镁水泥复合材料原料活性与成型工艺的研究

1、镁水泥复合材料原料活性与成型工艺的研究陈斯蔼 王晓*基金项目 中山大学化学与化学工程学院创新化学研究基金（项目批准号:01029）资助第一作者 陈斯蔼(1980年出生)，女，中山大学化学与化学工程学院98级甲班指导老师 王晓 EMAIL：ceswx (中山大学化学系，广州，510275)摘要 本实验从研究影响轻烧氧化镁粉末的活性的某些因素如原料产地，颗粒大小入手，进一步探讨轻烧氧化镁粉末活性与成型镁水泥的强度之间的关系。实验结果表明采用碘吸附法测定氧化镁的活性是具有一定的准确度且较为方便快捷。氧化镁的活性在其粒度相差不是太大的情况下，粒度对活性的影响不大；广州产的氧化镁与辽宁产的氧化镁活性相差

2、较大。镁水泥的成型速度在一定条件下与氧化镁的活性有关，活性较大的氧化镁在制备镁水泥的过程中其成型速度大于活性较小的氧化镁的成型速度。因而成型速度也可以作为一种快捷的方法用来表征氧化镁的反应活性。镁水泥的韧性和弯曲应力大小与成型所用的氧化镁粉末的活性大小有关，成型所用的氧化镁粉末的活性越大，所制得的镁水泥的韧性越大，但其弯曲应力反而变小。镁水泥的弯曲模量大小与成型所用的氧化镁粉末的活性大有关，成型用的氧化镁粉末的活性较大者，所制得的镁水泥的弯曲模量较大.。关键词 氯氧镁水泥，氧化镁，活性镁水泥复合材料可使艺术工作者在公共环境艺术中得到一种质感好的新材料，具有仿石、仿铜的特殊性能，可用作建筑装饰及

3、园林雕塑的成型材料。其价格低廉，工艺简化，没有环境污染，有利于保护自然环境，具有新的艺术价值和更高的使用价值。尽管镁水泥有着一系列的优良性能，但在使用过程中仍出现了不少问题，主要有“出汗”、“泛霜”、“滴盐水”。甚至在雨水浸蚀下，强度大幅度下降。为了解决镁水泥使用过程中的存在问题，必须对这种材料进行系统的研究。本文对解决镁水泥使用过程中的问题的一些最基本的问题做初步的探讨，为进一步的研究打好基础。在对生产第一线的实地调查中发现，镁水泥的原料和成型工艺都会对成型制品的性能和返卤泛霜的现象造成很大的影响。另一方面，从理论上推断，氯氧镁水泥是轻烧氧化镁与氯化镁水溶液进行水化反应所形成的胶凝材料，反应

4、产物的最终形成取决于氧化镁的活性和氧化镁、氯化镁与水之间的配合比。氧化镁原料的活性将会很大地影响成型制品的各种性能和质量。，对MgO的活性进行测定，是确定合理的配比的前提。为此，本文拟下列几个方面进行研究：（1）研究国产菱镁矿的活性先从研究国产菱镁矿（氧化镁原料）的活性入手，采用碘吸附法测定氧化镁原料的活性。拟先考察碘吸附法的测量误差，以判定碘吸附法的可行性。在此基础上，对不同产地和不同粒度的国产氧化镁原料的活性进行较系统的考察。（2）初步研究镁水泥的成型工艺本实验根据前人的经验选定一定的原料配比，对不同产地和粒度的镁水泥在一定条件下的成型条件进行研究，尤其是对成型时间进行系统考察，并与材料的

5、反应活性进行比较。（3）镁水泥成型制品的力学性能测试1实验部分1.1 实验原料及仪器用品（如表1） Table 1名称Name分子式Molecular formula分子量Molecular weight纯度Purity无水乙醇Absolute alcoholC2H5OH46.07AR五水硫代硫酸钠Sodium hyposulphite pentahydrateNa2S2O3.5H2O248.17AR碘单质IodineI2253.8AR碘化钾Potassium iodideKI166.00CP四氯化碳Carbon tetrachlorideCCL4153.82AR蒸馏水Distilled wa

6、terH2O18AR1.1. 2氯氧镁水泥制造原料：(如表2)Table 2名称Name分子式Molecular formula分子量Molecular weight纯度Purity六水氯化镁1#Magnesium chloride hexahydrate 1#MgCl2.6H2O203.6CP六水氯化镁2#Magnesium chloride hexahydrate 2#MgCl2.6H2O203.6AR蒸馏水Distilled waterH2O18ARMgO powder样品Sample产地 Patria细度FinenessL320#辽宁Liaoning320#过筛320#screenL2

7、50#辽宁Liaoning250#过筛250#screenL200#辽宁Liaoning200#过筛200#screenL180#辽宁Liaoning180#过筛180#screenL150#辽宁Liaoning150#过筛150#screenG006#广州GuangzhouG007#广州GuangzhouG008#广州GuangzhouG009#广州Guangzhou: 电子天平，500ml黄大口瓶(磨口瓶)，药匙，100ml量筒，玻璃棒，表面皿。硫代硫酸钠标准溶液的配制: 500ml容量瓶，玻棒，80ml小烧杯，电炉，石棉瓦，电子天平，药匙。0.03mol/L碘化钾的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小烧杯，托盘天平（精确至0.1克）。空白试验: 滴定台，酸式滴定管（25ml），漏斗，滤纸（直径11cm），150ml锥形瓶，烧杯（150ml），移液管（10ml），滴管，玻棒，量杯,洗耳球。品实验：滴定台，酸式滴定管（25ml），漏斗，滤纸（直径11cm），150ml锥形瓶，烧杯（150ml），移液管（10ml），滴管，玻棒，带塞250ml锥形瓶，药匙，电子天平，量杯，洗耳球。仪器：500ml烧杯，玻棒，200g托盘天平，药匙，模具。1.2相关系的研究空白实验是将所配制的四氯化碳溶液用硫代硫酸钠溶液进行滴定，测出硫代硫

9、酸钠溶液的消耗量，以此作为测定实验的对比。样品实验是以一定量的碘四氯化碳溶液和一定量的氧化镁粉末进行混合，浸渍并振荡一定时间，经过滤后了取一定量的滤液用硫代硫酸钠溶液进行滴定。测得其消耗的硫代硫酸钠溶液的量，此数值用以和空白实验中消耗的硫代硫酸钠溶液的量进行比较，计算求得一定量的氧化镁的碘吸附值。将镁水泥浆液注入成型模具中，隔一段时间对其凝固程度进行检测。采用GB1042-79对氯氧镁水泥成型试样进行弯曲试验。2 结果与讨论2.1 氧化镁活性测试比较结果Table3.4-1 Comparision of the activity of MgO目数Sample硫代硫酸钠消耗量（ml）Consum

10、ption of hyposulphite pentahydrate空白的硫代硫酸钠消耗量(ml)Consumption of hyposulphite pentahydrate of the blank test测试日期Testingdate振荡时间/浸泡总时间 (min)Time of hunt/dunk活性：(mg碘/g氧化镁)Activity:(mg/iodine/g MgO)活性平均值：(mg碘/g氧化镁)Average(mg/iodine/g MgO)以5-17的320#为准计算活性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镁水泥材料成型时间的研究Table: 3.61 Coagulation time编号Sample时间Time:(Hour)L320#2.5L250#2.5L200#2.5L180#2.5L150#2.5G006#G007#7.5G008#5G009#7.5凝固时间：G007#G009#G008#L200#L320#L180#L150#L250#2.3镁水泥成型试样弯曲试验Table2.3-1 : Flexural properties of the Magnesium oxychloride Cement编号Sample弯曲应力（MPa）Flexural

15、 stress弯曲应力（公斤/厘米2）Flexural stress(Kg/cm2)弯曲模量（MPa）Flexural modulus弯曲模量（公斤/厘米2）Flexural modulus(Kg/cm2)断裂性质Fracture property是否有屈服点yielding pointL320#5.960960.82525.619256.1861韧性断裂Tenacity有YL250#5.669657.85318.518185.1775韧性断裂Tenacity有YL200#5.489556.015-韧性断裂Tenacity有YL180#5.406655.16916.096160.9644韧性断

16、裂Tenacity有YL150#6.617667.52718.704187.0439韧性断裂Tenacity有YG006#8.379685.5069.15691.5575脆性断裂Brittleness 无NG007#11.2261114.55214.692146.9212脆性断裂Brittleness无NG008#12.1244123.71814.696146.9644脆性断裂Brittleness无NG009#0.9801.540脆性断裂Brittleness无N结果分析：弯曲应力：G008G007G006L150L320L250L200L180结果分析：弯曲弹性模量L320L250L150

17、 L180G007G008G006结 论1. 采用碘吸附法测定氧化镁的活性是可行的。2. 氧化镁的活性在其粒度相差不是太大的情况下，粒度对活性的影响不大；广州产的氧化镁与辽宁产的氧化镁活性相差较大。3. 镁水泥的成型速度在一定条件下与氧化镁的活性有关，活性较大的氧化镁在制备镁水泥的过程中其成型速度大于活性较小的氧化镁的成型速度。因而成型速度也可以作为一种快捷的方法用来表征氧化镁的反应活性。4. 镁水泥的韧性和弯曲应力大小与成型所用的氧化镁粉末的活性大小有关，成型所用的氧化镁粉末的活性越大，所制得的镁水泥的韧性越大，但其弯曲应力反而变小。5. 镁水泥的弯曲模量大小与成型所用的氧化镁粉末的活性大有

18、关，成型用的氧化镁粉末的活性较大者，所制得的镁水泥的弯曲模量较大。参 考 文 献1 童义平，氯氧镁水泥及其制品的开发研究，盐湖研究，1996，Vol.4,No.1,p6872.2 黄雪梅，毛竟研，轻烧菱苦土活性的测定方法，上海硅酸盐，1988, No.4 ，p277- 280 .3 李维翰，尚红霞，轻烧氧化镁粉活性测定的方法，硅酸盐通报，1987 , Vol.6,No.6 ，p45- 51 .4 邓德华，MgO/MgCl2摩尔比对玻璃纤维氯氧镁水泥复合材料力学性能的影响,混凝土与水泥制品，2001，No5,p3537.5 童义平，影响镁水泥强度因素的初步探讨，湛江师范学院学报（自然科学版），1

19、994，No.2,p5356.6 邓德华，张传镁，氯氧镁水泥制品吸潮返卤原因及改善措施，新型建筑材料，1996，No.12,p2427.7 王英姿，邱振新，王翔，浅谈氯氧镁水泥制品的性能及发展状况，山东建材，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