1,鎂質膠凝材料 magnesium oxychloride cement,2,magnesium oxychloride cement,鎂質膠凝材料的原料及煅燒 氧化鎂-水體系 氧化鎂-氯化鎂-水體系 氧化鎂-氧化硅-水體系 鎂質膠凝材料的應用,3,鎂質膠凝材料的原料及煅燒,一、原料 菱鎂礦 苛性苦土 白云石 苛性白云石,4,菱鎂礦是一種碳酸鎂礦物，它是鎂的主要來源。 含有鎂的溶液作用于方解石后，會使方解石變成菱鎂礦，因此菱鎂礦也屬于方解石族。 菱鎂礦中常常含有鐵，這是鐵或錳取代掉鎂的結果。 菱鎂礦除提煉鎂外，還可用作耐火材料和制取鎂的化合物。,菱鎂礦（magnesite）,5,理論組成(wb%)：mgo 47.81，co2 52.19。mgco3feco3之間可形成完全類質同像，天然菱鎂礦的含feo量一般8%。含feo約9%者稱鐵菱鎂礦；更富含fe者稱菱鐵鎂礦。有時含mn、ca、ni、si等混入物。致密塊狀者常含有蛋白石sio2nh2o、蛇紋石(mg，fe，ni) 3si2o5(oh)4等雜質。,6,工業礦床通常由含鎂熱水溶液交代白云巖、白云質灰巖或超基性巖而成。常與方解石、白云石、綠泥石、滑石共生。常壓下菱鎂礦形成于250350；低于此溫度形成穩定的三水菱鎂礦；高于此溫度則形成水鎂石。,7,碳酸鹽礦物。成分為camgco32。 常有鐵、錳等類質同象代替鎂。當鐵或錳原子數超過鎂時，稱為鐵白云石或錳白云石。 三方晶系，晶體呈菱面體，晶面常彎曲成馬鞍狀，聚片雙晶常見。 純者為白色；含鐵時呈灰色；風化后呈褐色。它的晶體結構像方解石，常呈菱面體。遇冷稀鹽酸時會慢慢出泡。,白云石（dolomite ）,8,二、鎂質膠凝材料的煅燒 mgco3caco3=mgco3+caco3 mgco3=mgo+co2 400開始分解； 600-650分解反應劇烈； 800-850實際生產,9,白云石加熱過程,10,三、mgo活性與煅燒溫度的關系 450700煅燒并磨細，幾分鐘完全水化 1000煅燒并磨細，水化95%mgo需1800h,11,mgo的水化反應速度決定于水化活性，mgo的活性主要決定于燒結溫度。,水化速度與燒結溫度的關系,12,不同分散度的mgo的水化速度,曲線1至4比表面積逐漸降低,氧化鎂-水體系,mgo+h2o=mg(oh)2,13,產生的問題： 一、提高燒結溫度，降低比表面積，溶解度更低，水化過程延長，硬化體強度提高。 二、降低燒結溫度，提高mgo比表面積，水化速度提高，產生結晶壓力，硬化體強度降低。,14,氧化鎂-氯化鎂-水體系,要解決的問題： 一、加速mgo的溶解； 二、降低體系過飽和度。 瑞典學者s.sorel于1867年發明用mgcl2溶液調制的鎂質膠凝材料，稱為索瑞爾水泥（sorel cement），簡稱鎂水泥。,15,氧化鎂-氯化鎂-水體系,鎂水泥的水化過程及其影響因素,水化放熱曲線,16,影響水化過程的主要因素: mgo的活性及分散程度，以及mgo與mgcl2和h2o的比例關系是影響水化過程的重要因素。 一、配料比對t1的影響不大； 二、誘導期結束的時間t2和達到第二放熱高峰的時間t3是隨配比變化而變化的。,17,鎂水泥的水化相,3mg(oh)2mgcl28h2o 318 相3 5mg(oh)2mgcl28h2o 518 相3,18,體系中的主要化學反應 三種假設： （1）以mgo、mg2+、cl-和h2o為初始反應物 （2）以mg2+、cl-、oh-和h2o為初始反應物 （3）以mg(oh)2、cl-、oh-和h2o為初始反應物 鎂水泥制品在使用過程中，受到空氣中co2、水蒸氣的侵蝕，以及日曬雨淋等作用，發生相變，使強度下降。,5mg(oh)2mgcl28h2o,3mg(oh)2mgcl28h2o+2mg(oh)2,19,鎂水泥的強度及其影響因素,鎂水泥,硅酸鹽水泥,強度 mpa,時間,t,強度發展對比,20,配比對強度的影響,水化溫度、mgo活性、分散程度、mgcl2溶液濃度等因素也將影響鎂水泥的強度,21,由于水化產物在水中溶解度較大，耐水性差是鎂水泥的結構特性。 提高鎂水泥耐水性： 一、降低水介質的作用； 二、摻入適當的添加劑； 三、采用其他的調和劑，如mgso47h2o、feso4。,22,氧化鎂-氧化硅-水體系,常溫下mgo能與sio2作用，在蒸壓條件下結合力比cao和sio2更大。 蒸壓溫度提高，結合力增大。 mgo/sio2比例增大，結合時間延長。,23,鎂質膠凝材料的應用,（1）氣硬性 常見的膠凝材料以通用水泥代表，均是水硬性的，即在水中可以硬化。但鎂水泥卻與常規水泥完全不同，它是氣硬性的，在水中不硬化。這是鎂水泥與常規水泥相比一個比較突出的特點。 （2）多組分 鎂水泥是多組分的，單將輕燒鎂粉加水是不會硬化的。它的一個組分是輕燒鎂粉或白云石灰粉，另一個組分是調和劑鎂鹽，其他組分包括水和改性劑。 （3）高放熱 鎂水泥在硬化時要釋放出很高的熱量。它的放熱量為100013500j/gmgo，最高反應體系的中心溫度可達140c，在夏季可能會超過150c。普通水泥的水化熱僅為300400j/g水泥，鎂水泥是普通水泥水化熱的34倍。,24,（4）對鋼材的強度腐蝕性 鎂水泥大多以氯化鎂為調和劑，含有大量的氯離子，對鋼材具有極強的腐蝕性。 （5）高強度 鎂水泥可以輕易達到62.5mpa。一般的輕燒鎂粉膠凝材料的抗壓強度均可達到62.5mpa以上，大部分可達到90mpa以上。在輕燒鎂粉質量可以保證、鎂水泥配比合理、工藝科學的情況下，還可以達到140mpa左右。試驗表明，當輕燒鎂粉與無機集料之質量比為1：1時，其一天的抗壓強度可達34mpa、抗折強度9mpa。28天抗壓強度達142pma，抗折強度達26mpa。,25,（6）高耐磨 耐磨性是普通硅酸鹽水泥的三倍。因此鎂水泥特別適合生產地面磚及其他高耐磨制品，尤其是磨料磨具如拋光磚磨塊等。 （7）耐高溫、低溫 在各種無機膠凝材料中，只有鎂水泥同時具備即耐高溫、又耐低溫的特性。 輕燒粉的主要成分mgo的耐火性是2800c，居所有耐火之首。因此，鎂水泥建材制品一般均有耐高溫的特性，即使復合了玻璃纖維，也可耐火300c以上。正是因為鎂水泥的這種耐火性，它被廣泛用于生產防火板。 鎂水泥不但耐高溫性能優異，耐低溫性能也非常優異。因為鎂水泥大多以氯化鎂為調和劑，而氯化鎂屬于抗凍劑氯鹽。因此，鎂水泥具有了自然的抗低溫性能，所以在低溫下鎂水泥產品也可照常生產，不需要外加防凍劑。在一般情況下，可耐-30c的低溫。,26,（8）抗鹽鹵腐蝕 鎂水泥由于是用鹽鹵作調和劑的（大多為氯化鎂），也就是說它本身就是有鹽鹵成分，所以它就不怕鹽鹵腐蝕，而且遇鹽鹵還會增加強度。這就使它可以克服普通水泥及混凝土制品的不足，用于高鹽鹵地區。 （9）空氣穩定性和耐侯性 由于鎂水泥是氣硬性的，在終凝后只有在空氣種才能繼續凝結硬化，這就使它具有良好的空氣穩定性，空氣越干燥，它就越穩定。 試驗表明，鎂水泥制品在干燥空氣中，其抗壓和抗折度均隨齡期而增長，直至兩年齡期還在增長，十分穩定。也證明了，鎂水泥在干燥空氣中的強度是持續增長的。 另外，由于鎂水泥具有抗高、低溫性能，在高溫氣候和嚴寒氣候中均具有穩定性，不會因氣候的變化而影響其穩定性。它的耐侯性也是十分優異的。,27,（10）低燒度低腐蝕性 鎂水泥的堿度遠低于任何品種的常規水泥。經測試，它的漿體濾液ph值波動在89.5之間，是很低的接近于中性。因為鎂水泥的堿度極低，只呈微堿性，對玻璃纖維和木質纖維的腐蝕性是很小的。大家知道grc制品以玻璃纖維增強，植纖制品以鋸末，刨花、棉稈、蔗渣、花生殼、稻殼、玉米心粉等木質纖維下腳料增強，而玻璃纖維和木質纖維都是不耐堿的材料，極其怕堿腐蝕，在高堿腐蝕下它們都會失去強度，對膠凝材料失去增強作用。所以，常規水泥因高堿就無法用玻纖及木質纖維增強。而鎂水泥卻以獨特的微堿性優勢，在grc領域和植纖制品領域大顯身手，這也是它能成為無機玻璃鋼的主要原因。,28,（11）輕質低密度 鎂水泥制品的密度一般只有普通硅酸鹽制品的70%，它的制品密度一般為16001800kg/立方米，而水泥制品的密度一般為24002500kg/立方米。因此它具有十分明顯的低密度性。 （12）快凝 鎂水泥具有自來的快凝性。一般在加入調和劑后，48h就可以達到脫模的強度。它的初凝為3545min，終凝5060min，相當于快硬水泥。快硬水泥的快凝是外加促凝材料形成的，生產工藝復雜，而鎂水泥是材料本身自然形成的快凝性。,29,（13）良好的抗滲性 鎂水泥在凝結硬化