镁质胶凝材料.ppt

1镁质胶凝材料 Magnesium oxychloride cement 2Magnesium oxychloride cement v镁质胶凝材料的原料及煅烧v氧化镁-水体系v氧化镁-氯化镁-水体系v氧化镁-氧化硅-水体系v镁质胶凝材料的应用3镁质胶凝材料的原料及煅烧v一、原料v菱镁矿 苛性苦土v白云石 苛性白云石4v菱镁矿是一种碳酸镁矿物，它是镁镁的主要来源。v含有镁的溶液作用于方解石后，会使方解石变成菱镁矿，因此菱镁矿也属于方解石族。v菱镁矿中常常含有铁，这是铁或锰取代掉镁的结果。v菱镁矿除提炼镁外，还可用作耐火材料和制取镁的化合物。菱镁矿（Magnesite）5v理论组成(wB%)：MgO 47.81，CO2 52.19。MgCO3FeCO3之间可形成完全类质同像，天然菱镁矿的含FeO量一般8%。含FeO约9%者称铁菱镁矿；更富含Fe者称菱铁镁矿。有时含Mn、Ca、Ni、Si等混入物。致密块状者常含有蛋白石SiO2nH2O、蛇纹石(Mg，Fe，Ni)3Si2O5(OH)4等杂质。6v工业矿床通常由含镁热水溶液交代白云岩、白云质灰岩或超基性岩而成。常与方解石、白云石、绿泥石、滑石共生。常压下菱镁矿形成于250350；低于此温度形成稳定的三水菱镁矿；高于此温度则形成水镁石。7v碳酸盐矿物。成分为CaMgCO32。v常有铁、锰等类质同象代替镁。当铁或锰原子数超过镁时，称为铁白云石或锰白云石。v三方晶系，晶体呈菱面体，晶面常弯曲成马鞍状，聚片双晶常见。v纯者为白色；含铁时呈灰色；风化后呈褐色。它的晶体结构像方解石，常呈菱面体。遇冷稀盐酸时会慢慢出泡。白云石（dolomite）8v二、镁质胶凝材料的煅烧 vMgCO3CaCO3=MgCO3+CaCO3vMgCO3=MgO+CO2v 400开始分解；v 600-650分解反应剧烈；v 800-850实际生产91000800600400200102030405060752MgO+CaCO3936MgO+CaO812MgO+CaCO3升温曲线失重曲线失重百分比（失重百分比（%）煅烧时间（min）白云石加热过程白云石加热过程10v三、MgO活性与煅烧温度的关系v450700煅烧并磨细，几分钟完全水化v1000煅烧并磨细，水化95%MgO需1800h编号编号煅烧温煅烧温度度（）煅烧时煅烧时间间（h h）比表面比表面积积（m2/gm2/g）1 14504505 51261262 26806804 432323 3100010002 215154 4130013003 33 311水化时间（水化时间（d d）煅烧温度（煅烧温度（）80080012001200140014001 175.475.46.496.494.724.723 310010023.423.49.279.273030 94.7694.7632.832.8360360 97.697.6 vMgO的水化反应速度决定于水化活性，MgO的活性主要决定于烧结温度。水化速度与烧结温度的关系水化速度与烧结温度的关系12水化程度水化程度%050100水化时间（d）2468101234不同分散度的不同分散度的MgO的水化速度的水化速度曲线曲线1至至4比表面积逐渐降低比表面积逐渐降低塑性强度（塑性强度（MPa）1.02.03.0102030时间（d）1234不同分散度的不同分散度的MgO浆体的强度发展浆体的强度发展氧化镁-水体系MgO+H2O=Mg(OH)213v产生的问题：v一、提高烧结温度，降低比表面积，溶解度更低，水化过程延长，硬化体强度提高。v二、降低烧结温度，提高MgO比表面积，水化速度提高，产生结晶压力，硬化体强度降低。14氧化镁-氯化镁-水体系v要解决的问题：v一、加速MgO的溶解；v二、降低体系过饱和度。v瑞典学者S.Sorel于1867年发明用MgCl2溶液调制的镁质胶凝材料，称为索瑞尔水泥（Sorel Cement），简称镁水泥。15氧化镁-氯化镁-水体系v镁水泥的水化过程及其影响因素q1q2q3 t1t2t3qt水化放热曲线16v影响水化过程的主要因素:vMgO的活性及分散程度，以及MgO与MgCl2和H2O的比例关系是影响水化过程的重要因素。v一、配料比对t1的影响不大；v二、诱导期结束的时间t2和达到第二放热高峰的时间t3是随配比变化而变化的。17镁水泥的水化相v3Mg(OH)2MgCl28H2O 318 相3v5Mg(OH)2MgCl28H2O 518 相318v体系中的主要化学反应v三种假设：v（1）以MgO、Mg2+、Cl-和H2O为初始反应物v（2）以Mg2+、Cl-、OH-和H2O为初始反应物v（3）以Mg(OH)2、Cl-、OH-和H2O为初始反应物v镁水泥制品在使用过程中，受到空气中CO2、水蒸气的侵蚀，以及日晒雨淋等作用，发生相变，使强度下降。5Mg(OH)2MgCl28H2O3Mg(OH)2MgCl28H2O+2Mg(OH)219镁水泥的强度及其影响因素强度MPa时间(d)1234曲线1是相5，曲线2是相3镁水泥硅酸盐水泥强度MPa时间t强度发展对比201234强度时间MgO/MgCl2：15.4；25.9；36.38；46.85配比对强度的影响配比对强度的影响v水化温度、MgO活性、分散程度、MgCl2溶液浓度等因素也将影响镁水泥的强度21v由于水化产物在水中溶解度较大，耐水性差是镁水泥的结构特性。v提高镁水泥耐水性：v一、降低水介质的作用；v二、掺入适当的添加剂；v三、采用其他的调和剂，如MgSO47H2O、FeSO4。22氧化镁-氧化硅-水体系v常温下MgO能与SiO2作用，在蒸压条件下结合力比CaO和SiO2更大。v蒸压温度提高，结合力增大。vMgO/SiO2比例增大，结合时间延长。23镁质胶凝材料的应用v（1）气硬性 常见的胶凝材料以通用水泥代表，均是水硬性的，即在水中可以硬化。但镁水泥却与常规水泥完全不同，它是气硬性的，在水中不硬化。这是镁水泥与常规水泥相比一个比较突出的特点。v（2）多组分 镁水泥是多组分的，单将轻烧镁粉加水是不会硬化的。它的一个组分是轻烧镁粉或白云石灰粉，另一个组分是调和剂镁盐，其他组分包括水和改性剂。v（3）高放热 镁水泥在硬化时要释放出很高的热量。它的放热量为100013500J/gMgO，最高反应体系的中心温度可达140C，在夏季可能会超过150C。普通水泥的水化热仅为300400J/g水泥，镁水泥是普通水泥水化热的34倍。24v（4）对钢材的强度腐蚀性 镁水泥大多以氯化镁为调和剂，含有大量的氯离子，对钢材具有极强的腐蚀性。v（5）高强度 镁水泥可以轻易达到62.5MPa。一般的轻烧镁粉胶凝材料的抗压强度均可达到62.5MPa以上，大部分可达到90MPa以上。在轻烧镁粉质量可以保证、镁水泥配比合理、工艺科学的情况下，还可以达到140MPa左右。试验表明，当轻烧镁粉与无机集料之质量比为1：1时，其一天的抗压强度可达34MPa、抗折强度9MPa。28天抗压强度达142PMa，抗折强度达26MPa。25v（6）高耐磨 耐磨性是普通硅酸盐水泥的三倍。因此镁水泥特别适合生产地面砖及其他高耐磨制品，尤其是磨料磨具如抛光砖磨块等。v（7）耐高温、低温 在各种无机胶凝材料中，只有镁水泥同时具备即耐高温、又耐低温的特性。v 轻烧粉的主要成分MgO的耐火性是2800C，居所有耐火之首。因此，镁水泥建材制品一般均有耐高温的特性，即使复合了玻璃纤维，也可耐火300C以上。正是因为镁水泥的这种耐火性，它被广泛用于生产防火板。v 镁水泥不但耐高温性能优异，耐低温性能也非常优异。因为镁水泥大多以氯化镁为调和剂，而氯化镁属于抗冻剂氯盐。因此，镁水泥具有了自然的抗低温性能，所以在低温下镁水泥产品也可照常生产，不需要外加防冻剂。在一般情况下，可耐-30C的低温。26v（8）抗盐卤腐蚀 镁水泥由于是用盐卤作调和剂的（大多为氯化镁），也就是说它本身就是有盐卤成分，所以它就不怕盐卤腐蚀，而且遇盐卤还会增加强度。这就使它可以克服普通水泥及混凝土制品的不足，用于高盐卤地区。v（9）空气稳定性和耐侯性 由于镁水泥是气硬性的，在终凝后只有在空气种才能继续凝结硬化，这就使它具有良好的空气稳定性，空气越干燥，它就越稳定。v 试验表明，镁水泥制品在干燥空气中，其抗压和抗折度均随龄期而增长，直至两年龄期还在增长，十分稳定。也证明了，镁水泥在干燥空气中的强度是持续增长的。v 另外，由于镁水泥具有抗高、低温性能，在高温气候和严寒气候中均具有稳定性，不会因气候的变化而影响其稳定性。它的耐侯性也是十分优异的。27v（10）低烧度低腐蚀性 镁水泥的碱度远低于任何品种的常规水泥。经测试，它的浆体滤液pH值波动在89.5之间，是很低的接近于中性。因为镁水泥的碱度极低，只呈微碱性，对玻璃纤维和木质纤维的腐蚀性是很小的。大家知道GRC制品以玻璃纤维增强，植纤制品以锯末，刨花、棉秆、蔗渣、花生壳、稻壳、玉米心粉等木质纤维下脚料增强，而玻璃纤维和木质纤维都是不耐碱的材料，极其怕碱腐蚀，在高碱腐蚀下它们都会失去强度，对胶凝材料失去增强作用。所以，常规水泥因高碱就无法用玻纤及木质纤维增强。而镁水泥却以独特的微碱性优势，在GRC领域和植纤制品领域大显身手，这也是它能成为无机玻璃钢的主要原因。28v（11）轻质低密度 镁水泥制品的密度一般只有普通硅酸盐制品的70%，它的制品密度一般为16001800kg/立方米，而水泥制品的密度一般为24002500kg/立方米。因此它具有十分明显的低密度性。v（12）快凝 镁水泥具有自来的快凝性。一般在加入调和剂后，48h就可以达到脱模的强度。它的初凝为3545min，终凝5060min，相当于快硬水泥。快硬水泥的快凝是外加促凝材料形成的，生产工艺复杂，而镁水泥是材料本身自然形成的快凝性。29v（13）良好的抗渗性 镁水泥在凝结硬化后，形成很高的密实度，毛细孔相对于常规水泥要少得多。因此，它在硬化后就具备良好的抗渗性，渗水系数很低，不掺用抗渗剂。正是因为它的这种良好抗渗性，才决定了它在波瓦等屋面材料领域有着广阔的应用前景。v（14）制品高光泽 使用相同光亮度的磨具，用镁水泥共和常规水泥材料各制一个产品，再进行二者的光泽度对比，就会发现，镁水泥制品的光泽度比水泥制品要高的很多。30313233