镁水泥应用中新配料规则的理论与实践基础.doc

镁水泥应用中新配料规则的理论与实践基础（上） （青海省建筑建材科学研究所） 余红发 ? [摘要]：几十年来，镁水泥应用采用了错误的配料规则：“4 MgO/MgCl2, 6”。本文用XRD和SEM等方法研究了MgO活性，配比和外加剂对反应产物类型及结构性质的影响规律，确立了新配料规则，并通过材料物理力学性能的研究予以验证。 1 概述 众所周知，镁水泥反应产物及其稳定性与原料配比有密切关系。长期以来，人们一直根据Matkovic等[1]1976年的研究确定实际应用的配料规则为：4 MgO/MgCl2, 6，尽管如此，镁水泥材料质量仍不稳。其实，Matkovic等人在研究过程中，MgO/MgCl2为3～8，H2O/ MgCl2在13.4～35.8内变公，其结果只是对MgO-MgCl2-H2O体系非平衡相图的验证，并不能反映MgO/MgCl2与反应产物的对应关系，因为反应产物不仅与MgO/MgCl2有，而且与MgO活性、H2O/MgCl2、养护条件等许多因素也有关系，实际配料时单纯强调MgO/MgCl2在4～6范围内是错误的，必定会带来种种不良后果，本文提出了镁水泥配料规则，从理论上加以论证，在实践中得到验证，对镁水泥材料生产具有重要的指导意义。 2 新配料规则的基本内容 在实际应用中，镁水泥材料的新配料规则具有下述基本内容： 2.1选择MgO的原则 采用活性中等的MgO原料。其活性用不同测试方法表示如下： 碘吸附法：20～80Img/gMgO； 柠檬酸动力学法：250～1000S； 柠檬酸反应法：活性MgO≥60%； 晶粒大小：400～900?； 比表面积：20～40m2/g 2.2选择分子比的原则 采用较高的MgO/MgCl2和较低的H2O/MgCl2。其中MgO/MgCl26，H2O/ MgCl2建议在14～19之间。 2.3选择外加剂的原则 必须采用外加剂。所选外加剂应具有稳定的5.1.8结构和改变5.1.8形态的特征。 3 新配料规则的理论基础 3.1镁水泥反应产物的类型 MgO-MgCl2-H2O体系有两个三元化合物：5.1.8和3.1.8，一个两元化合物Mg(OH)2。[2]其中3.1.8是热力学稳定三元相，5.1.8是热力学亚稳三元相[3]、镁水泥的反应产物是5.1.8[4]。MgO活性、原料配比和外加剂反应产物类型有显著影响。 3.1.1MgO活性的影响 在文献[2]中，Sorrell等研究了MgO活性对镁水泥反应产物类型的影响，结果如表1所示。MgO活性用晶粒尺寸表示，配比是5：1：13。 MgO活性对镁水泥反应产物类型的影响? 表1 编号 MgO活性 MgO：MgCl2：H2O（分子比） 反应产物类型 晶粒尺寸（A） A 400 5.1.13 5.1.8 B 1800 5.1.13 3.1.8 C 1300 5.1.13 3.1.8 由此可见，镁水泥用400的MgO配制其反应产物是5.1.8，用1300～1800的MgO、MgO配制其反应产物是3.1.8。作者综合研究得出以下规律： MgO活性高，易生成Mg（O H）2，有阻止或抑制5.1.8生成的趋势；MgO活性适中，生成5.1.8； MgO活性低，易生成3.1.8。适中活性的MgO用晶粒尺寸表示在400～900范围内。 3.1.2配比的影响 3.1.2.1MgO/MgCl2的影响 用晶粒尺寸600的MgO进行试验，X-射线衍射分析不同MgO/MgCl2时反应产物如表2所示。 MgO：MgCl2对镁水泥反应产物类型的影响? 表2 MgO：MgCl2：H2O 9：1：17 8：1：16 6：1：14 5：1：13 4：1：12 3：1：11 反应产物 5.1.8Mg(OH)2 5.1.8Mg(OH)2 5.1.8Mg(OH)2 5.1.8 5.1.83.1.8 3.1.8 ??由此可见： 当MgO/MgCl2 5时，反就产物是5.1.8和Mg(OH)2; 当MgO/MgCl2 =5时，反就产物是5.1.8; 当MgO/MgCl2=4时，反就产物是5.1.8和3.1.8； 当MgO/MgCl24时，反就产物是3.1.8。 3.1.2.2?? H2O/ MgCl2的影响 用上述活性MgO配制不同H2O/ MgCl2镁水泥，X-射线衍射分析出的反应产物见表3 MgO/MgCl2对镁水泥反应产物类型的影响? 表3 MgO：MgCl2：H2O 12：1：18 12：1：20 8：1：16 8：1：26 5：1：13 5：1：23 反应产物类型 5.1.8Mg(OH)2 Mg(OH)2 5.1.8Mg(OH)2 Mg(OH)2 5.1.8 Mg(OH)2 结果表明： 在MgO/MgCl2 MgO/MgCl2 ＞5条件下，较大H2O/M