鎂質(zhì)膠凝材料.ppt

1,鎂質(zhì)膠凝材料 magnesium oxychloride cement,2,magnesium oxychloride cement,鎂質(zhì)膠凝材料的原料及煅燒 氧化鎂-水體系 氧化鎂-氯化鎂-水體系 氧化鎂-氧化硅-水體系 鎂質(zhì)膠凝材料的應(yīng)用,3,鎂質(zhì)膠凝材料的原料及煅燒,一、原料 菱鎂礦 苛性苦土 白云石 苛性白云石,4,菱鎂礦是一種碳酸鎂礦物，它是鎂的主要來源。 含有鎂的溶液作用于方解石后，會(huì)使方解石變成菱鎂礦，因此菱鎂礦也屬于方解石族。 菱鎂礦中常常含有鐵，這是鐵或錳取代掉鎂的結(jié)果。 菱鎂礦除提煉鎂外，還可用作耐火材料和制取鎂的化合物。,菱鎂礦（magnesite）,5,理論組成(wb%)：mgo 47.81，co2 52.19。mgco3feco3之間可形成完全類質(zhì)同像，天然菱鎂礦的含feo量一般8%。含feo約9%者稱鐵菱鎂礦；更富含fe者稱菱鐵鎂礦。有時(shí)含mn、ca、ni、si等混入物。致密塊狀者常含有蛋白石sio2nh2o、蛇紋石(mg，fe，ni) 3si2o5(oh)4等雜質(zhì)。,6,工業(yè)礦床通常由含鎂熱水溶液交代白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r或超基性巖而成。常與方解石、白云石、綠泥石、滑石共生。常壓下菱鎂礦形成于250350；低于此溫度形成穩(wěn)定的三水菱鎂礦；高于此溫度則形成水鎂石。,7,碳酸鹽礦物。成分為camgco32。 常有鐵、錳等類質(zhì)同象代替鎂。當(dāng)鐵或錳原子數(shù)超過鎂時(shí)，稱為鐵白云石或錳白云石。 三方晶系，晶體呈菱面體，晶面常彎曲成馬鞍狀，聚片雙晶常見。 純者為白色；含鐵時(shí)呈灰色；風(fēng)化后呈褐色。它的晶體結(jié)構(gòu)像方解石，常呈菱面體。遇冷稀鹽酸時(shí)會(huì)慢慢出泡。,白云石（dolomite ）,8,二、鎂質(zhì)膠凝材料的煅燒 mgco3caco3=mgco3+caco3 mgco3=mgo+co2 400開始分解； 600-650分解反應(yīng)劇烈； 800-850實(shí)際生產(chǎn),9,白云石加熱過程,10,三、mgo活性與煅燒溫度的關(guān)系 450700煅燒并磨細(xì)，幾分鐘完全水化 1000煅燒并磨細(xì)，水化95%mgo需1800h,11,mgo的水化反應(yīng)速度決定于水化活性，mgo的活性主要決定于燒結(jié)溫度。,水化速度與燒結(jié)溫度的關(guān)系,12,不同分散度的mgo的水化速度,曲線1至4比表面積逐漸降低,氧化鎂-水體系,mgo+h2o=mg(oh)2,13,產(chǎn)生的問題： 一、提高燒結(jié)溫度，降低比表面積，溶解度更低，水化過程延長(zhǎng)，硬化體強(qiáng)度提高。 二、降低燒結(jié)溫度，提高mgo比表面積，水化速度提高，產(chǎn)生結(jié)晶壓力，硬化體強(qiáng)度降低。,14,氧化鎂-氯化鎂-水體系,要解決的問題： 一、加速mgo的溶解； 二、降低體系過飽和度。 瑞典學(xué)者s.sorel于1867年發(fā)明用mgcl2溶液調(diào)制的鎂質(zhì)膠凝材料，稱為索瑞爾水泥（sorel cement），簡(jiǎn)稱鎂水泥。,15,氧化鎂-氯化鎂-水體系,鎂水泥的水化過程及其影響因素,水化放熱曲線,16,影響水化過程的主要因素: mgo的活性及分散程度，以及mgo與mgcl2和h2o的比例關(guān)系是影響水化過程的重要因素。 一、配料比對(duì)t1的影響不大； 二、誘導(dǎo)期結(jié)束的時(shí)間t2和達(dá)到第二放熱高峰的時(shí)間t3是隨配比變化而變化的。,17,鎂水泥的水化相,3mg(oh)2mgcl28h2o 318 相3 5mg(oh)2mgcl28h2o 518 相3,18,體系中的主要化學(xué)反應(yīng) 三種假設(shè)： （1）以mgo、mg2+、cl-和h2o為初始反應(yīng)物 （2）以mg2+、cl-、oh-和h2o為初始反應(yīng)物 （3）以mg(oh)2、cl-、oh-和h2o為初始反應(yīng)物 鎂水泥制品在使用過程中，受到空氣中co2、水蒸氣的侵蝕，以及日曬雨淋等作用，發(fā)生相變，使強(qiáng)度下降。,5mg(oh)2mgcl28h2o,3mg(oh)2mgcl28h2o+2mg(oh)2,19,鎂水泥的強(qiáng)度及其影響因素,鎂水泥,硅酸鹽水泥,強(qiáng)度 mpa,時(shí)間,t,強(qiáng)度發(fā)展對(duì)比,20,配比對(duì)強(qiáng)度的影響,水化溫度、mgo活性、分散程度、mgcl2溶液濃度等因素也將影響鎂水泥的強(qiáng)度,21,由于水化產(chǎn)物在水中溶解度較大，耐水性差是鎂水泥的結(jié)構(gòu)特性。 提高鎂水泥耐水性： 一、降低水介質(zhì)的作用； 二、摻入適當(dāng)?shù)奶砑觿?三、采用其他的調(diào)和劑，如mgso47h2o、feso4。,22,氧化鎂-氧化硅-水體系,常溫下mgo能與sio2作用，在蒸壓條件下結(jié)合力比cao和sio2更大。 蒸壓溫度提高，結(jié)合力增大。 mgo/sio2比例增大，結(jié)合時(shí)間延長(zhǎng)。,23,鎂質(zhì)膠凝材料的應(yīng)用,（1）氣硬性 常見的膠凝材料以通用水泥代表，均是水硬性的，即在水中可以硬化。但鎂水泥卻與常規(guī)水泥完全不同，它是氣硬性的，在水中不硬化。這是鎂水泥與常規(guī)水泥相比一個(gè)比較突出的特點(diǎn)。 （2）多組分 鎂水泥是多組分的，單將輕燒鎂粉加水是不會(huì)硬化的。它的一個(gè)組分是輕燒鎂粉或白云石灰粉，另一個(gè)組分是調(diào)和劑鎂鹽，其他組分包括水和改性劑。 （3）高放熱 鎂水泥在硬化時(shí)要釋放出很高的熱量。它的放熱量為100013500j/gmgo，最高反應(yīng)體系的中心溫度可達(dá)140c，在夏季可能會(huì)超過150c。普通水泥的水化熱僅為300400j/g水泥，鎂水泥是普通水泥水化熱的34倍。,24,（4）對(duì)鋼材的強(qiáng)度腐蝕性 鎂水泥大多以氯化鎂為調(diào)和劑，含有大量的氯離子，對(duì)鋼材具有極強(qiáng)的腐蝕性。 （5）高強(qiáng)度 鎂水泥可以輕易達(dá)到62.5mpa。一般的輕燒鎂粉膠凝材料的抗壓強(qiáng)度均可達(dá)到62.5mpa以上，大部分可達(dá)到90mpa以上。在輕燒鎂粉質(zhì)量可以保證、鎂水泥配比合理、工藝科學(xué)的情況下，還可以達(dá)到140mpa左右。試驗(yàn)表明，當(dāng)輕燒鎂粉與無機(jī)集料之質(zhì)量比為1：1時(shí)，其一天的抗壓強(qiáng)度可達(dá)34mpa、抗折強(qiáng)度9mpa。28天抗壓強(qiáng)度達(dá)142pma，抗折強(qiáng)度達(dá)26mpa。,25,（6）高耐磨 耐磨性是普通硅酸鹽水泥的三倍。因此鎂水泥特別適合生產(chǎn)地面磚及其他高耐磨制品，尤其是磨料磨具如拋光磚磨塊等。 （7）耐高溫、低溫 在各種無機(jī)膠凝材料中，只有鎂水泥同時(shí)具備即耐高溫、又耐低溫的特性。 輕燒粉的主要成分mgo的耐火性是2800c，居所有耐火之首。因此，鎂水泥建材制品一般均有耐高溫的特性，即使復(fù)合了玻璃纖維，也可耐火300c以上。正是因?yàn)殒V水泥的這種耐火性，它被廣泛用于生產(chǎn)防火板。 鎂水泥不但耐高溫性能優(yōu)異，耐低溫性能也非常優(yōu)異。因?yàn)殒V水泥大多以氯化鎂為調(diào)和劑，而氯化鎂屬于抗凍劑氯鹽。因此，鎂水泥具有了自然的抗低溫性能，所以在低溫下鎂水泥產(chǎn)品也可照常生產(chǎn)，不需要外加防凍劑。在一般情況下，可耐-30c的低溫。,26,（8）抗鹽鹵腐蝕 鎂水泥由于是用鹽鹵作調(diào)和劑的（大多為氯化鎂），也就是說它本身就是有鹽鹵成分，所以它就不怕鹽鹵腐蝕，而且遇鹽鹵還會(huì)增加強(qiáng)度。這就使它可以克服普通水泥及混凝土制品的不足，用于高鹽鹵地區(qū)。 （9）空氣穩(wěn)定性和耐侯性 由于鎂水泥是氣硬性的，在終凝后只有在空氣種才能繼續(xù)凝結(jié)硬化，這就使它具有良好的空氣穩(wěn)定性，空氣越干燥，它就越穩(wěn)定。 試驗(yàn)表明，鎂水泥制品在干燥空氣中，其抗壓和抗折度均隨齡期而增長(zhǎng)，直至兩年齡期還在增長(zhǎng)，十分穩(wěn)定。也證明了，鎂水泥在干燥空氣中的強(qiáng)度是持續(xù)增長(zhǎng)的。 另外，由于鎂水泥具有抗高、低溫性能，在高溫氣候和嚴(yán)寒氣候中均具有穩(wěn)定性，不會(huì)因氣候的變化而影響其穩(wěn)定性。它的耐侯性也是十分優(yōu)異的。,27,（10）低燒度低腐蝕性 鎂水泥的堿度遠(yuǎn)低于任何品種的常規(guī)水泥。經(jīng)測(cè)試，它的漿體濾液ph值波動(dòng)在89.5之間，是很低的接近于中性。因?yàn)殒V水泥的堿度極低，只呈微堿性，對(duì)玻璃纖維和木質(zhì)纖維的腐蝕性是很小的。大家知道grc制品以玻璃纖維增強(qiáng)，植纖制品以鋸末，刨花、棉稈、蔗渣、花生殼、稻殼、玉米心粉等木質(zhì)纖維下腳料增強(qiáng)，而玻璃纖維和木質(zhì)纖維都是不耐堿的材料，極其怕堿腐蝕，在高堿腐蝕下它們都會(huì)失去強(qiáng)度，對(duì)膠凝材料失去增強(qiáng)作用。所以，常規(guī)水泥因高堿就無法用玻纖及木質(zhì)纖維增強(qiáng)。而鎂水泥卻以獨(dú)特的微堿性優(yōu)勢(shì)，在grc領(lǐng)域和植纖制品領(lǐng)域大顯身手，這也是它能成為無機(jī)玻璃鋼的主要原因。,28,（11）輕質(zhì)低密度 鎂水泥制品的密度一般只有普通硅酸鹽制品的70%，它的制品密度一般為16001800kg/立方米，而水泥制品的密度一般為24002500kg/立方米。因此它具有十分明顯的低密度性。 （12）快凝 鎂水泥具有自來的快凝性。一般在加入調(diào)和劑后，48h就可以達(dá)到脫模的強(qiáng)度。它的初凝為3545min，終凝5060min，相當(dāng)于快硬水泥。快硬水泥的快凝是外加促凝材料形成的，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，而鎂水泥是材料本身自然形成的快凝性。,29,（13）良好的抗?jié)B性 鎂水泥在凝結(jié)硬化