镁质胶凝材料

5:1:5 5:1:8 5:1:11
4 11.5 170 273 202 3 6.5 276 373 468 1.5 5.5 341 433 500
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
编号
2-1 2-2 2-3 4-1 4-2 4-3
表3-5 不同MgCl2/H2O时的水化热
配比
t2
t3 水化热（J/g·MgO）
Mg(OH)2:MgCl2:H2O (h) (h) 8h 10h 12h
3:1:7 3:1:8 3:1:11
ห้องสมุดไป่ตู้
4 12.5 104 184 290 3.5 12.3 139 231 349 1.5 6 321 409 485
当体系中的Mg2+、Cl-、 OH-达到一定浓度后直接与H2O反应生成。
5 ·1 ·8 相和 3 ·1 ·8相的转变
Mg3Cl OH 5 4H2O Mg2Cl OH 3 4H2O Mg OH 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·xH2O
2. 白云石：一般煅烧温度控制在650~750 ℃。
MgCO3 CaCO3 MgCO3 CaCO3 MgCO3 MgO CO2
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
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5·1·8相 单一的3·1·8相
相5+相3 主要为相5
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
图3-10 镁水泥和硅酸盐水泥强度发展
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。
1100 16.1 6:21 8:11
1200 -
9:57 13:02
《胶凝材料学》
表3-8 相5和相3的凝结时间
编号 相区
1 5·1·8相点
2 3·1·8相点
3 E相区
4
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)
相3 相5 Mg(OH)2 K区：胶凝区 L区：液相区
《胶凝材料学》
（三）3 ·1 ·8 相和 5 ·1 ·8相的形成机制
5 18相:3Mg2+
Cl
5OH
4H 2O
Mg3Cl
OH
5
4H 2O
3 1 8相:2Mg 2+
Cl
3OH
4H 2O
Mg2Cl
OH
3
4H 2O
形成过程：MgO首先在MgCl2水溶液中溶解，形成Mg2+和OH-离子。
《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·2SiO2·2H2O） 4. 冶炼轻质镁合金的熔渣
晶质菱镁矿
化学成分（%） 辽宁 山东
表3-1 菱镁矿的化学成分举例
SiO2 0.67 3.63
在空气中放置一年后：
相5、相3、 Mg(OH)2、 MgCO3、MgCO3·3H2O、 氯碳酸镁盐（2MgCO3·Mg(OH)2·MgCl2·6H2O ，简称2·1·1·6）
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)2·4H2O，简称4·1·4相）
图3-6 水化放热曲线一般形式
《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》
《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（℃） 600
比表面积 （m²/g）
121.1
初凝时间 （h:min）
1:30
终凝时间 （h:min）
2:07
700 85.2 1:55 2:33
800 48.9 1:57 3:20
900 1000 29.5 26.5 4:25 4:17 5:40 5:11
-
《胶凝材料学》
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
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。
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
《胶凝材料学》
白云石
白云石
蛇纹石
蛇纹石
蛇纹石
《胶凝材料学》
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》
第二节 氧化镁-水体系
氧化镁与水拌和后发生如下反应
MgO
H2O
Mg
OH
2
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
800 75.4 100.0
-
煅烧温度（℃） 1200 6.49 23.40 94.76 97.60
1400 4.72 9.27 32.80
解决方案：降低过饱和度和
提高溶解度。如改用MgCl2水 溶液拌和。
《胶凝材料学》
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。