改性硫氧镁水泥的性能研究

合集下载

硫氧镁水泥改性剂研究

采用 4cm×4cm×16cm 三联模成型，脱模后养护至规定龄期，然后破
型，分别进行抗折、抗压、耐水性试验。所用仪器主要有 JJ-5 型水泥胶砂搅
拌机、ZT-96 水泥胶砂试体成型振实台、水泥标准稠度凝结时间测定仪、
YAW-300C 微机控制电液式水泥压力试验机、HWHS-100L 型恒温恒湿养护
察没有腐蚀痕迹；在菱镁胶凝材料试块中间插入钢筋养护 28 天后，泡水 7 天，
取出钢筋观察明显生锈。
4 硫氧镁胶凝材料的水化历程
MgO-MgSO4-H2O 胶凝体系水化过程可分为 5 个阶段[1]，即起始期、诱导期、
加速期、减速期、衰减期。
4.1 起始期和诱导期
轻烧氧化镁与硫酸镁溶液经混合后，氧化镁以细小颗粒均匀分散在 Mg2+、
硫酸镁溶液百分浓度与密度、波美度对比见表 6。表 6 硫酸镁溶液百分浓度与密度对比
项目
1
2
3
4
5
6
7
百分浓度，%
19 20 21 22 23 24 26
密度，g/cm3
1.21 1.22 1.23 1.24 1.26 1.27 1.30
波美度（推出）,。Beˊ 24.75 26
27 28.5 29.7 31 32.97
3.4.2 氯化镁与硫酸镁吸湿率对比
表 11 硫酸镁与氯化镁吸湿试验
材料
72h 吸湿率， 168 h 吸湿率，%
%
工业无水硫酸镁
3.3
9.4
工业七水硫酸镁
10.8
31.8
工业六水氯化镁
107.2
157.7
工业无水氯化镁
144.1
209.4
注：实验环境，在带盖的塑料桶中底部放水，上中部放篦子，试样放在玻

不同矿物掺合料对改性硫氧镁水泥性能影响的研究

第41卷第1期2022年1月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.41㊀No.1January,2022不同矿物掺合料对改性硫氧镁水泥性能影响的研究闫浩康,王㊀硕,时绪智,袁兴栋,隋玉武,岳雪涛(山东建筑大学材料科学与工程学院,济南㊀250101)摘要:为探究矿物掺合料对改性硫氧镁水泥的影响及作用机理,分别将不同掺量的粉煤灰㊁矿粉掺入改性硫氧镁水泥中,对其力学性能㊁耐水性和耐酸性进行测试,并结合X 射线衍射和扫描电镜对其物相组成及微观形貌进行表征和分析㊂研究结果表明:粉煤灰的掺入会提高改性硫氧镁水泥的3d 强度,但后期强度有所下降,当粉煤灰掺量大于20%(质量分数)时,其28d 抗压强度相较于基准组损失了14.7%;掺入矿粉对改性硫氧镁水泥的前期强度影响较小,并导致后期强度下降,当矿粉掺量为30%~40%(质量分数)时,水泥的28d 强度损失率高达17.3%㊂适量的粉煤灰与矿粉均能够提升改性硫氧镁水泥的耐水性和耐硫酸腐蚀性,其中水泥的耐硫酸腐蚀性随着粉煤灰掺量的增加而增强,耐硫酸腐蚀效果最好时矿粉掺量为20%㊂关键词:镁质胶凝材料;改性硫氧镁水泥;矿物掺合料;粉煤灰;矿粉;耐水性能;耐酸性能;力学性能中图分类号:TU526;TQ177.5㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2022)01-0027-06Effects of Different Mineral Admixtures on Properties of Modified Magnesium Oxysulfate CementYAN Haokang ,WANG Shuo ,SHI Xuzhi ,YUAN Xingdong ,SUI Yuwu ,YUE Xuetao (School of Materials Science and Engineering,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101,China)Abstract :In order to investigate the effect of mineral admixtures on modified magnesium oxysulfate cement and its mechanism,different amounts of fly ash and mineral powder were blended into the modified magnesium oxysulfate cement,and the mechanical properties,water resistance and acid resistance were studied.The composition and microstructure of the material phase were characterized and analyzed by X-ray diffraction and scanning electron microscopy,respectively.The results show that the incorporation of fly ash will increase the 3d strength of modified magnesium oxysulfate cement,and the later strength decreases,its 28d compressive strength loses 14.7%compared with the reference group when the fly ash dosage is more than 20%(mass fraction).The incorporation of mineral powder has little effect on the preliminary strength of modified magnesium oxysulfate cement,and makes the later strength decrease,and the 28d strength loss rate of the cement is as high as 17.3%when the mineral powder dosage is 30%to 40%(mass fraction).Both fly ash and mineral powder are able to enhance the water resistance and sulfuric acid corrosion resistance of modified magnesium oxysulfate cement,where the corrosion resistance of cement is enhanced with the increase of fly ash admixture,and the best dosage of mineral powder with the best sulfuric acid corrosion resistance is 20%.Key words :magnesia cementitious material;modified magnesium oxysulfate cement;mineral admixture;fly ash;slag;water resistance;acid resistance;mechanical property 收稿日期:2021-08-16;修订日期:2021-10-25基金项目:山东省重点研发计划(公益性科技攻关类)(2019GSF109108)作者简介:闫浩康(1997 ),男,硕士研究生㊂主要从事绿色建材等方面的研究㊂E-mail:131****5166@通信作者:岳雪涛,博士,副教授㊂E-mail:yuexuetao@0㊀引㊀言改性硫氧镁水泥(modified magnesium oxysulfate cement)是由轻烧氧化镁㊁七水硫酸镁㊁水以及外加剂制28㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第41卷备的一种新型气硬性镁质胶凝材料,具有轻质高强㊁耐高温等性能[1]㊂我国目前建材行业正处在飞速发展阶段,但在生产过程中一直存在效率低㊁污染严重㊁能源消耗大等问题[2],对自然环境造成了巨大的损害㊂改性硫氧镁水泥在经过热分解后可以变为原料并得以循环利用[3],这不仅能使资源得到充分利用,也有利于国民经济发展[4],是能够满足目前水泥基材料工业节能减排㊁绿色低碳㊁转型升级等需求的一种新型镁质胶凝材料㊂对于矿物掺合料在镁水泥中的应用,国内外学者展开了广泛研究㊂吴成友[5]研究了粉煤灰对硫氧镁水泥的影响,发现粉煤灰中的SiO2能够和水泥中的Mg(OH)2反应,生成一种硅酸镁水合物凝胶,使基体更加密实㊂陈从兴等[6]研究了粉煤灰和硅灰对白云石基碱式硫酸镁水泥的影响,结果表明,粉煤灰可以改善胶砂流动性,硅灰有助于提高水泥浆体早期强度㊂李利军等[7]研究了重钙粉㊁滑石粉对碱式硫酸镁水泥的强度的影响,结果表明,重钙粉有助于水泥后期抗压强度的提升,滑石粉能够大幅度提升水泥的抗折强度㊂李文超等[8]和许园园等[9]发现固硫灰可提高改性硫氧镁水泥的抗压强度,掺入不高于10%(质量分数)的固硫灰时,水泥试件的耐水性和体积稳定性得到显著改善㊂Xu等[10]指出固硫灰中含有活性SiO2,其会与MgO 反应生成M-S-H凝胶,从而提高碱式硫酸镁水泥的抗压强度和耐水性㊂本文以改性硫氧镁水泥为基本研究对象,通过加入粉煤灰㊁矿粉等矿物掺合料,来探究工业固体废弃物在新型镁质胶凝材料中的实际应用能力,研究粉煤灰㊁矿粉对改性硫氧镁水泥力学性能㊁耐水性以及耐硫酸侵蚀性能的影响,并结合X射线衍射和扫描电镜对水泥的物相组成和微观形貌进行分析㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料七水硫酸镁:采用山西省南风集团生产的质量分数为99.0%的七水硫酸镁(MgSO4㊃7H2O),其分子量为246.47,为白色或无色透明的针状或斜柱状结晶体,易溶于水㊂轻烧氧化镁:采用辽宁省海城市生产的85型轻烧氧化镁,利用水合法[11]测定原料中所含活性氧化镁(α-MgO)质量分数为47%,为淡黄色或白色粉末㊂柠檬酸:采用由国药集团化学试剂有限公司生产的分析纯一水合柠檬酸(C6H8O7㊃H2O),其分子量210.14,为无色结晶或白色颗粒㊂粉煤灰(fly ash,FA):采用河北省灵寿县鼎旺矿产品加工厂生产的Ⅱ级粉煤灰,其主要成分为石英㊁氧化铝等,以球形微珠形态存在,具体化学组成和微观形貌见表1和图1(a)㊂矿粉(slag,SL):采用由灵寿县弘盛矿产品加工厂生产的S95级矿渣,其主要成分为氧化钙㊁石英等,主要形态为形状不规则的块状微粒,具体化学组成和微观形貌见表2和图1(b)㊂水:采用生活用水㊂表1㊀粉煤灰的主要化学成分Table1㊀Main chemical content of fly ashComposition CaO SiO2Al2O3MgO Fe2O3TiO2K2O Na2O Mass fraction/% 6.6847.3331.260.877.19 1.28 1.530.46表2㊀矿渣化学成分Table2㊀Main chemical content of slagComposition CaO SiO2Al2O3MgO Fe2O3TiO2K2O Na2O Mass fraction/%40.2427.1114.317.300.45 1.450.460.601.2㊀试件制备本试验中FA和SL掺量分别为轻烧氧化镁质量的0%㊁10%㊁20%㊁30%㊁40%;柠檬酸掺量为α-MgO质量的1%㊂按设计的配合比称取七水硫酸镁溶于水,得到质量分数为37%的硫酸镁溶液,即H2O和MgSO4的摩尔比为18;然后将称量好的柠檬酸加入硫酸镁溶液中,充分搅拌后,得到的均一的液体倒入水泥砂浆搅㊀第1期闫浩康等:不同矿物掺合料对改性硫氧镁水泥性能影响的研究29拌锅中,再将按摩尔比(n(α-MgO)ʒn(MgSO4)为8)称量好的轻烧氧化镁粉倒入锅中,慢搅1min,快搅2min,随后把浆体注入40mmˑ40mmˑ160mm的三联水泥胶砂试模中,在(20ʃ3)ħ㊁相对湿度为(60ʃ10)%的条件下养护,1d后脱模,然后继续在该条件下养护至规定龄期㊂图1㊀粉煤灰和矿粉的SEM照片Fig.1㊀SEM images of fly ash and mineral powder1.3㊀表征与测试试件抗压强度根据GB/T17671 1999‘水泥胶砂强度检验方法(ISO法)“进行测试㊂利用德国Bruker 生产的X射线衍射仪(D8ADVANCE)对样品进行物相分析,其中加速电压为40kV,步长0.02ʎ,扫描范围为5ʎ~80ʎ㊂本试验采用德国蔡司公司生产的SUPRA55型号热场发射扫描电子显微镜对实验样品进行断口的形貌测试㊂2㊀结果与讨论2.1㊀粉煤灰和矿粉对改性硫氧镁水泥力学性能的影响图2为分别掺入两种不同掺量的矿物掺合料制作而成的改性硫氧镁水泥在3d㊁7d和28d的抗压强度,由图可知,改性硫氧镁水泥的28d强度均会随着两种矿物掺合料的掺入而降低,并且掺合料掺量越高时,对水泥的抗压强度的影响越明显,而水泥的早期强度受矿物掺合料种类影响而有所不同㊂图2(a)可以看出掺入粉煤灰后改性硫氧镁水泥的早期3d抗压强度均有所提升,掺量为20%时强度为55.40MPa,较基准组52.2MPa提升了6.1%;图2(b)显示矿粉的掺入对改性硫氧镁水泥3d抗压强度影响不大,各掺量试件强度与基准组相差基本不超过1MPa㊂由图2还可以看出,当矿物掺合料掺量为轻烧氧化镁质量的10%和20%时,其前期强度与基准组水泥抗压强度相近,并且掺入20%粉煤灰和矿粉在养护时间到28d时强度损失量仅为1.8%和6.7%,然而当矿物掺合料掺量达到40%时,养护时间28d时两者的强度损失量分别为14.7%和17.3%㊂图2㊀各配比改性硫氧镁水泥不同龄期抗压强度Fig.2㊀Compressive strength of modified magnesium oxysulfate cement at different ages30㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第41卷王爱国等[12]和吴成友等[13]总结了柠檬酸改性硫氧镁水泥的水化过程,水分子在MgO颗粒表面反应形成[Mg(H2O)x(OH)]+水化膜,释放OH-(见式(1));柠檬酸与水化膜反应形成络合物,从而阻碍Mg(OH)2生成(见式(2));随后络合物与溶液中的Mg2+㊁SO42-以及OH-反应生成5Mg(OH)2㊃MgSO4㊃7H2O(5㊃1㊃7相)晶核(见式(3));晶核不断生长以及MgO漏出新的表面,促进水化反应进行(见式(4))㊂MgO(s)+(x+1)H2Oң[Mg(H2O)x OH]+(surface)+OH-(aq)(1) CA n-+[Mg(OH)(H2O)x]+(surface)ң[CA n-ңMg(OH)(H2O)x-1](surface)+H2O(2) {SO2-4ң[CA n-ңMg(OH)(H2O)x-1]4ңMg2+}(surface)+6OH-ң5Mg(OH)2㊃MgSO4㊃7H2O(nucles)+(4x-13)H2O+CA n-(3)5Mg(OH)2㊃MgSO4㊃7H2O(nucles)ң5Mg(OH)2㊃MgSO4㊃7H2O(s)(4)适量的矿物掺合料可以降低水泥水化热[14],使因放热产生的细微裂纹的数量减少,从而提高试件强度;过量的掺合料则会使水泥浆体稠度增大,导致浆体搅拌不均且不易振实,并且掺合料过量会导致单位质量中活性氧化镁含量大幅降低,水化反应中MgO与水的反应速率降低,外加剂络合层与溶液中的Mg2+㊁SO2-4接触变少,单位质量中水泥的主要水化产物5㊃1㊃7相的生成量变小,从而使强度降低㊂此外,矿物掺合料在水泥体系中的前后作用较为矛盾,在早期水泥水化程度较小,适量的矿物掺合料使得基体更加密实,试件强度略有提升,到了后期MgO水化较完全,5㊃1㊃7相成为基体强度主要因素,相同掺量的矿物掺合料对MgO 的稀释作用导致水化产物减少,填充效应的影响效果大大降低,从而使得试件后期强度比基准组试件低㊂图3为掺入矿物掺合料改性硫氧镁水泥在不同养护条件下水化的XRD谱,由图3(a)可以看出,掺入粉煤灰后对改性硫氧镁水泥的水化产物影响不大,并未有新相生成,5㊃1㊃7相的衍射峰强度低于基准组,这里可以说明掺入过多粉煤灰使得单位质量中5㊃1㊃7相的生成量变小,从而使强度降低㊂从图3(b)可以看出,掺入矿粉后水泥的Mg(OH)2晶体衍射峰明显增强,MgSO4晶体的衍射峰也略有增强,而主要强度相5㊃1㊃7相的衍射峰减弱,说明矿粉会阻碍外加剂离子与[Mg(OH)(H2O)x]+的结合,从而使得MgO大量生成Mg(OH)2,原料中MgSO4反应不完全重新凝结成为晶体而成为水泥基体的薄弱部分,并减少了5㊃1㊃7相生成,而且过量的矿粉会降低水灰比,导致水泥浆体水化不完全最终使得水泥强度大幅下降㊂图3㊀各配比改性硫氧镁水泥不同养护条件的XRD谱Fig.3㊀XRD patterns of modified magnesium oxysulfate cement with different curing conditions2.2㊀粉煤灰和矿粉对改性硫氧镁水泥耐水耐酸性能的影响将正常养护28d的试块分别置于清水和5%硫酸溶液中,浸泡7d后晾干进行强度测试,测试结果如图4所示,并根据所测强度计算试件的软化系数K,如式(5)所示㊂从图中可以看出,未掺矿物掺合料的试件在经过浸水和浸酸后抗压强度出现了大幅度倒缩,软化系数为0.80,强度仅为正常养护下28d强度的79.6%和83.2%;而掺入粉煤灰后试件的耐水性与耐酸性都有所提升,其中40%掺量的试块软化系数达到了1.01,在浸水㊁浸酸处理后强度不降反升,强度分别为正常养护28d强度的101%和108%;掺入矿粉的试件在掺量为20%时耐水效果最好,软化系数为0.90,并且耐硫酸侵蚀效果最好的掺量为10%,此时抗压强度可达正常养护28d强度的97.1%㊂㊀第1期闫浩康等:不同矿物掺合料对改性硫氧镁水泥性能影响的研究31K=f F(5)式中:K为软化系数;f为浸水后试件强度;F为养护28d试件强度㊂图4㊀各配比改性硫氧镁水泥不同养护条件的抗压强度Fig.4㊀Compressive strength of modified magnesium oxysulfate cement under different curing conditions 通过图3(a)可以看出,在经过浸水和浸酸后,基准组和掺入40%粉煤灰试件的XRD谱中并未有新相生成,5㊃1㊃7相强度也几乎没有变化,而基准组试件在经过硫酸浸泡后其Mg(OH)2衍射峰略有增强,并且MgO衍射峰强度略有减小,这是因为MgO溶解并与酸产生反应而导致水泥基体疏松,从而影响强度;图5为各配比改性硫氧镁水泥的SEM照片,结合图5(b)可以看出,掺入粉煤灰后,其火山灰效应使粉煤灰表层与改性硫氧镁水泥的5㊃1㊃7相进行搭接[14],填充毛细孔道使得基体更加密实,从而提升了耐水耐酸性能㊂图5㊀各配比改性硫氧镁水泥的SEM照片Fig.5㊀SEM images of modified magnesium oxysulfate cement with different proportions 比较掺入粉煤灰和矿粉的试件在浸泡水和稀硫酸后的XRD谱,可以看出,两者皆没有生成新的水化产物㊂由图3(b)和图5(c)可以看出,掺入40%矿粉后的试件在进行耐水测试后5㊃1㊃7相衍射峰强度大幅度降低,尤其是37.35ʎ处峰值几乎为零,而Mg(OH)2衍射峰强度大大增强,使得基体中5㊃1㊃7相晶体生长长度较短且与六方片状Mg(OH)2混杂在一起,使得基体较为疏松㊂这可能是因为矿粉中含量较多的氧化钙溶于水,使得基体致密性降低,从而使5㊃1㊃7相溶解程度较大,而粉煤灰中的氧化硅㊁氧化铝等不易溶解,保证了基体的密实程度,使其强度更高㊂3㊀结㊀论(1)掺入粉煤灰和矿粉对改性硫氧镁水泥的早期强度影响不大,但会降低水泥的28d强度㊂(2)粉煤灰和矿粉对提高改性硫氧镁水泥的耐水性和耐硫酸侵蚀有积极作用,强度损失量均小于基准组试件㊂当粉煤灰掺量为40%时,经过浸水和浸酸处理的试件强度不降反升,软化系数和耐硫酸侵蚀效果最佳;当矿粉掺量为20%时软化系数最高为0.90,对试件耐水性能提升较高,掺量为10%时,耐硫酸侵蚀效32㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第41卷果最佳㊂(3)粉煤灰和矿粉掺入水泥中后并没有新水化产物生成,粉煤灰仅对水泥原料起稀释作用;矿粉会阻碍水泥中强度相5㊃1㊃7相的生成,使得5㊃1㊃7相晶体长度变短,并且会促进MgO生成Mg(OH)2㊂参考文献[1]㊀WU C Y,CHEN W H,ZHANG H F,et al.The hydration mechanism and performance of modified magnesium oxysulfate cement by tartaric acid[J].Construction and Building Materials,2017,144:516-524.[2]㊀吴中伟,陶有生.中国水泥与混凝土工业的现状与问题[J].硅酸盐学报,1999,27(6):734-738.WU Z W,TAO Y S.Cement and concrete industries in China:present state and problems[J].Journal of the Chinese Ceramic Society,1999, 27(6):734-738(in Chinese).[3]㊀黄泓萍.碱式硫酸镁水泥的配料规律与基本性能[D].南京:南京航空航天大学,2016.HUANG H P.Regularity of proportioning and key properties of basic magnesium sulfate cement[D].Nanjing:Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,2016(in Chinese).[4]㊀刘倩倩,余红发.自然环境下氯氧镁水泥的长期水化产物及其相转变规律[J].盐湖研究,2008,16(4):15-20.LIU Q Q,YU H F.Long-term hydration products and phase transition of the magnesium oxychloride cement materials exposed to natural environment[J].Journal of Salt Lake Research,2008,16(4):15-20(in Chinese).[5]㊀吴成友.碱式硫酸镁水泥的基本理论及其在土木工程中的应用技术研究[D].青海:中国科学院研究生院(青海盐湖研究所),2014.WU C Y.Fundamental theory and civil engineering application of basic magnesium sulfate cement[D].Qinghai:Graduate School of Chinese Academy of Sciences(Qinghai Salt Lake Research Institute),2014(in Chinese).[6]㊀陈从兴,吴成友,罗轲嘉,等.粉煤灰和硅灰对白云石基碱式硫酸镁水泥影响的研究[J].新型建筑材料,2020,47(1):54-57.CHEN C X,WU C Y,LUO K J,et al.Experimental study on the effect of fly ash and silica fume on dolomite-based basic magnesium sulfate cement[J].New Building Materials,2020,47(1):54-57(in Chinese).[7]㊀李利军,黄世麟,孙㊀航.重钙粉㊁滑石粉掺合料对碱式硫酸镁水泥强度影响的研究[J].混凝土,2020(2):101-105.LI L J,HUANG S L,SUN H.Study on the effect of heavy calcium powder and talcum powder admixture on the strength of basic magnesium sulfate cement[J].Concrete,2020(2):101-105(in Chinese).[8]㊀李文超,王晓鹏,杜俊朋,等.固硫灰对硫氧镁水泥物理性能的影响[J].绿色建筑,2017,9(5):97-101.LI W C,WANG X P,DU J P,et al.Influence of CFB ashes on magnesia cement physical property[J].Green Building,2017,9(5):97-101 (in Chinese).[9]㊀许园园,徐㊀迅,卢忠远,等.固硫灰对硫氧镁水泥性能的影响研究[J].新型建筑材料,2016,43(9):14-17.XU Y Y,XU X,LU Z Y,et al.The influence of CFBC fly ash on magnesium oxysulfate cement properties[J].New Building Materials,2016, 43(9):14-17(in Chinese).[10]㊀XU X,XU Y Y,DUAN L L.Effect of fineness and components of CFBC ash on performance of basic magnesium sulfate cement[J].Construction and Building Materials,2018,170:801-811.[11]㊀董金美,余红发,张立明.水合法测定活性MgO含量的试验条件研究[J].盐湖研究,2010,18(1):38-41.DONG J M,YU H F,ZHANG L M.Study on experimental conditions of hydration methods of determining active magnesium oxide content[J].Journal of Salt Lake Research,2010,18(1):38-41(in Chinese).[12]㊀王爱国,楚英杰,徐海燕,等.碱式硫酸镁水泥的研究进展及性能提升技术[J].材料导报,2020,34(13):13091-13099.WANG A G,CHU Y J,XU H Y,et al.Research progress and performance improvement technology of basic magnesium sulfate cement[J].Materials Reports,2020,34(13):13091-13099(in Chinese).[13]㊀吴成友,邢赛南,张吾渝,等.碱式硫酸镁水泥水化规律研究[J].功能材料,2016,47(11):11120-11124+11130.WU C Y,XING S N,ZHANG W Y,et al.Study on hydration mechanism of basic magnesium sulfate cement[J].Journal of Functional Materials,2016,47(11):11120-11124+11130(in Chinese).[14]㊀罗轲嘉,庞瑞阳,刘潘潘.粉煤灰对碱式硫酸镁水泥性能的影响[J].青海交通科技,2019(5):115-119.LUO K J,PANG R Y,LIU P P.Effect of fly ash on properties of basic magnesium sulfate cement[J].Qinghai Jiaotong Keji,2019(5):115-119(in Chinese).。

改性硫氧镁复合墙板抗翘曲变形试验研究

改性硫氧镁复合墙板抗翘曲变形试验研究收稿日期：2018-10-25基金项目：辽宁科技大学2018年国家级大学生创新创业训练计划项目（201810146035）；辽宁科技大学2017年校研究生教育改革与创新项目（2017YJSCX07）作者简介：梁媛媛（1996-），女（汉族），辽宁鞍山人，本科。

通讯作者：关岩（1971-），女（满族），辽宁大连人，博士，副教授，研究方向镁质胶凝材料及耐火材料。

硫氧镁水泥是由活性氧化镁与一定浓度的硫酸镁溶液形成的气硬性胶凝材料，其体系为MgO-MgSO 4-H 2O 的三元体系。

硫氧镁水泥具有低导热系数、质轻隔声、不吸潮返卤等优良特性，可以应用于轻质隔墙条板、保温板[1-2]。

但在实际应用中，硫氧镁水泥条板存在早期强度低、易变性翘曲等问题，导致其在建筑行业的应用领域受到一定限制。

邓德华[3]发现硫氧镁水泥的强度来源主要为水化产物5·1·7相和3·1·8相。

吴成友发现硫氧镁水泥中掺入酒石酸可以提高镁水泥的抗压强度。

本次试验通过向硫氧镁水泥条板中掺入改性剂和掺合料研究了其对硫氧镁水泥强度、抗翘曲变形、耐水性、微观结构的影响。

一、试验（一）原料试验用轻烧氧化镁粉产地为辽宁海城，其活性为63.2%。

七水硫酸镁、柠檬酸、磷酸来自天津瑞金特有限公司，此外粉煤灰为本次试验的掺合料。

本次试验所用的改性剂及掺合料的掺入量均按轻烧氧化镁粉的质量计算。

表1为轻烧氧化镁粉、粉煤灰的化学分析，表2为试验配方。

梁媛媛，关岩，毕万利，陈啸洋（辽宁科技大学高温材料与镁资源工程学院，辽宁鞍山114051）摘要：为了改善硫氧镁水泥条板翘曲变形的问题，向硫氧镁水泥掺入改性剂及掺合料，研究了改性剂和掺合料对硫氧镁水泥的影响。

试验表明：硫氧镁水泥掺入15%粉煤灰、0.5%柠檬酸和0.5%磷酸，硫氧镁水泥条板并未翘曲变形。

关键词：硫氧镁水泥；柠檬酸；磷酸；粉煤灰；微观形貌中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2019）32-0269-02【实验平台】表1原料的化学组成表2试验配方（二）试样制备先将称量好的改性剂掺入到配制好的硫酸镁溶液中搅拌混合均匀，再将一定量的轻烧氧化镁粉与粉煤灰干混好并倒入溶液中搅拌6min 得到均匀的料浆；然后将料浆倒入40mm ×40mm ×40mm 及160mm ×160mm ×5mm 的模具中；最后将模具置于温度23±2℃、相对湿度60±5%的养护箱中养护至龄期。

PTP-208.改性氯氧镁水泥轻质墙体材料的研究

改性氯氧镁水泥轻质墙体材料的研究肖力光张伟吉林建筑工程学院摘　要本研究从抗水外加剂、活性混合材、减水剂、高分子聚合物以及轻骨料等几个方面对氯氧镁水泥进行改性,制成了改性氯氧镁水泥多孔混凝土墙体砌块、改性氯氧镁水泥陶粒泡沫混凝土墙体砌块以及改性氯氧镁水泥轻质隔墙板等墙体材料。

关键词氯氧镁水泥　改性　轻质墙体材料1　引言氯氧镁水泥也称镁质水泥或So rel水泥,自1867年So rel发明以来,已有100多年的历史,它有许多性能优于波特兰水泥:不需要湿养护,防火性能好,导热系数小,耐磨性好,早期强度高,耐油、抗有机溶剂,抗普通盐和硫化物侵蚀的性能也相当好。

利用氯氧镁水泥可制成改性氯氧镁多孔混凝土墙体砌块、改性氯氧镁陶粒泡沫混凝土墙体砌块以及改性氯氧镁轻质隔墙板等墙体材料。

上述墙体材料具有生产工艺简单,投资少,软化系数高,轻质高强等优点,各项性能符合国家标准。

2　改性氯氧镁多孔混凝土墙体砌块2.1　主要原材料及性能(1)、轻烧镁粉轻烧镁粉是用菱镁矿石(M gCO3)经750～850℃煅烧后再磨细而成。

是一种白色或浅黄色的粉末,其物理性能要求如下:比重:3. 2g c m3;细度:在120目平方厘米筛上筛余量<2%。

其化学成分要求如下:M gO≥80%;收稿日期:199815122CaO≤2.0%;烧失量<9%;初凝时间:不早于45分钟,终凝时间:不迟于8小时。

(2)、卤粉(块、片或粒状)卤粉应易溶于水,不溶解的沉淀物<0. 5%;M gC l2含量≥45%;SO42-含量<2%; N aC l含量<2%。

(3)、粉煤灰粉煤灰含有相当高的无定形硅质材料。

主要化学成分如下:Si O2:40～60%;A l2O3:15～30%;Fe2O3:2～15%;烧失量<10;采用磨细粉煤灰。

(4)、外加剂采用抗水外加剂、激发剂、减水剂、高分子聚合物。

(5)、发泡剂发泡剂的效率,一般以它的坚韧性、泌水性、发泡倍数等三种性能来评定。

改性硫氧镁胶凝材料的配制及性能研究

粉末和砂石等有很强的粘结力等，是一种绿色环保建材．目前主要应用的氯氧镁胶凝材料［ｊＪ，因
试验，初步制得性能有所改善的硫氧镁胶凝材料．
综上可以看出，当前国内外对硫氧镁水泥合理配制及性能特征研究非常有限，笔者旨在采用工业级原材料配制新型硫氧镁胶凝材料，并对其工作和力学性能特征进行研究．
体的２８ｄ抗压和抗折强度分别达到３８＿３ＭＰａ和７．０ＭＰａ．耐水性研究表明，加入氧化镁质量２％
的水玻璃可以很好地改善硫氧镁水泥的耐水性．
关键词：硫氧镁：胶凝材料；轻烧氧化镁粉；七水硫酸镁
中图分类号：ＴＱ５２文献标志码：Ａ文章编号：１００１ — ５１３２（２０１４）０２．００８３ — ０５
第一作者：巴明芳（１９７５一），女，山东滨州人，博￣／Ｉ程师．主要研究方向：高性能绿色建筑材料．Ｅ－ｍａｉｌ：ｂａｍｉｎｇｆａｎｇ＠ｎｂｕｅｄｕ．ｃｎ
宁波大学学报（理工版）
拌制成硫氧镁水泥浆体，测定其工量百分数见表１．从表１可以看出，轻烧氧化镁粉轻烧氧化镁粉， ∞ ∞ 并成型 ∞ ∞ 的氧化镁质量含量为８３％，七水硫酸镁的质量分 ∞ 作性能，４０ｍｍｘ４０ｍｍｘｌ６０ｍｍ净浆试件，
第２７卷第２期，２０１４年４月
Ｖｏ１．２７Ｎｏ．２，Ａｐｒ．２０１４
宁波大学学报（理工版）

国内硫氧镁水泥外加剂的研究现状及展望

氯氧镁水泥是在１８６７年由法国化学家ＳｏｙｅｌＳ发明的，至今已有１５０多年的历史，是利用活性ＭｇＯ与一定浓度的氯化镁溶液组成的ＭｇＯ－ＭｇＣｌ２－Ｈ２Ｏ三元体系气硬性胶凝材料，具有质轻、防火、快硬、早强、高强、低碳、高耐磨、粘结强度高、抗盐卤腐蚀等优点，
但同时也存在耐水性差、易吸潮返卤、易锈蚀金属、体积稳定性差等缺点。在国家政策扶持、资金的大力支持和科研人员的不懈努力下，氯氧镁水泥的晶体结构、晶体种类及其特点逐渐明晰，从原材料质量控制（源头）到动态科学配方调整及改性技术的实施，其诸多问题已经得到解决，其中改性技术的实施与改性剂的研发使用是解决问题的关键。
含量／％４９．６６０．１００．０４０．３７０．００２０．００５０．００４
１．１．３尾矿粉（ＣａＣＯ３）尾矿粉中ＣａＣＯ３含量为９８．５％以上，细度要通
过０．１７８ｍｍ筛（８０目），含水率≤１．２０％，在建材市场采购。１．１．４木质纤维
木质纤维为加工木材的粉屑，要求无霉烂变质，材质以红松或白松为主，细度要通过０．８４ｍｍ筛（２０目），含水率≤１０％。１．１．５外加剂
由山东某公司提供的硫氧镁水泥外加剂，型号为ＳＤ－３，为淡黄色液体，密度为１．２７ｇ／ｃｍ３，ｐＨ值为１４，固含量为３３．５０％。
由山东济南杰美研究所研制的外加剂，型号为ＪＭ－４，为淡黄色液体，密度为１．３８ｇ／ｃｍ３，ｐＨ值为１２。１．２主要仪器设备
（１）强力高速搅拌机：Ｂ２０－Ｓ型，由广州粤麦机械设备有限公司提供。
文章编号：１００９－９４４１（２０１８）０５－０００１－０４
试验研究
国内硫氧镁水泥外加剂的研究现状及展望

低品质轻烧MgO制备硫氧镁水泥性能研究及其制品应用

中文摘要硫氧镁水泥工艺品是以硫氧镁胶凝材料为基础，加入农作物废弃物和工业废渣等填料，经涂浆糊布法制备而成。

所用的轻烧MgO为低品质轻烧MgO，是由低品位菱镁矿煅烧的，MgO的含量低于80%的轻烧粉。

由于MgO的含量不同，则其杂质含量也有不同。

因此，研究低品质轻烧MgO对硫氧镁水泥性能的影响，以低品质轻烧MgO、高掺量工业废渣制备硫氧镁水泥为基材，以农业废弃物（秸秆、锯末）为填料制备绿色、轻质、高强、透气、耐水镁质工艺品，能够解决低品位菱镁矿及大量工农业废弃物高效利用的问题，提高我国镁制品附加值和经济效益，服务地方经济。

本文首先研究活性为65%、70%、78%的轻烧MgO对硫氧镁水泥的性能影响，试验结果表明：低活性MgO制备的硫氧镁水泥的抗压强度为80.6MPa，抗冻融循环次数达为十次，而高活性MgO制备的硫氧镁水泥的抗压强度为40.6MPa，抗冻融循环次数达仅为五次。

然后采用四种不同硅钙含量的轻烧MgO制备硫氧镁水泥，并研究硅钙含量对性能的影响。

试验结果表明：随着硅、钙含量的增加，硫氧镁水泥1d龄期抗压强度从31.3MPa增加至48.7MPa，增加率为55%；7d龄期抗压强度从44.5MPa 增加至55.6MPa，增加率为25%；28d抗压强度由原来的54.2MPa增加到66.7MPa，增加率为23%，强度影响率从1d龄期的55%降低至28d龄期的23%。

但泡水28d 后抗压强度损失率从17.2%增加至47.8%，软化系数逐渐降低，耐水性变差。

为了进一步研究硫氧镁水泥的性能，本文又研究了养护条件对强度的影响。

试验结果表明：在相对湿度90±5%，温度45±2℃条件下，硫氧镁水泥3d龄期的抗压强度达到最大值60MPa，而在温度20±2℃和温度30±2℃时，抗压强度的最大值在7d龄期时达到最大值。

说明高温高湿条件有利于硫氧镁水泥早期强度的提高，但是后期过高的湿度条件下会导致硫氧镁水泥出现倒缩。

新型外加剂改善硫氧镁水泥性能的试验研究

新型外加剂改善硫氧镁水泥性能的试验研究朱效甲;朱效涛;朱玉杰;朱倩倩;朱效兵;刘念杰;张秀娟;刘蓉梅【摘要】为了改善硫氧镁水泥的性能,研究了增强剂K剂、耐水剂E剂对硫氧镁水泥凝结时间、抗折强度、抗压强度及耐水性能的影响.通过XRD、SEM分析表征手段,对改性硫氧镁水泥水化产物的物相组成及微观形貌进行了分析.结果表明,增强剂K剂延缓了硫氧镁水泥的凝结时间,大幅度提高了硫氧镁水泥强度.耐水剂E剂有效抑制了Mg(OH)2的生成,促进了5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O(517相)的生成,进而提高了硫氧镁水泥强度和耐水性.XRD图谱显示,改性硫氧镁水泥硬化体的主要结晶相为517相;SEM图片显示,改性后的硫氧镁硬化体微观结构主要是分布均匀、晶相为针棒状的517晶体组成,晶体之间相互穿插,并与Mg(OH)2凝胶相互填充,使得结构更加致密,从而改善了硫氧镁水泥技术性能.【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】6页(P6-11)【关键词】硫氧镁水泥;耐水剂;增强剂;凝结时间;力学性能;软化系数;结晶形貌【作者】朱效甲;朱效涛;朱玉杰;朱倩倩;朱效兵;刘念杰;张秀娟;刘蓉梅【作者单位】济南市杰美菱镁建材研究所,山东济南 250031;济南市杰美菱镁建材研究所,山东济南 250031;济南市杰美菱镁建材研究所,山东济南 250031;大连理工大学,辽宁大连 116024;济南市杰美菱镁建材研究所,山东济南 250031;济南市杰美菱镁建材研究所,山东济南 250031;济南市杰美菱镁建材研究所,山东济南 250031;济南市杰美菱镁建材研究所,山东济南 250031【正文语种】中文【中图分类】TQ172.1引言硫氧镁水泥(Magnesium Oxysulfate Cement，MOS)具有质量轻、防火耐温、保温隔热、低碳环保、不易腐蚀金属等优点，是镁质胶凝材料未来的发展方向。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

皇４０
鼎３０
謇。
嚣２ｏ暴
１。０
辖２０
１０
Ｏ
１２３４５６７８９ｌＯｌ１１２１３１４１５１６
１２３４５６７８９１Ｏｌｌ１２１３１４１５１６
中图分类号：ＴＱ１７７．５
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００ — ４６３７（２０１６）０９ — ２４ — ０５
０前言
４０ｍｍｘ４Ｏｍｍ￣１６Ｏｍｍ三联模中，在振动台上振动
我国蕴含丰富的菱镁矿资源，为镁质胶凝材料
６０ｓ后放入温度为３０ ℃、湿度６０％～７０％的养护箱中
养护１ｄ脱模．之后养护至规定龄期取出进行性能
测试。
２试验讨论
的广泛应用提供了丰富的原材料［１ｌ。镁质胶凝体系材料是以氧化镁为主要成分的气硬性胶凝材料，其
正交表，硫酸铝溶液标记为Ｄ，复合乳液标记为Ｅ。试验配合比如表１所示。按照正交表１制备硫氧镁胶凝材料，测试１４ｄ、
２８ｄ的气干强度和饱水强度和１４ｄ、２８ｄ老化系数，并对试验结果进行分析
度较差、耐水性不好的缺点ｌ２ｌ。因此，如何进一步提高硫氧镁胶凝材料的性能，必将使硫氧镁胶凝材料应用前景更加广阔。
１试验
本次试验选取改性剂Ａ、Ｂ、Ｃ，硫酸铝溶液和复合乳液５种改性剂，其中硫酸铝溶液按照硫酸铝：水的质量为１：１．２的配比配制。此次正交试验选用Ｌ４５
量为５０％
表２为正交试验１４ｄ与２８ｄ相关强度性能测试数据。而图１、图２为不同龄期强度的发展趋势示意图。从相关图和表中可以发现，加入改性剂后，硫
氧镁胶凝材料的气干和饱水强度得到了不同程度的提升，伴随着改性剂掺量的改变．试样所得最高
１４ｄ气干抗压强度表示按照１４ｄ气干抗压强度结果进行正交试验分析；ＫＲ／４表示ＫＲ的平均值（Ｒ＝Ｉ，２，３，４）。Ｒ表示平均指标的极差。以下同。
表４２８ｄ气干抗压强度极差分析
２０１６年第９期
９月
混凝土与水泥制品
ＣＨＩＮＡＣＯＮＣＲＥＴＥＡＮＤＣＥＭＥＮＴＰＲＯＤＵＣＴＳ
２０１６Ｎｏ．９Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ
改性硫氧镁水泥的性能研究
陆建兵，朱晓华，张童童，施维，李东旭
性．因此。无论是气干还是饱和，其最优配方为
Ａ４Ｂ２Ｃ３Ｄ１Ｅ４。
２．２改性剂对硫氧镁胶凝材料软化系数影响
一
２５—
２０１６年第９期
６０
混土与水泥制品
总第２４５期
５Ｏ
４０
表７、表８所示。
看最优配比为Ａ２Ｂ３Ｃ４Ｄ１Ｅ２。考虑到硫氧镁胶凝材料的性能应该着眼于长期性．因此对于老化系数而
言，最优配比应该为Ａ２Ｂ３Ｃ４Ｄ１Ｅ２。
ｉｉｆｅｒｉｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍａｔｅｉｒａｌｓｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｓｕｃｈａｓＸＲＤａｎｄＳＥＭ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｕｌｆｕｒｍａｇｎｅｓｉｕｍｏｘｙｃｈｌｏｒｉｄｅ；Ｍｏｄｉｉｅｆｒ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ；Ｗａｔｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
Ｄ。其中Ａ影响最大，Ｄ溶液影响最小，从２８ｄ气干
抗压强度结果可以看出，最优配比为Ａ４Ｂ２Ｃ３Ｄ１Ｅ４。
从表３表６可以发现．各种改性剂对硫氧镁水
泥１４ｄ饱水抗压强度的影响大小依次为Ａ＞Ｂ＞Ｅ＞Ｃ＞Ｄ．其中Ａ影响最大，Ｄ影响最小，从１４ｄ饱水抗压
２４—
陆建兵，朱晓华，张童童，等
改性硫氧镁水泥的性能研究
表２改性硫氧镁水泥抗压强度统计
其中Ａ影响最大，Ｅ影响最小，从１４ｄ气干抗压强度结果可以看出最优配比为Ａ４Ｂ４Ｃ１Ｄ３Ｅ２。改性剂
编号
编号
图ｌ改性剂对硫氧镁水泥气干抗压强度的影响表３１４ｄ气干抗压强度极差分析
图２改性剂对硫氧镁水泥饱水抗压强度的影响表５１４ｄ饱水抗压强度极差分析
注：ＫＲ是正交试验结果分析的数据结果（＝１，２，３，４）；
耐水性．经正交试验优化改性剂的掺量配比，同时结合胶凝材料微观测试手段如ＸＲＤ、ＳＥＭ等分析了改性剂的作
用机理。
关键词：硫氧镁；改性剂；力学强度；耐水性
’
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭａｇｎｅｓｉｕｍｏｘｙｃｈｌｏｒｉｄｅｃｅｍｅｎｔｉｓａｎｅｗｉｎｏｒｇａｎｉｃｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｉｒａｌｗｉｔｈｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆＭｇＯａｎｄＭｇＳＯ４，ｗｈｉｃｈｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｏｒｄｉｎａｒｙａｉｒｉｒｇｉｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａ１．Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｗａｔｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｂｙｍｏｄｉｉｆｅｒ．Ｔｈｅｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔａｌｍｉｘｒａｔｉｏｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎｌａｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔａ１．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｍｏｄ－
中主要包括氯氧镁水泥，硫氧镁水泥，磷酸镁水泥
等系列，由于硫氧镁水泥克服了易返霜、易使钢筋腐蚀等氯氧镁水泥常见缺陷。在某些使用方面要比氯氧镁水泥更有优势。然而，硫氧镁水泥也存在强
（１．苏州市华测检测技术有限公司，２１５１００；２．材料化学工程国家重点实验室，
南京工业大学材料科学与工程学院，２１０００９）
摘要：硫氧镁水泥是以轻烧镁、硫酸镁为原材料的新型无机胶凝材料，通过加入改性剂来提升其物理性能和
２．１改性剂对硫氧镁胶凝材料强度影响
１．１原材料轻烧氧化镁：活性为６５％，工业纯；七水硫酸
镁：上海产，含量为９９％，工业纯；改性剂Ａ：含量９９％，一级；改性剂Ｂ：含量９９％，工业纯；改性剂Ｃ，含量９９％，工业级；硫酸铝：工业纯；复合乳液，固含
强度可以达到空白样的２～３倍，从性能上来说可以
１．２试验过程
先将七水硫酸镁溶于水中配制成波美度为
２４．５ ℃的溶液，然后称取氧化镁等粉料，倒人搅拌机中干混搅匀．接着称量相应的硫酸镁溶液和改性剂Ａ、Ｂ、Ｃ，将三种改性剂倒入溶液中至完全溶解后将液体倒入粉体中慢搅ｌｍｉｎ，在搅拌过程中加入乳液和硫酸铝。等慢搅完后快速搅拌２ｍｉｎ后倒人
强度结果可以看出最优配比为Ａ４Ｂ４Ｃ１Ｄ３Ｅ２。改性剂对２８ｄ饱水抗压强度影响大小顺序为Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｅ＞