第四章 镁质胶凝材料.

1、1毕万利毕万利 教授教授辽宁科技大学高温材料与镁资源工程学院 辽宁省镁质材料研究中心2 镁质胶凝材料是由磨细的镁质胶凝材料是由磨细的苛性苦土（苛性苦土（MgO)或或苛性白云石（苛性白云石（MgO和和CaCO3）为主要组成的一）为主要组成的一种气硬性胶凝材料。种气硬性胶凝材料。 与其他胶凝材料不同，镁质胶凝材料在使与其他胶凝材料不同，镁质胶凝材料在使用时不用水调和，必须用一定浓度的用时不用水调和，必须用一定浓度的氯化镁氯化镁溶溶液或其他盐类溶液来调和。液或其他盐类溶液来调和。34.1 镁质胶凝材料的制备镁质胶凝材料的制备4.2 镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能4.

2、3 镁质胶凝材料的应用镁质胶凝材料的应用本章提要：本章提要：44.1 镁质胶凝材料的制备镁质胶凝材料的制备5化学成分化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO烧失量烧失量辽宁辽宁山东山东0.673.630.190.361.010.600.120.8946.7845.7251.3949.32菱镁矿的化学成分菱镁矿的化学成分1.菱镁矿菱镁矿(MgCO3)：4.1 镁质胶凝材料的制备镁质胶凝材料的制备6晶质菱镁矿石晶质菱镁矿石纯净的纯净的晶质晶质菱镁矿石为菱镁矿石为白色白色非晶质非晶质的为白色瓷土状，常含有的为白色瓷土状，常含有SiO2和和CaCO3等杂质。等杂质。72. 白云石矿：白云石矿：

3、碳酸镁与碳酸钙的复盐，碳酸镁与碳酸钙的复盐，CaCO3MgCO3理论摩尔组成：理论摩尔组成：CaCO3 : MgCO3=1 : 1质量组成：质量组成： CaCO3 54.2%；MgCO3 45.8%4.1 镁质胶凝材料的制备镁质胶凝材料的制备石灰石：石灰石：MgCO3 05%镁质石灰石：镁质石灰石： MgCO3 510%白云质石灰石：白云质石灰石：MgCO3 1025%白云石：白云石： MgCO3 25%8天然白云石呈晶天然白云石呈晶质和非晶质两种质和非晶质两种93. 蛇纹石蛇纹石(含水硅酸镁，含水硅酸镁，3MgO2SiO22H2O) 岫玉岫玉4. 冶炼镁合金的熔渣冶炼镁合金的熔渣(MgO含量

4、含量25%)103375065033CaCOMgCOCaCOMgCOC26506003COMgOMgCOC 29003COCaOCaCOC 煅烧过程中白云石的分解反应：煅烧过程中白云石的分解反应：复盐分解复盐分解碳酸镁分解碳酸镁分解控制控制温度温度4.1 镁质胶凝材料的制备镁质胶凝材料的制备11 白云石加热过程白云石加热过程1失重曲线；失重曲线；2温度曲线温度曲线煅烧温度煅烧温度6507504.1 镁质胶凝材料的制备镁质胶凝材料的制备12 氧化镁与水拌和后产生反应：氧化镁与水拌和后产生反应：4.2 镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能现象现象原因原因MgO+H2O=

5、Mg(OH)2Text1、浆体凝结很、浆体凝结很慢慢2、硬化后强度很、硬化后强度很低低1、MgO溶解度小，溶解度小，水化过程缓慢，导水化过程缓慢，导致硬化时间长。致硬化时间长。2、相对过饱和度太、相对过饱和度太大，产生结晶应力大，产生结晶应力，使强度降低。，使强度降低。13 实验证明：用实验证明：用氯化镁氯化镁溶液代替溶液代替水水来调制来调制MgO时，可以加时，可以加速其水化速度，并且能与之形成新的水化物相。这种新速其水化速度，并且能与之形成新的水化物相。这种新相的相的平衡溶解度平衡溶解度比比Mg(OH)2高，因此其过饱和度也相应高，因此其过饱和度也相应降低。降低。4.2 镁质胶凝材料料浆的制

6、备和硬化性能镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能这种用这种用MgCl2溶液调制的镁质胶凝材料材料就是目前广溶液调制的镁质胶凝材料材料就是目前广泛关注的泛关注的氯化镁水泥氯化镁水泥，简称，简称镁水泥镁水泥，也称索瑞尔水泥，也称索瑞尔水泥（Sorel Cement)。14mMgOnMgCl26H2O+mMgOnMgCl26H2O+ 反应生成的反应生成的氧氯化镁氧氯化镁结晶速度比氢氧化镁结晶速度比氢氧化镁快快，因而加，因而加速了镁质胶凝材料的凝结速了镁质胶凝材料的凝结硬化硬化速度，制品速度，制品强度强度显著提高。显著提高。 氯化镁溶液（密度为氯化镁溶液（密度为1.2g/cm3）的掺量一般为菱苦土）的掺量

7、一般为菱苦土的的55%60%。掺量太大掺量太大则凝结速度过快，且收缩大、强则凝结速度过快，且收缩大、强度低。度低。掺量过少掺量过少，则硬化太慢、强度也低。此外，温度对，则硬化太慢、强度也低。此外，温度对凝结硬化很敏感，氯化镁掺量可作适当调整。凝结硬化很敏感，氯化镁掺量可作适当调整。 4.2 镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能154.2 镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能 1、镁水泥的水化过程、镁水泥的水化过程 MgO在在MgCl2溶液中的水化反应可以用溶液中的水化反应可以用水化水化放热放热速率速率q随时间随时间t的变化率来描述。的变化

8、率来描述。 (J/gMgOh)q1t1t2t3q2q3 诱导前期诱导前期 诱导期诱导期 加速期加速期 减速稳定期减速稳定期16现在较公认的水化相有现在较公认的水化相有“相相3”和和“相相5”相相3：3Mg(OH)2MgCl2 8H2O，简称，简称318相相5：5Mg(OH)2MgCl2 8H2O，简称，简称5184.2 镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能 镁水泥的硬化体是由水化物镁水泥的硬化体是由水化物318相和相和518相为主的相为主的晶体晶体交叉交叉连生而成的连生而成的晶体网状晶体网状结构。结构。2、镁水泥的水化相、镁水泥的水化相mMgOnMgCl26H2O+

9、mMgOnMgCl26H2O+173、镁水泥的硬化强度和抗水性、镁水泥的硬化强度和抗水性4.2 镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能（一）硬化强度（一）硬化强度在在干干燥条件下具有燥条件下具有硬化快、硬化快、强度高强度高的特点的特点12 氯镁水泥氯镁水泥1与与硅酸盐水泥硅酸盐水泥2强度发展对比强度发展对比183、镁水泥的硬化强度和抗水性、镁水泥的硬化强度和抗水性4.2 镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能镁质胶凝材料料浆的制备和硬化性能（二）抗水性（二）抗水性u 镁水泥制品的耐水性和耐久性差，吸湿性大，易镁水泥制品的耐水性和耐久性差，吸湿性大，易返返潮和翘曲变形潮和翘曲

10、变形。其根本原因是相。其根本原因是相3和相和相5是不稳定的。是不稳定的。抗水性差，在抗水性差，在潮湿潮湿条件下其强度很快降低。条件下其强度很快降低。 氯盐的吸湿性大，氯盐的吸湿性大，结结晶接触点的溶解度高晶接触点的溶解度高，水，水化物具有高的溶解度。化物具有高的溶解度。19氯镁水泥掺氯镁水泥掺1%H3PO4与不掺时强度的发展与不掺时强度的发展掺入外加剂：掺入外加剂：少量磷酸或磷酸盐少量磷酸或磷酸盐水溶性树脂水溶性树脂曲线曲线2：掺入掺入1%H3PO4曲线曲线1：MgO/MgCl2=5.7 H2O/MgO=3.3改用硫酸镁改用硫酸镁(MgSO47H2O)、和铁矾和铁矾(FeSO4)做调和剂后，做

11、调和剂后，可以降低吸湿性，提高抗可以降低吸湿性，提高抗水性，但强度较用氯化镁水性，但强度较用氯化镁低低。20 建筑材料（镁质混凝土及其制品、镁纤复合材建筑材料（镁质混凝土及其制品、镁纤复合材料等）料等），装饰材料，装饰材料，包装包装材料，化工原料，化肥，材料，化工原料，化肥，饲料，植物光合作用促化剂，油井填料，饲料，植物光合作用促化剂，油井填料，阻燃阻燃材料。材料。4.3 镁质胶凝材料的应用镁质胶凝材料的应用21（一）菱苦土木屑地面（一）菱苦土木屑地面 以菱苦土、木屑、氯化钙及其他混合以菱苦土、木屑、氯化钙及其他混合材料（滑石粉、砂、石屑、粉煤灰、颜料材料（滑石粉、砂、石屑、粉煤灰、颜料等）等

12、制作地坪，具有一定等）等制作地坪，具有一定弹性，且防火、弹性，且防火、防爆、导热性小防爆、导热性小、表面光洁、不起灰。主、表面光洁、不起灰。主要用于室内车间地坪。要用于室内车间地坪。4.3 镁质胶凝材料的应用镁质胶凝材料的应用22 加入刨花、木丝、玻纤、聚酯纤维等，制作各种板材，加入刨花、木丝、玻纤、聚酯纤维等，制作各种板材，如防火装饰板、防火风管、刨花板、木屑板等。加入发泡剂如防火装饰板、防火风管、刨花板、木屑板等。加入发泡剂时，还可制作时，还可制作保温保温板。板。 （二）板材（二）板材 将玻璃纤维或玻璃纤维将玻璃纤维或玻璃纤维布，用镁质胶凝材料胶接起布，用镁质胶凝材料胶接起来后，表面经装饰而成来后，表面经装饰而成 玻璃纤维玻璃纤维 (或其织物或其织物) 增强增强镁质胶凝材料，空调通风，