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  镁水泥   40人阅读  



 

镁水泥概述
一、镁水泥的概念
1、镁水泥的不同名称及规范化
  镁水泥是一种特殊品种水泥,因它是由法国人索瑞尔(Sorel)于1867年发明的,所以又称索瑞尔水泥。同时,它以氧化镁为主要成分,人们习惯上又称为镁氧水泥。在许多企业,人们根据它以氧化镁和氯化镁两种镁化合物为主要原料的特点,又简称之为双镁水泥、氯氧镁水泥。平常,人们也习惯称之为菱镁胶凝材料、菱镁水泥,因为他的主要原料轻烧镁粉是用菱镁矿石煅烧而成的。后来,人们又用玻璃纤维来增强镁水泥制得无机复合材料,将此称为无机玻璃钢,至此镁水泥又有了新的称呼即无机玻璃钢。
  镁水泥的名称如此众多,叫法十分混乱,截至目前也没有一个规范化的、法定的、统一的名称,如果称之为氯氧镁水泥,那么有些不使用氯化镁为调和剂的镁质胶凝材料就无法包括在内。如果称之为菱镁水泥也有其局限性,因为镁质胶凝材料也可以不试用菱镁,而试用白云石煅烧的灰粉。菱镁水泥就无法包括白云石灰粉水泥。但如果称为镁水泥,其概念就可以宽泛一些。这不但可以包括氯氧镁,也可包括以氯化镁之外的其他调和剂的镁质胶凝材料;即可以包容煅烧菱镁水泥,也可包容煅烧白云石镁质水泥。因此,将镁质胶凝材料称之为镁水泥是比较合适的。笔者将这种镁质胶凝材料统称为镁水泥,意在倡导规范其名称。
  2、镁水泥的概念
  镁水泥是用煅烧菱镁矿石所得的轻烧粉或低温煅烧白云石所得的灰粉(主要成分为MgO)为胶结剂,以六水氯化镁(MgCL2·6H2O)等水溶性镁盐为调和剂,再加入水,所形成的轻烧镁粉和六水氯化镁作为主要原料,因此,再一般情况下,镁水泥就是指氯氧镁水泥。
  镁水泥所形成的硬化体主要成分是5MgOH2·MgCL2·8H2O3MgOH2·MgCL2·8H2O晶相所组成的氧化镁-氯化镁-水三元化合物结晶相复盐,另外,还有一部分MgOH2胶凝体。
  镁水泥可以在常温常压下较快地硬化,形成脆性比较大且硬度很高的人造石。利用它的这一硬化胶凝性,可将其加工成各种各样的建筑材料和装饰材料,具有广阔的应用前景。
镁水泥因硬化体所形成的人造石类似于水泥,具有水泥一样的胶凝特性,但它的性能共和常规水泥有着很大的差别,试用方法完全不同,二者不是用一个概念。
二、我国镁水泥的发展状况
我国镁水泥及其制品有近八十年的发展历史,早在20世纪30年代就有在建筑上使用镁水泥制作水泥地面和外墙饰面的实践,并办过镁水泥地板厂,但我国镁水泥及其制品的发展道路是不平坦的、经历了朦胧认识、初步了解和深化研究、步入规范发展几个阶段,大致情况如下:
1、镁水泥的初始时期
对镁水泥的认识和应用应该说始于东北三省,因为辽宁有丰富的菱镁矿,而且从实践中得知,氧化镁与氯化镁溶液混合固化后硬化快,不需潮湿养护,抗折和抗压强度高,硬度大,耐磨性好,但产物的耐水性差,在下雨和潮湿天气下制品表面潮湿,进而挂满水珠,甚至出现水珠连成一片的流淌现象,产品易变形,对于反应机理根本不清楚,谈不上对制品的相结构与相组成的认识,因而对产品的性能优劣的掌握存在盲目性和偶然性,更无改性剂的应用问题,因此可以说对镁水泥的认识是朦胧的,这个时期持续了近30年,发展很缓慢。
2、全面深入研究、应用时期

在“七五”期间,由原国家科委组织了中科院青海盐湖研究所、青海建材研究所、中科院上海硅酸盐研究所、同济大学、中科院北京地质研究所、北京钢铁学院、西北大学、中科院沈阳金属研究所等科研和大专院校,联合攻关,历经五年,耗资千万元,对下达的“镁水泥开发研究”及其相关的“75-37-04-01,镁水泥的物化基础和特征研究”、“75-37-04-02,镁水泥的制备工艺研究”、“75-37-04-03,镁水泥制品及其应用研究”、“75-37-04-04,镁水泥中试”进行联合攻关,取得了巨大成就,如利用水氯镁石生产出了镁水泥用的活性氧化镁,研究了镁水泥体系的平衡与非平衡相图,揭示了镁水泥抗水性差的原因,初步摸清了镁水泥硬化产物在使用过程中的变化规律,发现了518结晶相有多种存在形态,采用复合外加剂技术,把气硬性镁水泥变成了抗水性镁水泥,指明了水硬性镁水泥的研究方向等。

 

 

“七五”科技攻关所取得的成就使得我国镁水泥的水平处于国际领先的地位,镁水泥在建筑上的应用条件已具备,利用镁水泥可配制出镁水泥普通混凝土、轻骨料混凝土、多孔混凝土,这些混凝土已用于生产镁水泥钢筋混凝土承重构件、玻璃纤维增强镁水泥制品、镁水泥装饰材料和保温材料等。
进入20世纪80年代以后,我国镁水泥的门类和产品就比较多了。在建筑建材行业有:防火板、防火装饰板、建筑模板、非承重隔墙板、活动房、建筑装饰构件及线条、门窗框、通风管道、排烟道及波形瓦等。在市政行业有:井盖、垃圾桶等。在机械行业有:包装箱、无机不燃型电缆槽等。在农业方面有:蔬菜大棚骨架、储粮仓等。镁水泥产品向门类多、功能广的更新换代类产品发展。
3、步入规范健康的发展时期
进入21世纪,菱镁行业又进入了一个新的发展热潮期,但是行业的规模小,人才缺乏,技术工艺落后,产品质量缺乏严格保证体系;菱镁市场秩序的治理及优化都没有得到彻底的解决。特别是“七五”科技公关的成就没有很好的深入让企业消化吸收,原料轻烧氧化镁的质量保证仍是该行业发展的瓶颈,以致在菱镁热潮中又出现了伪劣产品的上市,造成了一些不良影响。
为了促进行业健康发展,中国菱镁行业协会对菱镁产业结构进行了调整,对从事菱镁行业的企业进行了整顿,实行行业准入制度,提高了行业的门槛,明确了质量管理和质量控制体系建立的重要意义。
为用科学发展观指导菱镁事业的发展,中国菱镁协会狠抓人才培养,技术交流,每年必须召开一次年会,年会的中心议题就是专家学术报告和技术交流,技术答疑。与此同时,在行业内广泛地宣传贯彻菱镁材料及制品的各项标准,经过数十年的努力,我国的建材、物质、冶金、机械、化工、消防、轻工等部门从不同领域要求颁布了一系列的标准。应该说国家的重视,行业务实的工作,使我国菱镁事业步入了规范、健康的发展时期

 

三、镁水泥的主要性能
  1、气硬性:常见的胶凝材料以通用水泥代表,均是水硬性的,即在水中可以硬化。但镁水泥却与常规水泥完全不同,它是气硬性的,在水中不硬化。这是镁水泥与常规水泥相比一个比较突出的特点。
  2、多组分:镁水泥是多组分的,单将轻烧镁粉加水是不会硬化的。它的一个组分是轻烧镁粉或白云石灰粉,另一个组分是调和剂镁盐,其他组分包括水和改性剂。
  3、高放热:镁水泥在硬化时要释放出很高的热量。它的放热量为100013500J/gMgO,最高反应体系的中心温度可达140°C,在夏季可能会超过150°C。普通水泥的水化热仅为300400J/g水泥,镁水泥是普通水泥水化热的34倍。
  4、对钢材的强腐蚀性:镁水泥大多以氯化镁为调和剂,含有大量的氯离子,对钢材具有极强的腐蚀性。
  5、高强度:镁水泥可以轻易达到62.5MPa。一般的轻烧镁粉胶凝材料的抗压强度均可达到62.5MPa以上,大部分可达到90MPa以上。在轻烧镁粉质量可以保证、镁水泥配比合理、工艺科学的情况下,还可以达到140MPa左右。试验表明,当轻烧镁粉与无机集料之质量比为11时,其一天的抗压强度可达34MPa、抗折强度9MPa28天抗压强度达142PMa,抗折强度达26MPa
  6、高耐磨:他的耐磨性是普通硅酸盐水泥的三倍。我们曾用镁水泥和常规32.5级普通硅酸盐水泥各制一块地面砖,放在一起养护28天后进行耐磨试验,普通硅酸盐水泥地面砖的磨抗长度为34.7mm,而轻烧粉制成的地面砖磨抗长度只有12.1mm,相当于水泥地面砖的1/3,和国外的试验相吻合。因此镁水泥特别适合生产地面砖及其他高耐磨制品,尤其是磨料磨具如抛光砖磨块等。
  7、耐高温、低温:在各种无机胶凝材料中,只有镁水泥同时具备即耐高温、又耐低温的特性。

  轻烧粉的主要成分MgO的耐火性是2800°C,居所有耐火常用氧化镁之首。因此,镁水泥建材制品一般均有耐高温的特性,即使复合了玻璃纤维,也可耐火300°C以上。正是因为镁水泥的这种耐火性,它被广泛用于生产防火板。 

 

 

镁水泥不但耐高温性能优异,耐低温性能也非常优异。因为镁水泥大多以氯化镁为调和剂,而氯化镁属于抗冻剂氯盐。因此,镁水泥具有了自然的抗低温性能,所以在低温下镁水泥产品也可照常生产,不需要外加防冻剂。在一般情况下,可耐-30°C的低温。
  8、抗盐卤腐蚀:镁水泥由于是用盐卤作调和剂的(大多为氯化镁),也就是说它本身就是有盐卤成分,所以它就不怕盐卤腐蚀,而且遇盐卤还会增加强度。这就使它可以克服普通水泥及混凝土制品的不足,用于高盐卤地区。
  9、空气稳定性和耐侯性:由于镁水泥是气硬性的,在终凝后只有在空气种才能继续凝结硬化,这就使它具有良好的空气稳定性,空气越干燥,它就越稳定。
  试验表明,镁水泥制品在干燥空气中,其抗压和抗折度均随龄期而增长,直至两年龄期还在增长,十分稳定。也证明了,镁水泥在干燥空气中的强度是持续增长的。
  另外,由于镁水泥具有抗高、低温性能,在高温气候和严寒气候中均具有稳定性,不会因气候的变化而影响其稳定性。它的耐侯性也是十分优异的。
  10、低烧度低腐蚀性:镁水泥的碱度远低于任何品种的常规水泥。经测试,它的浆体滤液pH值波动在89.5之间,是很低的接近于中性。因为镁水泥的碱度极低,只呈微碱性,对玻璃纤维和木质纤维的腐蚀性是很小的。大家知道GRC制 品以玻璃纤维增强,植纤制品以锯末,刨花、棉秆、蔗渣、花生壳、稻壳、玉米心粉等木质纤维下脚料增强,而玻璃纤维和木质纤维都是不耐碱的材料,极其怕碱腐 蚀,在高碱腐蚀下它们都会失去强度,对胶凝材料失去增强作用。所以,常规水泥因高碱就无法用玻纤及木质纤维增强。而镁水泥却以独特的微碱性优势,在GRC领域和植纤制品领域大显身手,这也是它能成为无机玻璃钢的主要原因。
  11、轻质低密度:镁水泥制品的密度一般只有普通硅酸盐制品的70%,它的制品密度一般为16001800kg/立方米,而水泥制品的密度一般为24002500kg/立方米。因此它具有十分明显的低密度性。
  12、快凝:镁水泥具有自来的快凝性。一般在加入调和剂后,48h就可以达到脱模的强度。它的初凝为3545min,终凝5060min,相当于快硬水泥。快硬水泥的快凝是外加促凝材料形成的,生产工艺复杂,而镁水泥是材料本身自然形成的快凝性。
  13、良好的抗渗性:镁水泥在凝结硬化后,形成很高的密实度,毛细孔相对于常规水泥要少得多。因此,它在硬化后就具备良好的抗渗性,渗水系数很低,不掺用抗渗剂,它的硬化体也能达到S25以上的抗渗标号。正是因为它的这种良好抗渗性,才决定了它在波瓦等屋面材料领域有着广阔的应用前景。
  14、制品高光泽:使用相同光亮度的磨具,用镁水泥和常规水泥材料各制一个产品,再进行二者的光泽度对比,就会发现,镁水泥制品的光泽度比水泥制品要高的很多。

四、优点和弊端

  1、优点
  1)代木节木:镁水泥材料在包装行业可制成包装箱代替木质包装箱,在建材行业可制成轻质瓦代替石棉瓦、窑烧瓦、琉璃瓦,或制成建材构件代替某些硅酸盐水泥制品等。
  2)节能低耗:镁水泥制品生产中不仅工艺简便,而且无需窑炉、干燥器等热工设备,生产能耗可大大降低。
  3)使用安全、无毒无味:镁水泥不含对人有害的物质,制品生产过程中无毒无味无挥发性气体,也无刺激性,使用十分安全。
  4)固体废弃物掺量大,利用率高:由于镁水泥强度极高,在大量掺入固体废弃物填充料后,它仍然能满足强度的使用要求,因此,镁水泥制品一般都掺入粉煤灰、锯末、秸秆粉等,掺入量可达3060%
  5)应用领域多,制品范围广:目前镁水泥制品已在包装材料、建筑材料、装饰材料、交通设施、水产养殖用品、巷道支护制品、耐火制品、音响制品、磨料磨具、代木家具制品等近二十个领域获得广泛的应用,已经研制出的制品有100多个品种,新品种仍然在不断出现。
  6)可加工性好,使用方便:镁水泥制品均有良好的可加工性,可锯、可刨、可钉、可钻、可雕刻、可粘贴,非常适合厂内制作和现场加工安装,使用十分方便。
  7)可低温成型,四季皆可生产:镁水泥由于有良好的抗低温性能,低温下可照常生产,一般不受影响,这有利于延长生产期。
  8)制品工艺简单,易于生产:镁水泥由于凝固快,对生产条件要求不严格,一般条件就能从事其制品加工,很多产品均不需要大型设备,手工半手工可从事生产,所以镁水泥制品很容易上马生产,门槛较低。
  9)制品生产成本低、利润高:镁水泥由于强度极高,可掺用大量废弃物,就使它的材料用量减少,总成本降低,生产成本低于普通硅酸盐水泥。
  2、弊端
  1)返卤:返卤就是在镁水泥制品受潮或使用环境湿度较大时,制品表面出现水珠或黏性的潮渍,这些水珠和潮渍随潮气或湿度增大而增多,当水珠或潮渍积累较多时,就会从制品上淌下来,俗称淌潮
  2)耐水性差:材料的耐水性是其与水长期接触或在水的作用下继续保持其性能不变的能力。镁水泥耐水性很差,其硬化体在水中可逐渐失去强度,强度损失率可达6080%
  3)翘曲变形:镁水泥制品的翘曲变形表现最为明显,一般不规则形状的立体性制品,或厚度较大而幅度较小的平板制品,其变形较小或者不变开形,而大幅面薄型平板制品最容易发生翘曲变形。一般中心部位拱起,边部下翘。
  4)硬化体胀裂:它先是发生微裂纹,慢慢的微裂 纹扩大加深,使制品慢慢碎裂,最终成为一堆碎片,完全报废。硬化胀裂的主要技术表现为:凝结时间特别快,放热量大,早期强度发展快,而后期强度低,并伴有 标准温度裂缝形态,特别是遇水后胀裂为碎块体,且硬化中心为粉状,毫无强度。
5)泛霜起白:镁水泥制品的泛霜起白一般比较明显。
五、镁水泥的用途
  1、用于生产建筑材料 :防火板(玻镁板),轻体隔墙,菱镁井盖,菱镁瓦,通风管道,活动房,大棚支架等。
  2、用于生产装饰材料:防火门,仿石装饰品,艺术浮雕花盆,艺术喷泉,大型假山,仿古大型门狮,垃圾箱,文化石及文化砖,艺术栏杆,家用或大型组合粮仓等。
  3、用于生产包装材料:托盘,机电,仪表大型代木包装箱,特别是机械设备包装箱等。
  4、用于生产交通设施:公路候车亭,警亭,马路护栏座,桥梁护栏,路灯杆等。
  5、用于生产工艺品:动物人物工艺品,花盆,壁挂,镜框,骨灰盒,公园桌椅,罗马柱,代木家俬,喂鸟器,板材,音响制品,花园摆饰品系列等。
  6、用于生产化工材料:脱硫,硫酸镁,硒土等。

     7、用于生产其他产品:磨具,沼气罐,鞭炮固引剂等。