氯氧镁水泥的研究进展

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广东建材2012年第4期材料研究与应用氯氧镁水泥的研究进展曾习文(广东天信电力工程检测有限公司)摘要：本文总结了氯氧镁水泥自被发明以来的一些研究应用情况，着重分析了氯氧镁水泥的基本组分、水化硬化过程和机理，并综述了各种不同的改性剂对氯氧镁水泥性能的影响。关键词：氯氧镁水泥；水化机理；改性．夕加剂粒状或纤维束状集台体，它们相互交叉，搭接成毛毡状1概还多相多孔网状结构。但在较高温度时，镁水泥的主要相1867年瑞典学者索瑞尔发明了一种胶凝材料，由是9Mg(OH)2·MgC1·5H20和2Mg(OH)·MgC12·4H20等。研轻烧MgO、MgC1和H20三者按照一定配比调和形成，这究表明受大气中C0。和H0的作用，5·1·8相和3·1·8就是氯氧镁水泥，又称索瑞尔(Sore1)水泥。氯氧镁水泥相在镁水泥体系中并不能长期稳定存在，转化成新相的材料主要由两大部分组成：一部分是基本材料(MgO、2MgC03"Mg(OH)2·MgC12·6H20，因此中期主要相有5·1·8MgC1和H20)，它们形成的MgO—MgC12-H。0三元化合物结相、3·1·8相和2MgCQ"Mg(OH)2·MgC12·6H20，而在后期经晶复盐是氯氧镁水泥的硬化体，其中最主要的是3MgO·相转化后，主要相包括5·1·8相、3·1·8相、2MgCO·Mg1MgC12e8H。0结晶相简称3相和5MgO·1MgC12e8H20结晶(OH)2·MgC12·6H20、4MgC03"Mg(OH)2·H20口MgCO3。相简称5相。另一部分是外加剂，是指各种能改善氯氧镁水泥性能的有机和无机材料。2．2氯氧镁水泥硬化机理氯氧镁水泥的水化在MgO—MgC1。一H0三元系统中2氯氧镁水泥形成机理进行。1976年Sore11E41~HArmstrong等人首次用X一射2．1氯氧镁水泥水化物线衍射分析(XRD)固相，确定了其中有5Mg(OH)·MgC]·氯氧镁水泥是一种MgO—MgCl2-H0体系组成的镁质8H。0(五相)和3Mg(OH)。·MgC1。·8H0(三相)两种主要的胶凝材料，其主要成分为碱式氯化镁，可以用通式Mgx晶体相，其形成可用下式表示畸]：(0H)y·Cl·nH。0表示。现在对MgO—MgC12-H。0体系的研究5·1·8相5MgO+MgC12+13H20-~5Mg(OH)2·MgC12·很多，并且取得了大量的成果，但对于OH—MgC12-H。0体8H20系的研究还很少。3·l·8相3MgO+MgC12+11H20-~3Mg(OH)2·MgC12·为了弄清氯氧镁水泥形成过程的相变动力学和微8H20观结构，各国学者广泛开展了镁水泥水盐体系的物理化到1980年又证实了5·1·8相比3·1·8相结晶快，学分析研究。BuryE等克服了胶凝现象，用湿渣法获得而且有转变为3·1·8相的趋势，这种转化与MgO／MgC1。了平衡相图，并指出平衡相中只有一个三元化合物3·的摩尔比有密切关系。氯氧镁水泥中还有未反应完全的1·8相。Sorrell等人在此基础上用合成法，采用x射线MgO、MgC12·6H20及生成的Mg(0H)2，以及少量的2Mg(OH)分析鉴定物相，获得了体系相图的轮廓线，相图中有很2·MgC12e4H20(2卡目)币口9Mg(OH)2·MgC12·5H20(9市目)等。大一片胶凝区和液相区，发现除三元化台物3·1·8相5相和3相_7皆为晶体结构，在显微镜下一般呈针杆状，外，还有一种5·1·8相，并指出5·1·8是镁水泥的基质受生长空间不同和外来因素的影响，有时也呈颗粒状、相。我国张逢星等人1988年重新研究了镁水泥体系纤维束状集合体，它们相互交叉搭接成毛毡状多相多孔MgO—MgC12-H。0在15℃和35℃的相平衡，研究结果证实网状结构，产生较高的机械强度。随着水泥体的硬化，镁了Bury体系只有一个新化合物的结论，并指出Sor-水泥石网架状结构中的孔隙不断被反应产物填充密实，rel1的相图应为一种非平衡态相图。其强度不断增加。众多的研究表明口，在室温时镁水泥强度相主要是3氯氧镁水泥的改性5·1·8相和3·1·8相，3·1·8相较5·1．8相更稳定，5·1·由于5相和3相在结构上属亚稳态，它们间相互交8相可向3·1·8相转化。在显微镜下5·1·8相一般为针叉穿插，相互吸附在一起，形成网状结构，但并没有结合杆状，受生长空问不同和外来因素的影响，有时也呈颗一21 材料研究与应用广东建材2012年第4期成整体。在网状结构中存在着大量热力学不稳定的接触需的最低Mg。离子浓度，从而使得水化物5相可以在点，当暴露于潮湿的空气中时，受水的作用而水解，起主Mg离子浓度很低的氯氧镁水泥净浆中形成。邓德华认要强度作用的5相和3相水解后转变成层状松散堆积为一般磷酸的用量只有1％左右，不可能生成足量的沉结构的Mg(0H)。，导致制品的孔隙率增大，强度下降，且淀物包裹晶体。他采用XRD分析了氯氧镁水泥浆体，认更易吸潮，同时由于生成了游离的MgC1，并且制品中还为浆体中磷酸离解出磷酸根离子与Mg离子配位，降低会有未反应的Mg0，它们会通过毛细孔迁移到制品表了水化物形成和稳定存在所需的最低Mgz离子浓度，因面，出现返卤泛霜现象，也影响了制品的外观。另外，由而提高了氯氧镁水泥水化物在水中的稳定性，使得5·于水化的不均匀、水化速度过快，水解产物、碳化作用及1．8相晶体在水中不发生水解反应]。原料中过多的游离氧化钙与水反应的产物都有膨胀性，3．2．2粉煤灰、硅灰的影响会产生内应力引起体积膨胀，还会导致菱镁制品翘曲变这类改性剂来源丰富，且改性效果也较好，是‘类形甚至开裂。针对这些弊病做出的改性研究工作，总结有前途的改性剂。众多研究指出，活性SiO和A10。有起来主要包括原料质量控制、配比、生产工艺、养护条件利于提高抗水性。含有活性A10。一Si0类物质有潜在的以及改性外加剂等多个方面。碱激发活性，可以用碱激发铝硅酸盐反应，生成抗水性研究人员对氯氧镁水泥产生各种缺陷的主要原因和化学稳定性好的胶凝材料，它们在水泥中还能起骨架进行分析研究，经过无数次的实验，得出了许多有效的和抑制变形的作用。中国矿业大学(北京)的韩敏芳教授嘲方法，能很好的解决上述缺陷，并且增强的氯氧镁水泥认为磨细粉煤灰的加入，使得基体中的主晶相由结晶型制品的强度、韧性等性能。变为凝胶型，减少了材料中的活化接触点，同时还堵塞3．1MgO／MgC1，的摩尔比的影响了基体内的部分连通孔，改变了孑L结构，增加了材料的应严格控制好MgO、MgC1及水等原料的物质的量密实性，提高了抗水性。张洪_】。。则认为粉煤灰的加入使之比。文献中原料配比相差较大，从1944年到1972年，制品的孔结构得到很大的改善是材料耐水性提高的主诺基斯(Rogec)等人考察了R(4形成5·1·8向3·1·8转要原因。硅灰也是一种很有效的活性二氧化硅类填料，化；R=4~6，3·1．8相向5·1·8相转化；R=5时形成5·1·但由于成本原因，其使用范围较小。8相；R)6形成3·1·8相和Mg(OH)。一般认为比例4～63．2．3无机铁盐和铝盐的影响较好，其中R为MgO与MgC1。物质的量之比。近来又有无机铁盐和铝盐，如硫酸铝、硫酸亚铁等。这些物质研究表明，为了确保5相的产生和减少未反应MgC1：的的加入不仅能加快反应速率，而且能形成Fe(0H)或含量，Mg0／MgC1的摩尔比应在12～17之问，摩尔比低A1(0H)胶状絮凝物，堵塞毛细通道，提高抗渗和减少吸于11时，会延长相变时间，而且会有较大量的3相产生湿性。同。直到今天仍然有许多专家在确定MgO／MgCl的摩尔3．2．4高分子聚合物的影响比的研究上不懈的努力。高分子有机聚合物能包裹在晶体外壁使5相周围3．2改性外加剂产生高聚物或疏水的保护层，减少了氯离子与水的接掺入改性添加剂的目的是希望能在制品中生成稳触，从而提高了络合物结构的相对稳定性；同时填补了定的晶相，清除过剩的游离MgC1，同时可增强制品的致水泥硬化体的内部孔隙，提高了抗水性，减轻了制品返密度，阻塞制品中的毛细通道，防止外界水分渗入而造卤现象同时也延长了其使用寿命。常用的高分子聚合物成返卤泛霜和强度降低的问题，常用的改性添加剂有：有丙烯酸系聚合乳液、聚偏氯乙烯乳液、脲醛树脂、硅酸磷酸盐，含活性SiO的复合煤渣(粉煤灰)，无机铁盐和乙酯、丁苯乳胶等10多种_1。铝盐和高分子有机聚合物等。3．2．5植物或化学纤维的影响3．2．1磷酸盐的影响为减轻氯氧镁水泥制品的质量、增强制品的韧性、磷酸可以提高氯氧镁水泥水化物在水中的稳定抗冲击性和抗折性能，人们便在生产时在氯氧镁水泥中性，使得5相晶体在水中不发生水解反应。从而使得氯加如一定量的植物纤维(如稻草灰、纸筋等)和化学纤维氧镁水泥在水中的强度不变。原因在于在水泥净浆液相(主要是玻璃纤维)，添加了这些纤维后还能减少因温湿中发生离解反应，产生磷酸根离子(H。P0，HP0。和度控制不当造成的微小裂纹及翘曲变形等缺陷。现如今P0})，然后这些磷酸根离子与Mg离子之间发生相互这种改性技术已经逐渐成熟，有的公司已经开始投入生配位，这样便降低溶液中的Mg团聚提高水溶液中这些产。但还有些研究者为寻找增强这种含纤维制品其他性相的稳定性。磷酸也可以降低氯氧镁水泥水化物形成所能的方法而进行不断的研究n”]。一22一 广东建材2012年第4期材料研究与应用市政排水工程择优选用HDPE双壁波纹管的探讨郑文琪(汕头市市政工程总公司)摘要：HDPE双壁波纹管足近年来市政排水工程中普及推广应用的一种新型管材。和传统管材相比，HDPE双壁波纹管在市政排水工程施工应用中具有诸多优势。本文根据现场施工应用，阐述其在市政排水工程中普及趋势之所在。关键词：HDPE双壁波纹管；市政排水工程1引言料管材。其独特的制造工艺和结构设计使其具有重量轻、水力条件好、环刚度大、韧性强、耐高压、耐低温、耐随着我国对城镇基础设施建设的不断投入，同时提腐蚀等优点，是市政排水工程使用的理想管材。高环境保护的重视程度，市政排水将成为城市市政建设的重点之一，塑料管道与传统金属管道、混凝土管道等3HDPE双壁波纹管与钢筋混凝土管的相比具有诸多优势，其中HDPE双壁波纹管在应用于市对比政排水工程中所表现出的技术经济指标上的优势，得到市政排水工程中，以使用钢筋混凝土管为主，HDPE了建筑工程界的普遍认同与普及使用。双壁波纹管作为一个新兴管材，在接下来的时期，使用2HDPE双壁波纹管性能及特点量将逐年攀升，与钢筋混凝土管并存且逐步取代。现将HDPE双壁波纹管是以HDPE(高密度聚乙烯)为主要此两类管材进行全方位分析对比。原料，分别由内、外挤出机共同挤出，一次成型，内壁平3．1性能滑，外壁呈梯形波纹状，内外壁之间有夹壁空心层的塑3．1．1强度和刚度[5]郭昌奎，余学飞，刘文清，包建国，敖秀英．氯氧镁水泥的稳定4结语性[J]．云南建材，1997，(4)：35—40我国氧化镁和氯化镁资源非常丰富，目前研制和发l6jDengDehua，ZhangChuanmei．Theformationmechanism展氯氧镁水泥产业已取得了大量的科研成果。尽管氯氧ofthehydratephasesinmagnesiumoxychloridecement镁水泥的研究和应用取得了重要的成果，但产品的质量[J]．CementandConcreteResearch，1999，29：l365—137l问题仍然没有从根本上解决。主要原因是对镁质碱性水[7]邓德华，张传镁．可溶性磷酸盐改善氯氧镁水泥耐水性的研泥的组成和其反应机理认识不够，对水化产物的实质不究[J]．华南建设学院西院学报，1999，7(2)：2卜30了解。随着研究的不断深入，氯氧镁水泥存在的缺陷将[8]邓德华．磷酸根离子对氯氧镁水泥水化物稳定性的影响来会不断的解决，其在工程应用方面将有着广阔的发展[J]．建筑材料学报，2002，5(1)：9—12[9]李伯涛，韩敏芳．粉煤灰氯氧镁水泥轻质建筑板材可行性分空间。●析[J]．国际电力，1999，(4)：57—6O[1O]张洪，蒋玢粉．煤灰改善氯氧镁水泥耐水性及其机理研究【参考文献】[J]．粉煤灰综合利用，1997，(1)：33—35[1]王英姿，邱振新，王翔．浅谈氯氧镁水泥制品的性能及发展状[1I]黄可知．脲醛树脂复合外加剂改性氯氧镁水泥的研究[J]．况[J]．山东建材，2000，(4)：38—40武汉理工大学，2002(240)：9-11[2]C．R．Buryeta1．J．Chen．Soc，1932，2008[12]张文政，韩雪等．玻璃纤维增强氯氧镁水泥的研究[J]．辽[3]严育通，景燕，马军．氯氧镁水泥的研究进展[J]．盐湖研究．宁化工．2007，36(7)：436—4382008，16(1)：60—66[13]姜从盛．玻璃纤维增强氯氧镁水泥复合材料的耐水性研究[4]L．Urwongse，C．A．Sorrel1．TheSystemMgO—MgC12一H20at[J]．山东建材，2003，24(3)：37—3923℃[J]．JAmCeramSoc，l980，(63)：50123——