鎂水泥復(fù)合材料原料活性與成型工藝的研究

1、鎂水泥復(fù)合材料原料活性與成型工藝的研究陳斯藹 王曉*基金項(xiàng)目 中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院創(chuàng)新化學(xué)研究基金（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào):01029）資助第一作者 陳斯藹(1980年出生)，女，中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院98級(jí)甲班指導(dǎo)老師 王曉 EMAIL：ceswx (中山大學(xué)化學(xué)系，廣州，510275)摘要 本實(shí)驗(yàn)從研究影響輕燒氧化鎂粉末的活性的某些因素如原料產(chǎn)地，顆粒大小入手，進(jìn)一步探討輕燒氧化鎂粉末活性與成型鎂水泥的強(qiáng)度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用碘吸附法測(cè)定氧化鎂的活性是具有一定的準(zhǔn)確度且較為方便快捷。氧化鎂的活性在其粒度相差不是太大的情況下，粒度對(duì)活性的影響不大；廣州產(chǎn)的氧化鎂與遼寧產(chǎn)的氧化鎂活性相差

2、較大。鎂水泥的成型速度在一定條件下與氧化鎂的活性有關(guān)，活性較大的氧化鎂在制備鎂水泥的過程中其成型速度大于活性較小的氧化鎂的成型速度。因而成型速度也可以作為一種快捷的方法用來表征氧化鎂的反應(yīng)活性。鎂水泥的韌性和彎曲應(yīng)力大小與成型所用的氧化鎂粉末的活性大小有關(guān)，成型所用的氧化鎂粉末的活性越大，所制得的鎂水泥的韌性越大，但其彎曲應(yīng)力反而變小。鎂水泥的彎曲模量大小與成型所用的氧化鎂粉末的活性大有關(guān)，成型用的氧化鎂粉末的活性較大者，所制得的鎂水泥的彎曲模量較大.。關(guān)鍵詞 氯氧鎂水泥，氧化鎂，活性鎂水泥復(fù)合材料可使藝術(shù)工作者在公共環(huán)境藝術(shù)中得到一種質(zhì)感好的新材料，具有仿石、仿銅的特殊性能，可用作建筑裝飾及

3、園林雕塑的成型材料。其價(jià)格低廉，工藝簡化，沒有環(huán)境污染，有利于保護(hù)自然環(huán)境，具有新的藝術(shù)價(jià)值和更高的使用價(jià)值。盡管鎂水泥有著一系列的優(yōu)良性能，但在使用過程中仍出現(xiàn)了不少問題，主要有“出汗”、“泛霜”、“滴鹽水”。甚至在雨水浸蝕下，強(qiáng)度大幅度下降。為了解決鎂水泥使用過程中的存在問題，必須對(duì)這種材料進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本文對(duì)解決鎂水泥使用過程中的問題的一些最基本的問題做初步的探討，為進(jìn)一步的研究打好基礎(chǔ)。在對(duì)生產(chǎn)第一線的實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，鎂水泥的原料和成型工藝都會(huì)對(duì)成型制品的性能和返鹵泛霜的現(xiàn)象造成很大的影響。另一方面，從理論上推斷，氯氧鎂水泥是輕燒氧化鎂與氯化鎂水溶液進(jìn)行水化反應(yīng)所形成的膠凝材料，反應(yīng)

4、產(chǎn)物的最終形成取決于氧化鎂的活性和氧化鎂、氯化鎂與水之間的配合比。氧化鎂原料的活性將會(huì)很大地影響成型制品的各種性能和質(zhì)量。，對(duì)MgO的活性進(jìn)行測(cè)定，是確定合理的配比的前提。為此，本文擬下列幾個(gè)方面進(jìn)行研究：（1）研究國產(chǎn)菱鎂礦的活性先從研究國產(chǎn)菱鎂礦（氧化鎂原料）的活性入手，采用碘吸附法測(cè)定氧化鎂原料的活性。擬先考察碘吸附法的測(cè)量誤差，以判定碘吸附法的可行性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)不同產(chǎn)地和不同粒度的國產(chǎn)氧化鎂原料的活性進(jìn)行較系統(tǒng)的考察。（2）初步研究鎂水泥的成型工藝本實(shí)驗(yàn)根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)選定一定的原料配比，對(duì)不同產(chǎn)地和粒度的鎂水泥在一定條件下的成型條件進(jìn)行研究，尤其是對(duì)成型時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)考察，并與材料的

5、反應(yīng)活性進(jìn)行比較。（3）鎂水泥成型制品的力學(xué)性能測(cè)試1實(shí)驗(yàn)部分1.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器用品（如表1） Table 1名稱Name分子式Molecular formula分子量Molecular weight純度Purity無水乙醇Absolute alcoholC2H5OH46.07AR五水硫代硫酸鈉Sodium hyposulphite pentahydrateNa2S2O3.5H2O248.17AR碘單質(zhì)IodineI2253.8AR碘化鉀Potassium iodideKI166.00CP四氯化碳Carbon tetrachlorideCCL4153.82AR蒸餾水Distilled wa

6、terH2O18AR1.1. 2氯氧鎂水泥制造原料：(如表2)Table 2名稱Name分子式Molecular formula分子量Molecular weight純度Purity六水氯化鎂1#Magnesium chloride hexahydrate 1#MgCl2.6H2O203.6CP六水氯化鎂2#Magnesium chloride hexahydrate 2#MgCl2.6H2O203.6AR蒸餾水Distilled waterH2O18ARMgO powder樣品Sample產(chǎn)地 Patria細(xì)度FinenessL320#遼寧Liaoning320#過篩320#screenL2

7、50#遼寧Liaoning250#過篩250#screenL200#遼寧Liaoning200#過篩200#screenL180#遼寧Liaoning180#過篩180#screenL150#遼寧Liaoning150#過篩150#screenG006#廣州GuangzhouG007#廣州GuangzhouG008#廣州GuangzhouG009#廣州Guangzhou: 電子天平，500ml黃大口瓶(磨口瓶)，藥匙，100ml量筒，玻璃棒，表面皿。硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制: 500ml容量瓶，玻棒，80ml小燒杯，電爐，石棉瓦，電子天平，藥匙。0.03mol/L碘化鉀的75%乙醇溶液: 10

8、0ml量筒，500ml白大口瓶（磨口瓶），100ml容量瓶，玻棒，80ml小燒杯，托盤天平（精確至0.1克）?？瞻自囼?yàn): 滴定臺(tái)，酸式滴定管（25ml），漏斗，濾紙（直徑11cm），150ml錐形瓶，燒杯（150ml），移液管（10ml），滴管，玻棒，量杯,洗耳球。品實(shí)驗(yàn)：滴定臺(tái)，酸式滴定管（25ml），漏斗，濾紙（直徑11cm），150ml錐形瓶，燒杯（150ml），移液管（10ml），滴管，玻棒，帶塞250ml錐形瓶，藥匙，電子天平，量杯，洗耳球。儀器：500ml燒杯，玻棒，200g托盤天平，藥匙，模具。1.2相關(guān)系的研究空白實(shí)驗(yàn)是將所配制的四氯化碳溶液用硫代硫酸鈉溶液進(jìn)行滴定，測(cè)出硫代硫

9、酸鈉溶液的消耗量，以此作為測(cè)定實(shí)驗(yàn)的對(duì)比。樣品實(shí)驗(yàn)是以一定量的碘四氯化碳溶液和一定量的氧化鎂粉末進(jìn)行混合，浸漬并振蕩一定時(shí)間，經(jīng)過濾后了取一定量的濾液用硫代硫酸鈉溶液進(jìn)行滴定。測(cè)得其消耗的硫代硫酸鈉溶液的量，此數(shù)值用以和空白實(shí)驗(yàn)中消耗的硫代硫酸鈉溶液的量進(jìn)行比較，計(jì)算求得一定量的氧化鎂的碘吸附值。將鎂水泥漿液注入成型模具中，隔一段時(shí)間對(duì)其凝固程度進(jìn)行檢測(cè)。采用GB1042-79對(duì)氯氧鎂水泥成型試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。2 結(jié)果與討論2.1 氧化鎂活性測(cè)試比較結(jié)果Table3.4-1 Comparision of the activity of MgO目數(shù)Sample硫代硫酸鈉消耗量（ml）Consum

10、ption of hyposulphite pentahydrate空白的硫代硫酸鈉消耗量(ml)Consumption of hyposulphite pentahydrate of the blank test測(cè)試日期Testingdate振蕩時(shí)間/浸泡總時(shí)間 (min)Time of hunt/dunk活性：(mg碘/g氧化鎂)Activity:(mg/iodine/g MgO)活性平均值：(mg碘/g氧化鎂)Average(mg/iodine/g MgO)以5-17的320#為準(zhǔn)計(jì)算活性Activity according to sample L320#L320#37.7641.655

11、-0920/36061.7062.2662.51/1.00437.6941.655-0920/36062.8137.4241.355-1720/27062.3562.5162.5137.4041.355-1720/27062.6637.9742.355-2120/21069.4569.2162.51/0.903238.0042.355-2120/21068.9737.8341.835-2320/33063.561.8462.51/1.016838.0441.835-2320/33060.17L250#37.1541.355-1720/27066.6465.9365.9337.2441.355-

12、1720/27065.21L200#38.1141.355-1720/27051.4251.6651.6638.0841.355-1720/27051.90L180#38.0142.355-2120/21068.9069.1462.4537.9842.355-2120/21069.38L150#38.0142.355-2120/21068.5868.4361.8138.0342.355-2120/21068.27G006#39.0241.655-0920/36041.7541.6741.6939.0341.655-0920/36041.5939.4042.355-2120/21046.8046

13、.8842.3439.3942.355-2120/21046.96G007#38.6441.655-0920/36048.0448.0448.2338.6241.835-2320/33050.9451.1051.9638.6041.835-2320/33051.26G008#38.6441.835-2320/33050.4849.6150.4438.7641.835-2320/33048.74G009#39.1141.835-2320/33042.7642.5243.23 39.1441.835-2320/33042.28分析：活性大小是L250#L320#L180#L150#L200#G00

14、7#G008#G009#G006#2.2鎂水泥材料成型時(shí)間的研究Table: 3.61 Coagulation time編號(hào)Sample時(shí)間Time:(Hour)L320#2.5L250#2.5L200#2.5L180#2.5L150#2.5G006#G007#7.5G008#5G009#7.5凝固時(shí)間：G007#G009#G008#L200#L320#L180#L150#L250#2.3鎂水泥成型試樣彎曲試驗(yàn)Table2.3-1 : Flexural properties of the Magnesium oxychloride Cement編號(hào)Sample彎曲應(yīng)力（MPa）Flexural

15、 stress彎曲應(yīng)力（公斤/厘米2）Flexural stress(Kg/cm2)彎曲模量（MPa）Flexural modulus彎曲模量（公斤/厘米2）Flexural modulus(Kg/cm2)斷裂性質(zhì)Fracture property是否有屈服點(diǎn)yielding pointL320#5.960960.82525.619256.1861韌性斷裂Tenacity有YL250#5.669657.85318.518185.1775韌性斷裂Tenacity有YL200#5.489556.015-韌性斷裂Tenacity有YL180#5.406655.16916.096160.9644韌性斷

16、裂Tenacity有YL150#6.617667.52718.704187.0439韌性斷裂Tenacity有YG006#8.379685.5069.15691.5575脆性斷裂Brittleness 無NG007#11.2261114.55214.692146.9212脆性斷裂Brittleness無NG008#12.1244123.71814.696146.9644脆性斷裂Brittleness無NG009#0.9801.540脆性斷裂Brittleness無N結(jié)果分析：彎曲應(yīng)力：G008G007G006L150L320L250L200L180結(jié)果分析：彎曲彈性模量L320L250L150

17、 L180G007G008G006結(jié) 論1. 采用碘吸附法測(cè)定氧化鎂的活性是可行的。2. 氧化鎂的活性在其粒度相差不是太大的情況下，粒度對(duì)活性的影響不大；廣州產(chǎn)的氧化鎂與遼寧產(chǎn)的氧化鎂活性相差較大。3. 鎂水泥的成型速度在一定條件下與氧化鎂的活性有關(guān)，活性較大的氧化鎂在制備鎂水泥的過程中其成型速度大于活性較小的氧化鎂的成型速度。因而成型速度也可以作為一種快捷的方法用來表征氧化鎂的反應(yīng)活性。4. 鎂水泥的韌性和彎曲應(yīng)力大小與成型所用的氧化鎂粉末的活性大小有關(guān)，成型所用的氧化鎂粉末的活性越大，所制得的鎂水泥的韌性越大，但其彎曲應(yīng)力反而變小。5. 鎂水泥的彎曲模量大小與成型所用的氧化鎂粉末的活性大有

18、關(guān)，成型用的氧化鎂粉末的活性較大者，所制得的鎂水泥的彎曲模量較大。參 考 文 獻(xiàn)1 童義平，氯氧鎂水泥及其制品的開發(fā)研究，鹽湖研究，1996，Vol.4,No.1,p6872.2 黃雪梅，毛竟研，輕燒菱苦土活性的測(cè)定方法，上海硅酸鹽，1988, No.4 ，p277- 280 .3 李維翰，尚紅霞，輕燒氧化鎂粉活性測(cè)定的方法，硅酸鹽通報(bào)，1987 , Vol.6,No.6 ，p45- 51 .4 鄧德華，MgO/MgCl2摩爾比對(duì)玻璃纖維氯氧鎂水泥復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,混凝土與水泥制品，2001，No5,p3537.5 童義平，影響鎂水泥強(qiáng)度因素的初步探討，湛江師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1

19、994，No.2,p5356.6 鄧德華，張傳鎂，氯氧鎂水泥制品吸潮返鹵原因及改善措施，新型建筑材料，1996，No.12,p2427.7 王英姿，邱振新，王翔，淺談氯氧鎂水泥制品的性能及發(fā)展?fàn)顩r，山東建材，2000，No.4,p3840.8 Maravelaki-Kalaitzaki, P.; Moraitou, G., Sorels cement mortars: Decay susceptibility and effect on Pentelic marble, Cement and Concrete Research Volume: 29, Issue: 12, December,

20、1999, pp. 1929-1935Study on the Activity of the Magnesite and the Moulding Process of the Magnesium Oxychloride Cement CompositesChen Siai Wang Xiao* (Departmentof Chemistry, San Yat-sen University, GuangZhou, 510275)Abstract Magnesium oxychloride Cement pastes are materials made by the aqueous reaction of MgO powder or calcined magnesite powder in which the major component is MgO with MgCl2 solutions of a certain concentration. To evaluate the activity of the MgO powder, the iodi