氯氧镁水泥返卤成因及其改进的研究_段先志

3. 2 配方影响
( 1 ) 1 9 76 年 和 1 98 0 年 , Sorrel 等 人 首 次 用 X 射 线 衍 射 分 析 ( XRD ) 确 定 了 固 相 中 有 5 M g ( OH ) 2 # M gCl2 # 8 H2 O 、3 M g ( OH ) 2 # Mg Cl2 # 8H2O 和 M g ( OH ) 2, 并 指 出 了 5 \ 51# 8 相 和 3 #1# 8 相是该 体 系中 两 种主 要 的晶 体 相, 而 且 还建立了该 三 元体 系 在常 温 下较 为 精 确的 相 图( 如图 1 所示) :
平, 覆上薄膜, 室内 自然 养护 , 过 24h 脱 模, 观 察其返卤 状况。
2. 5 测试结果 ( 见表 2) 表 2 典型配比的 氯氧镁水泥 返卤状况
编号
1#
2#
3#
M gO/ MgCl2( 摩尔比)
5
7
9
1dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
小水珠 微水珠 不返
返
2d 较大水珠 小水珠 微水珠
卤
情 况
3d
大水珠 较大水珠 小水珠
其 反 应 机理 目 前 普 遍 认 为: MgO 首 先 在 M g Cl2 水 溶 液 中 溶 解 , 形 成 M g2+ 和 OH- 离 子 , 当 体 系 中 的 M g2+ 、Cl- 、OH- 达 到 一 定 浓 度 后 直接与 H2O 反应 生成。
5# 1# 8 相 3 M g2+ + Cl- + 5 OH- + 4H2 O = M g3 Cl( OH ) 5 # 4H2 O
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过烧 氧 化 镁 , 这 种 氧 化 镁 活 性 弱 , 反 应 速 度 很 慢, 只 能在制品固 化后才开始 反应。 其二是 因 贮 存 时 间 过 长 , 部 分 M gO 会 与 空 气 中 的 H2 O 和 CO 2 反 应 而 生 成 M g ( OH ) 2 和 M gCO3 , 使 M g O 活 性 降 低 。 通 过 测 定 , 存 放 25 天 后 , M gO 活性降低 1 2 % , 40 天 后降 低 3 2 % , 60 天后 降 低 4 6% , 8 0 天后降低 5 1 % 。
( 其 中 活 性 M gO 含 量 为 8 1 . 34 % , 按 5 轻 烧 M gO 活 性 测 定 方 法6 测 定 )
( 2 ) 精 制 卤 片 ( M g Cl2 # 6H2 O ) , M g Cl2 含 量 44. 78% 。
2. 2 活 性 M gO 含 量 的 测 定 ( 1 ) 活 性 M gO 活 性 M gO 是 指 常 温 常 压 下 制 品 固 化 期 内 能发生水化反 应的氧化镁 , 其含 量与 菱镁粉 中 的氧 化 镁 含 量 是 不 同 的 , 因 此 应 对 活 性 M gO 含量进行正 确的测定。 ( 2) 测定方法 采 用 M gO + H2 O = M g ( OH ) 2 水 化 反 应 方 程式作为定 量分析的基础 , 步骤 如下: ¹ 用 分 析 纯 Mg Cl2 # 6H2 O 和 蒸 馏 水 配 制 1% 左 右浓度的溶 液( 待 用) 。 º 15 0 e 下 烘 干 的 待 测 试 样 , 称 重 W1g 。 » 小 烧 杯 中 加 入 试 样 W 1, 再 加 入 5 W1 重 的 1 % M gCl2 溶 液 调 匀 。 ¼置 浆 液 于 烘 箱 中 加 热 至 1 00 e , 恒 温 水 化 4 h。 ½ 冷 却 过 滤得 固 相, 放 入 1 50 e 烘 箱 中, 烘 干 至 恒 重 , 称 重 W2 g 。 则 活 性 M gO 含 量 = ( W2 - W1 ) / 0 . 45 W1 @ 10 0 % ( 其 中 0 . 4 5 为 H2 O 和 M gO 分 子 量 之 比) 2. 3 卤水配制 在 适 量 M gCl2 # 6 H2 O 中 加 入 蒸 馏 水 , 待 完 全 溶 解 后 测 其 比 重 , 一 般 为 1. 2 ~ 1 . 4 g / cm3 ( 备用 ) 。 2. 4 试样制备 将菱苦土粉加 入卤 水中 , 充分搅 拌 混合 均 匀, 然 后 浇 入 12 0 mm @ 1 5mm @ 10 mm 和 2 0 0mm @ 1 2 0mm @ 6 mm 模 具中, 振动密 实, 抹
和发展前 景将是非常广 阔的。 从 瑞 典 学 者 S . sorel 发 明 了 氯 氧 镁 水 泥
( 1 8 67 年) 至 今已 有 1 0 0 多 年, 其间 许 多学 者 做了大量的 研究工作, 已明确 氯氧镁 水泥硬 化 体 主 要 由 5M g ( OH ) 2 # M gCl2 # 8H2 O ( 简 称 5# 1 # 8 相 或 相 5 ) 、3M g ( OH ) 2 # M gCl2 # 8H2 O ( 简 称 3# 1# 8 相 或 相 3 ) 和 M g ( OH ) 2 或 残 留 的 少 量 M gO 和 M gCl2 组 成 , 而 且 这 种 水 化 物 的 形 成 与 三者组分 的配比有关。 经研究, 发现 氯氧镁 水 泥 普 遍 存 在 耐 水 性 差 、易 返 卤 等 现 象 , 因 此 对 氯氧镁水 泥 的推 广 应用 有 所限 制。 有关 其 耐 水性的研究 已取 得 较大 进展 , 相 关报 道 较多, 但是关于其 返卤方面的 研究和报 道论文 较少。 基于此情况 , 本人 翻阅了大量 资料以 及通过 试 验, 对 氯氧镁水泥 返卤成因和 改进的 方法进 行 了分析和研 究, 对 实际生产和 应用将 有很重 要 的指导意 义。
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构 变 松 散 而 使 强 度 降 低 , 而 M gO / M gCl2 摩 尔 比小于 4 时, 除有 5# 1# 8 相 生 成, 还有 过 剩的 M g Cl2 存 在 , 就 会 造 成 返 卤 现 象 。 所 以 其 配 比 应在 4~ 6 之间为宜 。但基 于菱 镁粉 中并 非都 是 活 性 M gO , 笔 者 认 为 在 进 行 配 比 时 , 菱 镁 粉 与 M gCl2 的 比 值 应 控 制 在 5 ~ 8 之 间 。
31 3 . 相 转 变 的 影 响 氯氧 镁 制 品 在 装 修 行 业 中 , 若 应 用 在 室 内 , 因 为 受 到 空 气 中 的 水 蒸 气 、CO 2 等 的 作 用 , 会发 生 相 转 变 ; 若 应 用 在 室 外 , 还 因 为 长 期 受 到日晒雨淋 , 相转 变会更为明显 。 5M g ( OH ) 2 # M gCl2 # 8H2 O = 5M g ( OH ) 2 + M g 2+ + 2 Cl- + 8H2 O 3M g ( OH ) 2 # M gCl2 # 8H2 O = 3M g ( OH ) 2 + M g 2+ + 2 Cl- + 8H2 O 3M g ( OH ) 2 # M gCl2 # 8H2 O + CO2 = M g ( OH ) 2# 2M g CO3 # Mg Cl2# 6H2 O + 4H2 O 5# 1# 8 相 和 3# 1# 8 相 水 解 后 转 变 成 Mg ( OH ) 2 相, 由 原来 堆 积 的 紧 密 结 构 转 变 成 层 状 晶 体 M g ( OH ) 2 堆 积 而 成 的 松 散 结 构 , 孔 隙 率 增 大 , 不仅 使 强 度 下 降 , 同 时 由 于 生 成 了 游 离 的 M g 2+ 和 Cl- , 即 M gCl2 , M g Cl2 和 其 中 的 少 量 MgO 便 会通过毛细孔 迁移到制 品表面 , 出 现返 卤现象。 3. 4 养护温度的 影响 氯氧镁水泥的 养护温度对 返卤现象也 存在 一定影响, 由于氯 氧镁水泥 的水 化硬 化过 程是 一个 显 著 的 放 热 反 应 过 程 , 而 且 放 热 十 分 急 剧, 其放 热 温 度最 高 可 达 1 40 e , 如 果不 控 制 升温 速 度 , 会 引 起 水 份 迅 速 蒸 发 , 使 部 分 氯 化 镁来 不 及 参 加 反 应 , 便 产 生 返 卤 现 象 , 但 温 度 过低也不行, 温度 太 低, 硬 化缓 慢, 强 度 降 低, 所以 养 护 温 度 一 般 应 控 制 在 常 温 或 略 高 于 常 温下 ( 18 e ~ 3 5 e ) 进 行 比 较 适 宜。脱 模 后, 还应进行保 温保湿养护, 因 为制 品脱 模后 的水 化硬化反应 并未停止, 过早 的将 制品 置于 干燥 空气 中 养 护 , 同 样 会 造 成 水 份 逸 出 , 使 反 应 不 完全而出现 反卤。 4 改 进方法 返 卤 的 根 本 原 因 是 体 系 中 存 在 过 量 的 M g-
2. 试验部 分 2. 1 原材料
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( 1 ) 轻 烧 M gO , 其 化 学 成 分 见 表 1 : 表 1 菱苦土 化学成分( 质量百 分含量, % )
M gO CaO SiO2 Fe2O3 Al2 O3 B2O 3
95. 14 1. 12 2. 84 0. 21 0. 20 0. 49
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氯氧镁水泥返卤成因及其改进的研究
段先志 程友亮
( 南昌职业 技术师范学 院 3 30 01 3 )
摘 要 本 文 从 氯 氧 镁 水 泥 的 原 料 活 性 M gO 含 量 、配 方 、相 转 变 、养 护 等 方 面 分 析 和 研 究 了 氯 氧 镁 水 泥 返 卤 成 因 , 指 出 其 根 本 原 因 是 制 品 中 存 在 过 量 M gCl2 , 并 研 究 了 改 进 的 方 法 。
3. 1 原 料 活 性 M gO 含 量 的 影 响 前面已提过 , 氯 氧镁 水泥 中起 化学 反应 的 主要成份是 活性氧化镁 , 但是 在实际 生产和 应 用中, 很多人 都不 太清 楚, 他 们往 往 把 菱苦 土 粉 中 M gO 的 含 量 当 成 活 性 M g O 的 含 量 , 更 有 甚 者 , 将 菱 苦 土 当 成 纯 的 M gO 进 行 配 比 反 应 , 这 些 都 会 造 成 反 应 中 M gCl2 大 大 过 量 , 而 出 现 返卤现象 。造 成活 性 氧化 镁 与菱 镁 粉中 氧 化 镁含量不 同 的原 因 有两 个。 其一 是 菱镁 矿 在 煅烧过程中, 由于 煅烧 温度 过 高, 往 往 会出 现
3# 1# 8 相 2 M g2+ + Cl- + 3 OH- + 4H2 O = M g2 Cl( OH ) 3 # 4H2 O
3# 1# 8 相 M g 2+ + 2 OH- = M g ( OH ) 2
( 2) 大量研 究证 明: 硬 化体 中 5# 1# 8 相 是 强 度 最 主 要 的 贡 献 相 , 当 M gO / M gCl2 摩 尔 比 大 于 5 时 , 主 要 形 成 5# 1# 8 相 , 当 M gO / M g Cl2 摩 尔 比 小 于 5 时 , 才 有 3# 1# 8 相 形 成 , 而 3# 1# 8 相一般 是在反应后 期由 5# 1# 8 相 转化 而来, 因 此 在 生 产 中 应 力 求 M g O / M gCl2 摩 尔 比 大 于 5, 但 是并不 是越大越 好。试验 表明: 比值 大于 6 时强度 又 有 所 降 低, 而 且 比 值 越 大, 强 度 降 低越多 。其原因是 在这 种情 况下 生成 的 5# 1# 8 相是 不稳 定 的, 这要 向 3# 1# 8 相转 变, 使 结
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成片 大水珠 较大水珠
3. 讨论 从表 2 可以 看出, 氯氧镁水泥 初始返 卤时间 较 早 , 而 且 和 M gO 与 M gCl2 的 摩 尔 比 有 关 , 比 值 越小, 返卤越 明显 。笔 者分 析 得出 : 氯 氧镁 水 泥出现返卤 的 根本 原 因是 在 制品 中 存 在过 量 的 M gCl2 因 M gCl2 具 有 极 易 吸 湿 的 特 性 , 使 硬 化 物 表 面 有 结 露 状 水 滴 , 严 重 的 甚 至 M gCl2 会 通过毛细孔 通 道迁 移 到制 品 的表 面 而 形成 白 色覆盖物 , 这种 现象俗称返卤 。体系 中过量 的 M gCl2 来 源 于 两 方 面 : 一 是 由 于 某 些 原 因 固 化 期 过 后 M g Cl2 未 反 应 完 全 而 残 留 在 体 系 中 ; 二 是 因 为 发 生 相 转 变 而 产 生 了 M gCl2 。 返 卤 时 制 品 的 耐 久 性 、表 面 装 饰 等 都 会 造 成 很 大 影 响 。 那 么 , 造 成 制 品 中 M gCl2 过 量 的 原 因 有 哪 些 呢? 笔者从 以 下几 方 面分 析 和研 究 了它 的 影 响因素。
关 键 词 : 氯 氧 镁 水 泥 返 卤 活 性 M gO
1. 前言 氯 氧 镁 水 泥 是 由 轻 烧 M gO 、M gCl2 和 H2 O 三者按照一 定 配比 经 过化 学 反应 而 形成 的 一 种 气 硬 性 胶 凝 材 料 。 轻 烧 M gO 是 由 菱 镁 矿 或 白云石经过高 温( 70 0 e ~ 85 0 e ) 煅烧 后将 其 研磨到一定细 度而制成的 白色或 浅黄色 粉末, 俗称 菱 苦 土 、苦 土 粉 或 菱 镁 粉 , M gCl2 则 是 由 盐卤提炼而 成的。 我国菱镁矿资 源丰 富, 其 储量居 世 界之 首 位, 已 探明的储量达 28 亿 吨, 相 当于世界总 储 量 的 3 0% , 主 要 分 布 在 辽 宁 、山 东 、四 川 、河 北 、新 疆 、西 藏 等 地 区 ; 而 白 云 石 储 更 多 , 分 布 更广 , 为 制 备 氯 氧 镁 水 泥 提 供 了 丰 富 的 原 材 料 。 氯 氧 镁 水 泥 具 有 机 械 强 度 高 、凝 结 硬 化 快 、碱 度 提 供 了 丰 富 的 原 材 料 。 氯 氧 镁 水 泥 具 有 机 械 强 度 高 、凝 结 硬 化 快 、碱 度 低 、能 耗 小 等 优点, 而且价格低 廉。随着现代 建筑 装修行 业 的迅 速 发 展 , 氯 氧 镁 水 泥 作 为 地 面 砖 、装 饰 板 等已相当广 泛。展望未来 , 氯氧 镁水 泥的应 用