1、前言
自从氯氧化镁水泥问世以来,人们对MgO_MgCl2ˉH2O体系进行了大量的互相平衡方面的研究。直到1932年,人们仍延用普通式:XMgO.MgCl2.YH2O(X=1-10,Y=10-21)来表示氯氧化镁水泥的水化产物。这以后,Urwongse[1]和Sorrell[2]等人从该体系的等温相图得到了含有5Mg(OH)2 .MgCl2*8H2O(以下简称为5型相),3Mg(OH)2 .MgCl2·8H2O(以下简称为3型相)Mg(OH)2 等10个和12个相区,Newman,Gllflch,Wells[3],Newman[4]以及Cole,Demedluk[5]都证明了氯氧化镁水泥依生成条件不同可以有四种类型的氯氧化镁复合物生成,它们是:
5Mg(OH)2 .MgCl2·8H2O(5型相)
3Mg(OH)2 .MgCl2·8H2O(3型相)
2Mg(OH)2 .MgCl2·5H2O(2型相)
9Mg(OH)2 .MgCl2·8H2O(9型相)
1976年,Sorrell 和Armsirong[2]进一步证实了在低温下的水产物是 5 型相和3型相。Blllnskl和Matkovlc[2]测定了龄期一年的氯氧化镁水泥的物相组成,发现含有大量的氯碳酸镁盐,即2MgCo3.Mg (OH)2*MgCl2*6H2O(以下简称为2·1·1·6型相)。Sorrell[2]研究了龄期1个月到50年间用于建筑外部的氯氧化镁水泥试样,提出了氯碳酸镁盐与水作用,浸出氯化镁后可以转变为水菱镁石。
国内的许多研究工作者对氯氧化镁的形成机理进行了广泛而深入的研究,取得了很大的成绩[7,8],确证氯氧化镁凝固初期的物相组成有3型相和5型相,两者都是介稳相,但后者是强度贡献最大的物相。由于它本身组成有结构的特点,当氯氧化镁与水相遇时,就发生了结晶结构点上氯氧化镁水泥的应用范畴。为此,国内外的学者们对氯氧化镁水泥的损毁机理进行了研究。
法国学者Menctuier D.,Sorrenlmo and Barrret P.,[7,8],通过做“雨天模拟”试验,证明了5型相在雨水的冲刷下能以一定的速度溶解,其溶解度为200g/1左右。余红发[10]指出,5型相在水中分解成Mg(OH)2 和MgCl2。罗建国[11]试验了氯氧化镁净浆体在水中浸泡15天后,5型相已分解殆尽,Mg(OH)2量占95%以上。张振禹等研究了MgO_MgCl2ˉH2O体系中5型相的水解反应[12],指出在该体系中,5型相和3型相都是不稳定的相,特别是5型相是一个准稳定相,在水介质的作用下,5型相首先分解成3型相和相对稳定的水镁石一Mg(OH)2 ;进而3型相分解,最后全部转变为相对稳定的水镁石。
综上可见,对“损毁机理”的研究已经引起国内外研究工作者的重视。但前人的工作大都集中在氯氧化镁净浆体方面,我们在前人工作的基础上,着眼于目前菱镁行业普遍使用配方及工艺,系统地研究非净浆体的菱镁制品的损毁机理,从而为改善菱镁制品耐水性提供可靠的理论依据。
二、试验方法
1.原料
1.1 菱镁粉;采用海城产的轻烧镁粉,其化学成份示于表1。
表 1 菱镁粉的化学成份
成分 |
MgO
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SlO2
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Al2O5
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Fe2O3
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Cao
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烧失量
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含量(wt%)
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29.75
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5.60
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0.01
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0.37
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1.02
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12.16
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1.2卤水:采用青海产水氯镁石(化学成分示于表2)加自来水调制而成。
表 2 水氯镁石的化学成分
成分
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MgCl2
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Kcl
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NaCl
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SO2-4
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H2O
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其它
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含量(wt%)
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45.62
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0.12
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0.41
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0.20
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52.7
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0.95
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1.3石英砂:采用沈阳玻璃厂用于溶制玻璃的纯净石英砂,进行了XRD分析,未
杂质。未进行化学分析。含水率为7.49%,用前烘干。
1.4锯末:采用菱镁制品厂用于生产的原料。过40目筛,取筛上料,含水率为
18.26%,用前烘干。
2. 配方选择
根据MgO_MgCl2ˉH2O体系相图可知,当卤水的比重为1.261(30Be′)时 ,体系可以最大限度地获得5型相。因此配制氯氧化镁水泥时的卤水比重确定为1.261(30Be′)。然后按照5型相的摩尔比配制氯氧镁水泥净浆,在此基础上,分别加入锯末,石英砂及过量菱镁粉,加入量以使浆体达到粘稠状态,利于插捣成型为限。由此得到下列三组配方:
J类:菱镁粉:卤水:锯末=1:1.31:0.5(重量比)
S类:菱镁粉:卤水:石英砂=1:1.31:2.0(重量比)
M类:菱镁粉:卤水=1:0.71(重量比)
根据目前国内菱镁制品的生产现状,包装箱和活动房中掺有锯末;波纹瓦和地面夸中掺有砂石;而过量菱镁粉的使用目前尚有争论,所以我们选用了锯末、石英砂及过量菱镁粉作为我掺料。
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