硫氧镁水泥改性剂研究

硫氧镁胶凝材料改性剂研究

张兴福王自福王明英崔洪涛黄际莉

（山东省建筑科学研究院，济南250031）

1.概述

镁质胶凝材料是以氧化镁为主要成分的气硬性胶凝材料，用水调制氧化镁

时，将生成氢氧化镁，浆体凝结硬化慢，硬化后强度低。用氯化镁、硫酸镁等盐

类溶液调制的镁质胶凝材料具有早强、质轻、耐火、耐冲击、与有机材料结合性

能好等优点，使其在装饰、建筑节能等方面具有优势，是一种绿色环保建材。

目前镁质胶凝材料主要应用的是菱镁胶凝材料，因其有耐水性差、易变形、

易返卤返霜、易使钢筋腐蚀等缺点，在一定程度上限制了其应用，近几十年来经

过众多科研院所的共同努力，获得了较好的效果，但是由于技术保密的原因，并

不能使所有的菱镁制品企业掌握其核心技术，使得菱镁制品质量水平参差不齐，

部分省份管理部门对镁质胶凝材料并不认可，从而限制了其大量应用。

硫酸镁、氧化镁和水制成的硫氧镁胶凝材料，保留了菱镁胶凝材料的部分优点，克服了吸潮返卤、腐蚀钢筋等缺点，但是硫氧镁胶凝材料如果不经过改性也

有强度较低的缺点，如果能够进一步提高硫氧镁胶凝材料性能，必将使硫氧镁胶

凝材料应用前景更加广阔。

菱镁胶凝材料与硫氧镁胶凝材料比较各有优缺点，具体比较结果如下：

表1菱镁胶凝材料与硫氧镁胶凝材料比较

分类强度耐水性吸潮返卤腐蚀钢材翘曲变形硬化情况菱镁胶凝材料高差可能有严重大快

较好无无较小快

硫氧镁胶凝材料高（改性

后）

2项目研究目标及技术路线

2.1研究目标确定

硫氧镁胶凝材料改性剂性能指标见表2。

表2硫氧镁胶凝材料改性剂性能指标

试验项目改性剂品种

抗水增强剂缓凝剂

初凝时间差，min->+60

抗压强度比（%）≥7d140100 28d140100

软化系数，≥0.80-

2.2技术路线

选取某种改性剂加入硫氧镁胶凝材料中延长其初凝时间，并且7天和28天抗压强度不降低；另一种改性剂能够提高抗水性和强度。

3硫氧镁胶凝材料改性剂的试验研究

3.1试验所用原材料

①轻烧氧化镁

辽宁省海城产，外观呈白色粉末，是菱镁矿在反射窑中经750~850℃煅烧，再经磨细而成，试验用轻烧氧化镁粉符合WB/T1019-2002菱镁制品用氧化镁标准中优等品要求。

②工业硫酸镁

工业硫酸镁符合HG/T2680-2009工业硫酸镁Ⅰ类一等品要求。

③硫氧镁胶凝材料改性剂

本院研制生产。

3.2试验基本方法

3.2.1试验所用标准

GB1346水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性试验方法

GB/T17671水泥胶砂强度检验方法

JGJ63混凝土拌合用水

WB/T1019菱镁制品用轻烧氧化镁

HG/T2680工业硫酸镁

3.2.2试验方法

硫酸镁溶液密度为1.26g/cm3；

采用4cm×4cm×16cm三联模成型，脱模后养护至规定龄期，然后破型，分别进行抗折、抗压、耐水性试验。所用仪器主要有JJ-5型水泥胶砂搅拌机、ZT-96水泥胶砂试体成型振实台、水泥标准稠度凝结时间测定仪、YAW-300C微机控制电液式水泥压力试验机、HWHS-100L型恒温恒湿养护箱。

3.3结果与讨论

3.3.1硫氧镁胶凝材料改性剂对胶结料凝结时间影响

硫氧镁胶凝材料在气温较高和硫酸镁溶液密度较大时，硬化较快，有必要加入缓凝剂。在室温28℃时初凝时间为166分钟，加入缓凝剂0.5%时初凝时间差为123分钟，加入缓凝剂1%初凝时间差为163分钟,加入缓凝剂后7天和28天强度都有提高，缓凝剂加量为1.0%时28天强度较高，7天强度略低，结果见表3。

表3硫氧镁胶凝材料改性剂对胶结料凝结时间影响

编号

缓凝

剂，%

增强

剂

初凝/

时间

差

脱模

密度

7天强度，

MPa/强度比

28天强度、MPa/

强度比

折压折压

101%166 1.867.459.9 2.861.1

60.51%289 1.908.666.67.068.9

123116.2111.2250.0112.8

7 1.01%329 1.888.064.6 6.671.7

163108.1107.8235.7117.3

注：试验室温度28℃

3.3.2抗水增强剂对硫氧镁胶凝材料强度的影响

抗水增强剂对硫氧镁胶凝材料强度的影响见表4，抗水增强剂加量从0.2%到1.0%，7天抗压强度除了加量0.8%略低外其余逐渐增强，28天抗压强度逐渐增强。

表4抗水增强剂对硫氧镁胶凝材料强度

编号抗水

增强剂7天强度，MPa/

强度比

28天强度、MPa/强度

比

折压折压

10 1.841.2 2.941.1

20.2% 1.848.6 4.752.9

118.0128.7 30.4%8.361.312.363.9

148.8155.5 40.6%8.166.99.767.6

162.4164.5 50.8%7.960.413.471.0

146.6172.7

6 1.0%7.366.211.280.9

160.7196.8根据表4试验结果画图1，抗水增强剂加量由0到1%。

由图一看出，抗水增强剂掺加量由0.4%到1.0%时7天抗压强度比较接近，28天抗压强度保持逐渐增大，最大达到接近未掺抗水增强剂抗压强度的2倍。

抗水增强剂加量从1.0%到3.0%试验结果见表5，28天抗压强度非常接近，加量3%时7天强度较低，综合考虑选用1.0%较合适。

表5抗水增强剂对硫氧镁胶凝材料强度的影响

编号抗水

增强剂脱模

密度

7天强度，

MPa

28天强度，

MPa

折压折压

11% 1.96 4.788.8 4.292.1

22% 1.94 2.491.9 4.593.0

33% 1.96 2.279.0 4.692.1

3.3.3MgO/MgSO4摩尔比对硫氧镁胶凝材料强度的影响

硫酸镁溶液百分浓度与密度、波美度对比见表6。

表6硫酸镁溶液百分浓度与密度对比

项目1234567百分浓度，%19202122232426

密度，g/cm3 1.21 1.22 1.23 1.24 1.26 1.27 1.30波美度（推出）,。Beˊ24.75262728.529.73132.97