木粉对氯氧镁水泥

氯氧镁水泥与各类材料都具有较好的相适性，特别是对植物类纤维已有大量的研究。

涂平涛和苗冠强[9]通过对植物纤维轻型复合板的研究，着重论述了氯氧镁水泥作为胶黏材料的功能与特点。

陈慧苏，张政涛[10]等成功研制了秸秆/废木屑-氯氧镁水泥复合保温墙体材料，并做了相关性能的探究。

张政涛[11]又根据MOC浆体、秸秆和空隙在不同条件下的堆积方式，设计模型，预测了秸秆掺量对秸秆-氯氧镁水泥复合保温材料容重、抗压强度、导热系数的影响。

孙伟和张政涛[81]等自主研究了秸秆/灰渣氯氧镁水泥空心条板或空心砌块的制备方法，并申请了发明专利。

陈阁琳[12]和李淑艳[13]等则介绍了秸秆镁质水泥轻质条板（SMC 板）在施工和高层建筑中的实际应用。

刘威[14]对新型植物纤维氯氧镁水泥的复合板经行了研究。

江嘉运和肖力光[15]利用我国农作物秸秆等剩余物的丰富资源，以氯氧镁水泥为胶凝材料制备的轻质空心条板，用途广泛。

马欣[16,17]则研究了复合外加剂，粉煤灰，脲醛树脂等对秸秆水泥基复合材料的耐水性影响。

金开峰等[18]以氯氧镁水泥为胶凝材料，分别青稞秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆和木屑等制备镁质水泥砌块，研究性能后发现前三种材料均要好于木屑，且青稞秸秆镁质水泥砌块综合性最优。

曹旭辉[19]等详细研究了稻草纤维的长度和掺量对镁水泥的影响，并指出1%NaOH溶液处理后的稻草纤维，更好的改善镁水泥的各项性能。

谭永山等[20]等通过玻璃纤维与氯氧镁水泥的复合，大幅增加了氯氧镁水泥的抗冻性。

郑利娜[21]等通过快速碳化的方法，进一步加强了玻璃纤维增强氯氧镁水泥的性能。

陈广琪[22]通过研究指出菱镁水泥对各种木材的相适性要好于硅酸盐水泥。

黄皓哲，马灵飞[23]也指出了氯氧镁水泥与木材有更好的相适性，并探究了杉木、杨木、马尾松和毛竹对氯氧镁水泥水化放热特性的影响。

梅佳[24]等则具体探究了毛竹不同部位制备的粉末对氯氧镁水泥水化放热特性的影响。

王增[25,26]等对氯氧镁水泥竹刨花板的热压工艺和原料配比进行了详细研究。

而王韵璐[27]等则探究氯氧镁水泥与竹条、竹帘复合后的材料的相关性能。

余斌[28]对氧镁水泥刨花板的性能进行了综合研究。

2.1引言
本章节通过对杨木、杉木、毛竹、核桃壳、麻杆和核桃壳5种生物质材料分别经行碱处理和热水处理，并设置未处理作为空白对照，探究处理前后它们对氯氧镁水泥水化特性和抗折强度的影响，同时用FTIR测试经过不同处理后的材料，测试其官能团变化情况。

本章主要目的在于研究氯氧镁水泥与人造板行业中常见的材料：杨木、杉木和毛竹，以及近几年也有所应用的麻杆和核桃壳这5种材料的相适性情况，为本论文的氯氧镁水泥杨木胶合板和氯氧镁水泥与其他材料的进一步应用提供理论依据。

2.2试验材料和仪器设备
2.2.1试验材料
杨木：购自湖州德清；
杉木：购自湖州德清；
毛竹：购自临安；
红麻杆：购自浙江海宁；
核桃壳：购自临安，核桃壳实验室剥取；
轻烧氧化镁（MgO）：辽宁海城市牌楼镇海狮轻烧镁厂生产，工业级，外观呈白色粉末状，200 目，含量≥85%，氧化镁活性经测定为62.3%；
氯化镁(MgCl2.6H2O)：辽宁海城市祁源城镁业生产，工业级，含量≥99%；
改性剂：实验室自制；
氢氧化钠（NaOH）：国药集团化学试剂有限公司，分析纯，含量≥96%。

2.2.2试验仪器与设备
电动搅拌器：杭州仪表电机有限公司，型号D40-2F；
热导式无纸测试记录仪：浙大中控生产；
电热鼓风恒温干燥箱：型号101-3，杭州蓝天化验仪器厂；
电子式人造板试验机：型号MWD-W20，济南时代试金仪器有限公司；
傅氏转换红外线光谱分析仪：日本岛津公司，型号IR Prestige-2。

2.3试验方法
2.3.1氧化镁活性的测定
按照董金美，余红发[83]等撰写的新水合法，将 2.0g（精确至0.0001g）的轻烧氧化镁试样，至于40mm×25mm的玻璃称量瓶中，加入15ml的蒸馏水，盖上盖子并稍留一条细缝，放入烘箱在100℃水化6h，然后升温至150℃，在此温度下烘干3h至恒重，最后冷却至室温，称量。

本实验中测定5次取平均后得到的实际活性氧化镁含量为62.3%。

2.3.2木粉的制备
将杉木、杨木、毛竹、麻杆锯成3~5cm长的小木段，然后人工纵剖成1~2mm 宽的细木条，并放在室内气干，然后用植物粉碎机粉碎机粉碎，取通过60目筛网上的木粉（核桃壳无需锯、剖，直接粉碎）。

在恒温103℃下烘至绝干并在密封袋中保存。

2. 3.3 木粉的预处理
2. 3.3.1 热水处理
取2. 3.1中制备好的木粉50g置于烧瓶内，加入70℃热水500mL，用保鲜膜封口放入水浴锅中保温，用搅拌器搅拌浸泡8h，然后进行过滤，将得到的滤
液再多次过滤，直至大部分木粉滤出，最后将木粉在烘箱中烘至绝干备用。

2. 3.3.2 碱处理
取2. 3.1中制备好木粉50g置于烧瓶内，加入500ml质量分数为1%的NaOH 溶液，并用搅拌器搅拌8h，之后多次过滤，直至大部分木粉滤除，最后将得到的木粉在烘箱中烘至绝干备用。

2.3.4红外光谱分析
取少量木粉在玛瑙钵中充分磨细，过120目筛，将得到的木粉与事先干燥好的的KBr 粉末（质量比为木粉∶KBr=1∶1 00），在大功率白炽灯继续磨研直到两者混合均匀，取适量的混合物于压膜内，在压片机（调至76MPa）上压5 分钟，然后泄压拿出，并取出透明薄片，装于薄片夹持器上，然后在傅立叶变换红外光谱仪上进行测定分析。

2.3.5氯氧镁水泥、粉末、水混合物的调制和水化温度的测定
混合中各成份的配比如表2.1如示。

按表1所列配比，将15g氯化镁溶于50g水中，并加入10g改性剂，搅拌至两者完全溶解。

然后将75gMgO粉末与3.75g木粉在熟料袋中充分混合（MgO质量的5%），之后加入先前配好的溶液中，搅拌浆体至变成均匀状态。

最后放入如图1所示的用厚度为5 cm的发泡塑料自制的测温装置中。

并采用浙大中控产的热导式测试仪测试混合物在24小时内的水化温度变化情况，记录间隔为1分钟。

整个配制、测试环境的在20℃±1℃的环境下完成。

每种试验重复3次，取其平均值。

图2.1 水化热的测定装置
Figure 2.1 Design used determine the heat of hydration of the wood-cement-water mixture
2.3.6 氯氧镁混合物的抗折强度测定
根据GB/T17671-1999水泥胶砂强度试验的要求，按表1中的配比，制备水
泥混合物，然后均匀地倒入40mm*40mm*160mm的标准模具中。

在室温（22℃左右）条件下放置24小时，然后脱模放在同一室温条件下养护15天。

最后在万能力学试验机上直接测试抗折强度。

每组测试三个试件，计算平均值。

2.3.7木材与氯氧镁水泥相适性的评定方法
2.3.7.1.最高水化温度
Sandermann等通过将99种木材加入水泥中，测试混合物的水化特性，按最高水化温度T2进行分类：T2>60℃时为适宜树种，50℃< T2<60℃时为较适宜树种，T2<50℃为不适宜树种。

2.3.7.2.面积比率（相容系数）
Hachmi和Moslemi提出了采用木材与水泥混合物的水化热曲线在坐标轴中所包含的面积（A wc）与纯水泥水化热曲线面积（A mc）之比的相容性系数（C A）作为评定指标。

（该面积通过origin对时间-温度曲线经行微积分求得）
C A =( A wc / A mc)·100 1)
A wc——混合物水化开始后在24h内的水化发热量,即室温与混合物
水化曲线所围的面积(h.e);
A mc——纯水泥水化开始后在24h内的水化发热量(h.e),即室温与纯水
泥水化曲线所围的面积(h.e);
2.3.7.3 水泥相适性评价方法的选择
氯氧镁水泥不同于普通水泥，是一种水化放热十分剧烈的无机胶凝材料。

对比图2.3和图2.4两种水泥的水化放热曲线，可以看出，硅酸盐水泥除去阶段1，接下来的曲线与氯氧镁水泥十分相似，周贤康[61]以及其摘译的M.Hachimi[62]的文章中，以及俞友明[63]都指出用面积比率C A（相容系数）来评定不同树种与水泥相容性较为合理，且该评定中的参数主要是硅酸盐水泥中第二个峰的各个特征值，且该评定方法主要有以下三个优点：
(1)有宽阔的水化时间,并考虑了所有的相关因素。

(2)CA值变化率在0~100%,可包含所有等级的树种,尤其为严重阻凝型树种,提供了可供比较的数据。

(3)即使实验室差异,甚至水泥条件不同,相互间仍有可比性。