氯氧镁水泥的抗水性及其提高

氯氧镁水泥的抗水性及其提高

赵帅

（北京工业大学，100124）

摘要随着建筑材料的更新换代，无机玻璃钢（FRIM）出现在人们视线的次数越来越频繁。

作为无机玻璃钢的基体，氯氧镁水泥从诞生至今，由于其工艺简单、原料丰富、上线容易的

特点，也为全世界的工厂所亲睐。抗水性是影响镁水泥性能的重要指标，本文主要从化学角

度，通过整理各种资料，介绍了一些提高镁水泥抗水性的方法，希望能为镁水泥的使用和发

展贡献微薄的力量。

关键字氯氧镁水泥抗水性

一、引言

1.1玻璃钢概述

人类从“砖瓦木石”的古建筑，跨越到现代建筑的过程中，水泥对人类作出了巨大贡献。随着水泥工业的发展，技术、品种也随之不断发展更新。除了用于常规建筑工程的硅酸盐通用水泥，其他具有特殊用途的水泥则称为特种水泥，如膨胀和自应力水泥等。

1867年由法国人索瑞尔发明了氯氧镁水泥（或称镁水泥），从此，世界上参与对这种水泥进行研究的科学家越来越多。到了今天，已经取得了辉煌成就，同时也出现了“各有建树，各有见解”的局面，镁水泥由此获得了广泛应用。

氯氧镁水泥是一种气硬性胶凝材料。到了近代，由于玻璃纤维的出现，人们首先将玻璃纤维用来增强热固性树脂，并将这种增强型材料统称为复合材料，在中国又成为“玻璃钢”（FRP）。后来，人们有用玻璃纤维来增强镁水泥制得一种五级复合材料，将此成为无机玻璃钢，为了区别又将过去的“玻璃钢”改称为有机玻璃钢，仍用国际通用代号FRP。

1.2玻璃纤维的作用

对于有机玻璃钢——FRP，其中的玻璃纤维作为增强材料，对强度起着很大作用，纤维强度越高，强度也越高；而对于耐腐蚀、耐热、耐水等基本性能，在很大程度上决定于不饱和树脂的性能，树脂耐腐蚀、耐热，FRP才能耐腐蚀、耐热。

对于无机玻璃钢——FRIM，强度在一定程度上取决于镁水泥。玻璃纤维含量高，对提高强度有时反而不利。而对于耐腐蚀、耐热等基本性能，几乎完全取决于镁水泥的性能。因此，镁水泥的性能在FRIM中是十分关键的。

二、无机玻璃钢的原料

2.1镁水泥的特点

2.1.1缺点

①变形大。

②抗水性差。

③有腐蚀性，特别是未完全固化前，卤水中的氯离子（Cl-）对钢筋有腐蚀作用。

④返潮返卤。

⑤变形易引起翘曲，翘曲则引起开裂。

2.1.2优点

①不燃、耐热。

②抗冻性好。

③有稳定的耐候性。

④很高的抗渗性、耐磨性。

⑤优良的抗盐卤腐蚀性。

⑥价格低廉，生产成本低等。

由于不饱和聚酯树脂的性能决定了FRP热变形温度较低，因此FRP具备了怕热不怕冷的特点。而无机玻璃钢由于氯氧水泥的性质决定了它即不怕冷又不怕热，其耐热值可达300℃以上，这是FRP难以做到的。最多使氧指数达到28以上，实现阻燃。

2.2氯氧镁水泥的主要原料

氧化镁是氯氧镁水泥的主要原料，和氯化镁（MgCl2）一起组成氯氧镁水泥缺一不可的骨干原料，可以这样说：氧化镁+氯化镁就是氯氧镁水泥。但是，这样的材料不具备使用价值，因为如果没有改善性能的添加剂加入，前述的固有四大缺点是难以克服的，是影响使用的障碍。

2.3氧化镁（MgO）及其活性

2.3.1氧化镁的性能

氧化镁是一种碱性氧化物，具有与水反应的能力，发生水化反应。

MgO+H2O=Mg(OH)2

生产氧化镁的原料十分广泛，目前世界上普遍的生产方法是煅烧菱镁矿（灰粉）和白云石（轻烧粉）来制得。白云石在我国储量丰富，但活性MgO含量较少。菱镁矿的主要成分为碳酸镁（MgCO3），经过窑炉煅烧后得到MgO。

→MgO+CO2↑

MgCO3800~850℃

目前全国FRIM的发展势头蓬勃，不断有新工艺、新产品走向社会、推向市场，并取得了如下成就。

①多种添加剂改进了镁水泥的性质，使该材料更具备适用性。

②生产工艺逐步更新，由手工操作向机械化生产过渡。

③FRP和FRIM在湿态下复合为一体的生产方法已经试制成功。

2.3.2氧化镁和氯化镁的配合比

提高镁水泥制品的抗水性能，重要的手段是建立一个合适的MgO和MgCl2水溶液的配合比。若用100%的活性MgO来制作镁水泥制品，不仅价格昂贵而且不可行，产品性能也与原违。用活性MgO含量始终的轻烧粉来配制镁水泥，才是现实可靠的。MgO的活性、含量太高或太低，都是不恰当的。

2.3.3氧化镁活性大小的条件

①原料的成分。

②煅烧工艺。

③存放时间以不超过3个月为妥。放置过久，MgO活性降低较多，甚至结块失效

不能使用。

④环境条件。即使在干燥空气中贮运，活性MgO也会吸收空气中的二氧化碳，当

有水分时更糟。

⑤杂质含量。

2.4氯化镁

2.4.1氯化镁的来源

目前氯化镁在我国有两个主要来源。

①盐场生产海盐时的副产品。

②青海湖的产品，为白色颗粒状或块状，又称卤块。

2.4.2氯化镁的质量要求

①水氯镁石中的MgCl2含量应≥44%。

②NaCl应≤1%。防止泛霜。

③CaCl2含量应≤1%。

④MgSO4含量应≤3%。

2.5活性填充材料

①粉煤灰：结构致密，利于防水。

②漂珠：降低相对密度，改善性能。

③其他填充材料：如烧黏土、矿渣、煤矸石、硅藻土、硅灰、铝镁硅酸盐矿粉、

磷石膏等。

2.6外添加剂

①改善抗水性：磷酸及磷酸盐抗水剂、硫酸盐抗水剂、有机树脂类抗水剂、无机

复合抗水剂。

②改善返潮（返卤）：抗水剂均可。

③降低反应热改善热变形性：有机酸类、木钙及多聚磷酸盐类。

④减少膨胀性：柠檬酸钠、多聚磷酸钠、粉煤灰、硅灰等。

⑤保温性：引气剂、加气剂、气泡稳定剂。

⑥着色剂：氧化物颜料、有机颜料。

2.7增强材料

目前使用最多的，首选是玻璃纤维。

①无碱纤维及其织物（E纤维）

②中碱纤维及其织物（C纤维）

③高碱纤维及其织物（A纤维）

三、氯氧镁水泥的抗水性

3.1软化系数

镁水泥抗水性差的主要原因是氯氧镁水化相的结晶接触点具有较高的溶解度，特别在流水作用下，水化相中的Cl-逸进水中，氯氧镁水化相解体，从而造成强度降低。

镁水泥的最大缺点是软化系数低，软化系数的含义是浸水后的强度P1与自然养护的强度P0的比值（K），因此软化系数可用下式表示

⁄

K=P1P0

式中 P1——为浸水48h后的抗弯强度；

P0——为浸水前的抗弯强度。

按照定义，此比值应小于1，比值越大越好，最大值为1。也有特殊情况，除非浸水后的强度非但未降低，反而上升了，出现这种情况时，K值就大于1了。

软化系数指标在FRIM生产中是十分重要的，是该产品抗水性好坏的象征。

3.2影响抗水性的因素

①MgO的活性：MgO活性越大，抗水性越差。

②MgO颗粒细度：MgO细度越细，抗水性越好。

③加入粉煤灰或漂珠时，可提高抗水性。

④添加剂：磷酸、磷酸盐、硫酸盐和某些有机酸等。