镁质胶凝材料

《胶凝材料学》
2 影响水化过程的主要因素
4#样（相5）：诱导 期较短，3h后水化重新
加速，6.5h加速期结束；
2#样（相3）：诱导 期为4h，加速期延至
12.5h结束。
相5比相3水化快， 早期放热值大。
图3-7
氧化镁和氯化镁的比对水化放热速率的影响
《胶凝材料学》
表3-5 不同MgCl2/H2O时的水化热
2+
C l 5O H C l 3O H



4 H 2 O M g 3C l O H 4 H 2O M g 2C l O H
5 4 H 2O 3 4 H 2O
2+

形成过程：MgO首先在MgCl2水溶液中溶解，形成Mg2+和OH-离子。
当体系中的Mg2+、Cl-、 OH-达到一定浓度后直接与H2O反应生成。
《胶凝材料学》
（一）镁水泥的凝结速度及相5或相3的强度发展规律
表3-7 镁水泥凝结时间与MgO活性的关系
煅烧温度（℃） 比表面积 （m² /g） 初凝时间 （h:min） 终凝时间 （h:min） 600 121.1 1:30 700 85.2 1:55 800 48.9 1:57 900 29.5 4:25 1000 26.5 4:17 1100 16.1 6:21 1磨面层。用膨胀珍珠岩代替木屑可制成
轻质、阻燃型的室内装饰板材。以菱苦土为胶结料，以玻璃纤维为增强材料， 添加改性剂，可制成管材产品。
• 菱苦土木屑板、木丝板、刨花板
配比：木屑＋颜料＋填料＋菱苦土
• 菱苦土地面
防爆、防静电、不起尘－军工、纺织、电子车间
• 菱苦土制品
门窗、楼梯扶手、包装箱
5 ·1 ·8 相和 3 ·1 ·8相的转变
M g 3C l O H
5 4 H 2O
M g 2C l O H
3 4 H 2O M g O H 2
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（四）镁水泥中的相转变
镁水泥浆硬化体初期物相：
相5、相3、Mg(OH)2、未反应完的MgO和MgCl2· 2O xH
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（三）影响镁水泥强度发展的因素
1. MgO与MgCl2比值（摩尔比）对强度的影响 2. 温度对强度的影响
图3-11 苛性白云石配制的镁水泥 的强度发展
图3-12 温度对浆体强度的影响
实线—相5、虚线—相3
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三、提高镁水泥耐水性的途径
（1）降低水介质的作用
注意使用环境、制品表面涂刷防水层，在拌制过程中加入少量有 机物，如三聚氰胺树脂、脲醛树脂、有机硅等。
2. 白云石：一般煅烧温度控制在650~750 ℃。
M gC O3 C aC O3 M gC O3 C aC O3 M gC O3 M gO C O2
轻 烧 白 云 石
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三、MgO的活性与煅烧温度的关系
图3-2 MgO的晶格常数与煅烧温度的关系
图3-3 MgO的比表面积与 Mg(OH)2烧成制度的关系
编号
2-1 2-2 2-3 4-1 4-2 4-3
配比 Mg(OH)2:MgCl2:H2O
3:1:7 3:1:8 3:1:11 5:1:5 5:1:8 5:1:11
t2 (h)
4 3.5 1.5 4 3 1.5
t3 (h)
12.5 12.3 6 11.5 6.5 5.5
水化热（J/g· MgO） 8h 104 139 321 170 276 341 10h 184 231 409 273 373 433 12h 290 349 485 202 468 500
2:07
2:33
3:20
5:40
5:11
8:11
13:02
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表3-8 相5和相3的凝结时间
编号 1 2 3 4 相区 5· 8相点 1· 3· 8相点 1· E相区 F相区 MgO:MgCl2:H2O 5:1:13 3:1:11 3.75:1:12.25 5:1:14.39 初凝时间 (h:min) 1:32 4:40 5:32 3:53 终凝时间 (h:min) 3:10 9:45 9:46 4:55 物相鉴定结果 单一的5· 8相 1· 单一的3· 8相 1· 相5+相3 主要为相5
Al2O3 0.19 3.36 Fe2O3 1.01 0.60 CaO 0.12 0.89 MgO 46.78 45.72 烧失量 51.39 49.20
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白云石
白云石
蛇纹石
蛇纹石
蛇纹石
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二、镁质胶凝材料的煅烧
1. 碳酸镁：在400℃开始分解，600~650℃分解反应剧烈 进行，实际生产的煅烧温度控制在800~850℃。
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第二节
氧化镁-水体系
2
氧化镁与水拌和后发生如下反应
M g O H 2O M g O H
表3-3 MgO水化速度与煅烧温度的关系 水化时间（d） 1 3 30 360 煅烧温度（℃） 800 75.4 100.0 1200 6.49 23.40 94.76 97.60 1400 4.72 9.27 32.80 -
在空气中放置一年后：
相5、相3、 Mg(OH)2、 MgCO3、MgCO3· 2O、 3H 氯碳酸镁盐（2MgCO3·Mg(OH)2· MgCl2· 2O ，简称2· 1· 6H 1· 6）
长期存放在室外：
相5、相3、 Mg(OH)2 、2· 1· 1· 6相外，还有菱镁矿（ MgCO3）和 水菱镁矿（ 4MgCO3· Mg(OH)2· 2O，简称4· 4相） 4H 1·
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第一节
镁质胶凝材料的原料及煅烧
一、镁质胶凝材料的原料
1. 天然菱镁矿（MgCO3） 2. 天然白云石（CaCO3· MgCO3） 3. 蛇纹石（3MgO· 2SiO2· 2O） 2H 4. 冶炼轻质镁合金的熔渣
晶质菱镁矿
表3-1
化学成分（%） 辽宁 山东 SiO2 0.67 3.63
菱镁矿的化学成分举例
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思考题：
1. 镁水泥中含有哪些水化相？
2. 为什么菱苦土在使用的时候，不单独用水拌和？ 3. 如何提高镁水泥的耐水性？
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现象：内比表面积大的MgO，
其水化速度快，强度发展也快， 但结构强度的最终值很低。
原因：MgO溶液的过饱和度
特别高，会产生大的结晶应力， 使形成的结晶结构网受到破坏。
解决方案：降低过饱和度和
图3-4 不同的分散度的MgO的水化速度
1- 125m2/g; 2- 32m2/g 3- 15m2/g; 4- 3m2/g
图3-9 镁水泥中各水化相的强度发展规律
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（二）镁水泥硬化体的强度
A. 硬化体为多孔结构，结构特 性决定于水化物的类型和数 量、水化物之间的相互作用 以及孔隙率的大小和孔径分 布规律。 B. 曲线1在24h强度的下降，主 要由于体系中水化相的变化 及晶体结构间的内应力引起 的。 C. 镁水泥浆体中的过饱和度持 续时间较长，新生成的水化 物可以使结晶结构得到修复 和发展。 图3-10 镁水泥和硅酸盐水泥强度发展
（2）掺入适当的添加剂
镁质胶凝材料的抗水性差， 这主要是由于氯盐的吸湿性大， 从而引起硬化机构网的破坏。为 了提高材料的抗水性，可加入少 量磷酸或磷酸盐，少量的水溶性 树脂，或者采用硫酸镁或铁矾代 替氯化镁做调和剂。
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第五节
•
镁质胶凝材料的应用
菱苦土与植物纤维能很好粘接，而且碱性较弱，不会腐蚀纤维。建筑工程中 常用来配制菱苦土木屑浆和菱苦土木屑砂浆。前者可胶结为菱苦土木屑板， 用于内墙、天花板和地面。也可压制成各种零件用作窗台板、门窗框、楼梯
随着MgCl2溶液浓度的降低，水化过程的诱导期缩短，加速期提前
结束，水化放热量增大。硬化体中的孔隙增多，对产品性能影响不利。
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（二）镁水泥的水化相
相3 相5 Mg(OH)2
K区：胶凝区
L区：液相区
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（三）3 · · 相和 5 · · 1 8 1 8相的形成机制
5 1 8相 : 3 M g 3 1 8相 : 2 M g
提高溶解度。如改用MgCl2水 溶液拌和。
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第三节
氧化镁-氯化镁-水体系
（一）镁水泥水化相形成机制及其影响因素
1、镁水泥的水化过程
Ⅰ——诱导前期，出现第一 放热峰，反应时间5~10min； Ⅱ——诱导期，反应速率缓 慢，一般持续几小时； Ⅲ——加速期，出现第二放 热峰q3； Ⅳ——减速稳定期。 图3-6 水化放热曲线一般形式