氯氧鎂水泥( magnesium oxycholride cement)是由法國(guó)科學(xué)家索瑞爾( Sorel)在1867年發(fā)明的,所以也稱(chēng)為索瑞爾水泥( Sorel Cement),習(xí)慣上稱(chēng)為鎂水泥、鎂氧水泥和氯氧水泥,是由MgO、MgCl2、H2O形成的氣硬性材料。氯氧鎂水泥的材料主要由兩大部分組成,一部分是基本材料,是指組成氯氧鎂水泥三相或五相晶體的MgO、MgCl2、H2O。一部分是外加劑,是指各種能改善氯氧鎂水泥各方面性能的有機(jī)和無(wú)機(jī)材料。
一、氯氧鎂水泥的硬化及影響因素
(1)氯氧鎂水泥的硬化
氯氧鎂水泥的水化硬化可描述為三個(gè)過(guò)程。第一步:MgO-MgCl2-H2O三元體系中,氧化鎂在氮化鎂水溶液中的溶解;第二步:由于MgO的溶解提高了溶液的pH值,導(dǎo)致了MgCl2·6H2O水合物在堿性條件下的水解,形成了許多水合氯氧鎂陽(yáng)離子絡(luò)合物、Cl-和OH-而MgO與Cl-、H3O+又可形成氯氧化物,進(jìn)一步提高了體系的pH值,從而使MgCl2·6H2O的水解反應(yīng)和MgO的溶解得以不斷進(jìn)行。第三步:當(dāng)水解產(chǎn)物達(dá)到一定濃度后,水合氯氧鎂離子發(fā)生了在堿性條件下的縮合反應(yīng),反應(yīng)式可綜述如下:
mMgO+ MgCl2+nH2O →mMg(OH)2·MgCl2·nH2O
縮合反應(yīng)主要形成5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O(簡(jiǎn)稱(chēng)5·1·8相或5相)和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O(簡(jiǎn)稱(chēng)3·1·8相或3相)的膠體微粒,同時(shí)放出熱量[當(dāng)配比中MgO和H2O有余,還會(huì)形成Mg(OH)2晶體]。這些水合離子型配位化臺(tái)物大量消耗了漿體中的游離水,漿體很快失去流動(dòng)性而成凝膠,并逐漸析出纖維狀晶體,相互交錯(cuò)連生迅速生長(zhǎng)填充在未水他顆粒之間,最后形成了以3·1·8,5·1·8,MgO,Mg(OH)2所組成的密實(shí)的堆聚體結(jié)構(gòu),漿體硬化,強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)。室溫時(shí),氯化鎂水泥的硬化過(guò)程足一個(gè)放熱反應(yīng),水是制品硬化的前提,它既是硬化反應(yīng)的介質(zhì),又參與水化產(chǎn)物的生成。
(2)影響氯氧鎂水泥硬化以及結(jié)晶相的因素
氧化鎂粉中活性MgO含量越高,水化越快。活性是指MgO參與水化反應(yīng)的能力,與MgO的晶體結(jié)構(gòu)、燃燒條件有關(guān)。但是如果活性MgO含量過(guò)高,易使制品內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)晶應(yīng)力,出現(xiàn)微裂縫。含量過(guò)低,反應(yīng)緩慢,并且影響到最終的強(qiáng)度。
氯氧鎂水泥的基本配比是影響氯氧鎂水泥性能最大的因素,恰當(dāng)?shù)呐浔龋坏梢约涌焖不乃俣龋岣邚?qiáng)度,同時(shí)也可以提高氯氧鎂水泥的耐水性。
溫度和濕度都會(huì)對(duì)氯氧鎂水泥水化也產(chǎn)生影響。溫度較高則反應(yīng)較快,但是過(guò)高的溫度則會(huì)使氯氧鎂水泥發(fā)生相變和使水化物分布不均,同時(shí)過(guò)高的濕度延緩凝結(jié)硬化,過(guò)于干燥,導(dǎo)致表面水揮發(fā)和水化物分布不均勻。因此氯氧鎂水泥水化時(shí)必須保持一定的溫度和濕度,較好的水化養(yǎng)護(hù)條件是,溫度為18~35℃,濕度為60%~70%。
(3)氯氧鎂水泥特性
氯氧鎂水泥硬化快,強(qiáng)度高,室溫情況下2~8h可初步硬化,28d最高拉伸強(qiáng)度可達(dá)70~90MPa,28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)90MPa以上;堿性弱,腐蝕性低,可以采用中堿玻璃纖維布做增強(qiáng)材料;黏結(jié)力強(qiáng),對(duì)于各種無(wú)機(jī)或者有機(jī)摻和料和纖維均有較高的黏結(jié)性,易于制成復(fù)合材料;防火性能好,不燃燒,300℃可長(zhǎng)期使用;此外,氯氧鎂水泥耐磨性好,彈性好,且價(jià)格低廉。因此,氯氧鎂水泥廣泛應(yīng)用于建筑工程和防火工程。
但是氯氧鎂水泥存在耐水性差的致命傷(素水泥泡水?dāng)?shù)天自行斷裂),未經(jīng)改性處理的氯氧鎂