢修。应用时，将所述的耐水性磷酸镁水泥加水制备成水泥砂浆，将水泥砂浆直接喷洒在地基，淤泥上对其进行固化处理，所述水泥砂浆的制备方法为：将耐水性磷酸镁水泥的各组分混合均匀，加入水搅拌即形成水泥砂浆，所述水的加入质量为耐水性磷酸镁水泥总质量的10％～18％。

下面对本发明技术方案的原理进行阐释。