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1、1,镁质胶凝材料 Magnesium oxychloride cement,2,Magnesium oxychloride cement,镁质胶凝材料的原料及煅烧氧化镁-水体系氧化镁-氯化镁-水体系氧化镁-氧化硅-水体系镁质胶凝材料的应用,3,镁质胶凝材料的原料及煅烧,一、原料菱镁矿 苛性苦土白云石 苛性白云石,4,菱镁矿是一种碳酸镁矿物，它是镁的主要来源。含有镁的溶液作用于方解石后，会使方解石变成菱镁矿，因此菱镁矿也属于方解石族。菱镁矿中常常含有铁，这是铁或锰取代掉镁的结果。菱镁矿除提炼镁外，还可用作耐火材料和制取镁的化合物。,菱镁矿（Magnesite）,5,理论组成(wB%)：MgO 4
2、7.81，CO2 52.19。MgCO3FeCO3之间可形成完全类质同像，天然菱镁矿的含FeO量一般8%。含FeO约9%者称铁菱镁矿；更富含Fe者称菱铁镁矿。有时含Mn、Ca、Ni、Si等混入物。致密块状者常含有蛋白石SiO2nH2O、蛇纹石(Mg，Fe，Ni)3Si2O5(OH)4等杂质。,6,工业矿床通常由含镁热水溶液交代白云岩、白云质灰岩或超基性岩而成。常与方解石、白云石、绿泥石、滑石共生。常压下菱镁矿形成于250350；低于此温度形成稳定的三水菱镁矿；高于此温度则形成水镁石。,7,碳酸盐矿物。成分为CaMgCO32。常有铁、锰等类质同象代替镁。当铁或锰原子数超过镁时，称为铁白云石或锰白
3、云石。三方晶系，晶体呈菱面体，晶面常弯曲成马鞍状，聚片双晶常见。纯者为白色；含铁时呈灰色；风化后呈褐色。它的晶体结构像方解石，常呈菱面体。遇冷稀盐酸时会慢慢出泡。,白云石（dolomite）,8,二、镁质胶凝材料的煅烧 MgCO3CaCO3=MgCO3+CaCO3MgCO3=MgO+CO2 400开始分解；600-650分解反应剧烈；800-850实际生产,9,白云石加热过程,10,三、MgO活性与煅烧温度的关系450700煅烧并磨细，几分钟完全水化1000煅烧并磨细，水化95%MgO需1800h,11,MgO的水化反应速度决定于水化活性，MgO的活性主要决定于烧结温度。,水化速度与烧结温度的
4、关系,12,不同分散度的MgO的水化速度,曲线1至4比表面积逐渐降低,氧化镁-水体系,MgO+H2O=Mg(OH)2,13,产生的问题：一、提高烧结温度，降低比表面积，溶解度更低，水化过程延长，硬化体强度提高。二、降低烧结温度，提高MgO比表面积，水化速度提高，产生结晶压力，硬化体强度降低。,14,氧化镁-氯化镁-水体系,要解决的问题：一、加速MgO的溶解；二、降低体系过饱和度。瑞典学者S.Sorel于1867年发明用MgCl2溶液调制的镁质胶凝材料，称为索瑞尔水泥（Sorel Cement），简称镁水泥。,15,氧化镁-氯化镁-水体系,镁水泥的水化过程及其影响因素,水化放热曲线,16,影响水
5、化过程的主要因素:MgO的活性及分散程度，以及MgO与MgCl2和H2O的比例关系是影响水化过程的重要因素。一、配料比对t1的影响不大；二、诱导期结束的时间t2和达到第二放热高峰的时间t3是随配比变化而变化的。,17,镁水泥的水化相,3Mg(OH)2MgCl28H2O 318 相35Mg(OH)2MgCl28H2O 518 相3,18,体系中的主要化学反应三种假设：（1）以MgO、Mg2+、Cl-和H2O为初始反应物（2）以Mg2+、Cl-、OH-和H2O为初始反应物（3）以Mg(OH)2、Cl-、OH-和H2O为初始反应物镁水泥制品在使用过程中，受到空气中CO2、水蒸气的侵蚀，以及日晒雨淋等
6、作用，发生相变，使强度下降。,5Mg(OH)2MgCl28H2O,3Mg(OH)2MgCl28H2O+2Mg(OH)2,19,镁水泥的强度及其影响因素,镁水泥,硅酸盐水泥,强度MPa,时间,t,强度发展对比,20,配比对强度的影响,水化温度、MgO活性、分散程度、MgCl2溶液浓度等因素也将影响镁水泥的强度,21,由于水化产物在水中溶解度较大，耐水性差是镁水泥的结构特性。提高镁水泥耐水性：一、降低水介质的作用；二、掺入适当的添加剂；三、采用其他的调和剂，如MgSO47H2O、FeSO4。,22,氧化镁-氧化硅-水体系,常温下MgO能与SiO2作用，在蒸压条件下结合力比CaO和SiO2更大。蒸压
7、温度提高，结合力增大。MgO/SiO2比例增大，结合时间延长。,23,镁质胶凝材料的应用,（1）气硬性 常见的胶凝材料以通用水泥代表，均是水硬性的，即在水中可以硬化。但镁水泥却与常规水泥完全不同，它是气硬性的，在水中不硬化。这是镁水泥与常规水泥相比一个比较突出的特点。（2）多组分 镁水泥是多组分的，单将轻烧镁粉加水是不会硬化的。它的一个组分是轻烧镁粉或白云石灰粉，另一个组分是调和剂镁盐，其他组分包括水和改性剂。（3）高放热 镁水泥在硬化时要释放出很高的热量。它的放热量为100013500J/gMgO，最高反应体系的中心温度可达140C，在夏季可能会超过150C。普通水泥的水化热仅为300400
8、J/g水泥，镁水泥是普通水泥水化热的34倍。,24,（4）对钢材的强度腐蚀性 镁水泥大多以氯化镁为调和剂，含有大量的氯离子，对钢材具有极强的腐蚀性。（5）高强度 镁水泥可以轻易达到62.5MPa。一般的轻烧镁粉胶凝材料的抗压强度均可达到62.5MPa以上，大部分可达到90MPa以上。在轻烧镁粉质量可以保证、镁水泥配比合理、工艺科学的情况下，还可以达到140MPa左右。试验表明，当轻烧镁粉与无机集料之质量比为1：1时，其一天的抗压强度可达34MPa、抗折强度9MPa。28天抗压强度达142PMa，抗折强度达26MPa。,25,（6）高耐磨 耐磨性是普通硅酸盐水泥的三倍。因此镁水泥特别适合生产地面
9、砖及其他高耐磨制品，尤其是磨料磨具如抛光砖磨块等。（7）耐高温、低温 在各种无机胶凝材料中，只有镁水泥同时具备即耐高温、又耐低温的特性。轻烧粉的主要成分MgO的耐火性是2800C，居所有耐火之首。因此，镁水泥建材制品一般均有耐高温的特性，即使复合了玻璃纤维，也可耐火300C以上。正是因为镁水泥的这种耐火性，它被广泛用于生产防火板。镁水泥不但耐高温性能优异，耐低温性能也非常优异。因为镁水泥大多以氯化镁为调和剂，而氯化镁属于抗冻剂氯盐。因此，镁水泥具有了自然的抗低温性能，所以在低温下镁水泥产品也可照常生产，不需要外加防冻剂。在一般情况下，可耐-30C的低温。,26,（8）抗盐卤腐蚀 镁水泥由于是用
10、盐卤作调和剂的（大多为氯化镁），也就是说它本身就是有盐卤成分，所以它就不怕盐卤腐蚀，而且遇盐卤还会增加强度。这就使它可以克服普通水泥及混凝土制品的不足，用于高盐卤地区。（9）空气稳定性和耐侯性 由于镁水泥是气硬性的，在终凝后只有在空气种才能继续凝结硬化，这就使它具有良好的空气稳定性，空气越干燥，它就越稳定。试验表明，镁水泥制品在干燥空气中，其抗压和抗折度均随龄期而增长，直至两年龄期还在增长，十分稳定。也证明了，镁水泥在干燥空气中的强度是持续增长的。另外，由于镁水泥具有抗高、低温性能，在高温气候和严寒气候中均具有稳定性，不会因气候的变化而影响其稳定性。它的耐侯性也是十分优异的。,27,（10）低
11、烧度低腐蚀性 镁水泥的碱度远低于任何品种的常规水泥。经测试，它的浆体滤液pH值波动在89.5之间，是很低的接近于中性。因为镁水泥的碱度极低，只呈微碱性，对玻璃纤维和木质纤维的腐蚀性是很小的。大家知道GRC制品以玻璃纤维增强，植纤制品以锯末，刨花、棉秆、蔗渣、花生壳、稻壳、玉米心粉等木质纤维下脚料增强，而玻璃纤维和木质纤维都是不耐碱的材料，极其怕碱腐蚀，在高碱腐蚀下它们都会失去强度，对胶凝材料失去增强作用。所以，常规水泥因高碱就无法用玻纤及木质纤维增强。而镁水泥却以独特的微碱性优势，在GRC领域和植纤制品领域大显身手，这也是它能成为无机玻璃钢的主要原因。,28,（11）轻质低密度 镁水泥制品的密
12、度一般只有普通硅酸盐制品的70%，它的制品密度一般为16001800kg/立方米，而水泥制品的密度一般为24002500kg/立方米。因此它具有十分明显的低密度性。（12）快凝 镁水泥具有自来的快凝性。一般在加入调和剂后，48h就可以达到脱模的强度。它的初凝为3545min，终凝5060min，相当于快硬水泥。快硬水泥的快凝是外加促凝材料形成的，生产工艺复杂，而镁水泥是材料本身自然形成的快凝性。,29,（13）良好的抗渗性 镁水泥在凝结硬化后，形成很高的密实度，毛细孔相对于常规水泥要少得多。因此，它在硬化后就具备良好的抗渗性，渗水系数很低，不掺用抗渗剂。正是因为它的这种良好抗渗性，才决定了它在波瓦等屋面材料领域有着广阔的应用前景。（14）制品高光泽 使用相同光亮度的磨具，用镁水泥共和常规水泥材料各制一个产品，再进行二者的光泽度对比，就会发现，镁水泥制品的光泽度比水泥制品要高的很多。,30,31,32,33,
