镁质胶凝材料

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
《胶凝材料学》
（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
《胶凝材料学》
（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
《胶凝材料学》
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。
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℃。
《胶凝材料学》
《胶凝材料学》
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？
《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
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·
《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活性的关系源自文库
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 1200 9:57
《胶凝材料学》
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
图3-9 镁水泥中各水化相的强度发展规律
《胶凝材料学》
（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+
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。
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
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。
《胶凝材料学》
（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
《胶凝材料学》
（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
2:07
2:33
3:20
5:40
5:11
8:11
13:02
《胶凝材料学》
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
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
《胶凝材料学》
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
《胶凝材料学》
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
（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
扶手等。后者掺加砂子可作为地坪耐磨面层。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
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
《胶凝材料学》
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 -