菱鎂水泥改性劑的應(yīng)用研究

楊永 劉藝杰 王如峰

摘 要：一直以來(lái)，菱鎂水泥制品的許多缺點(diǎn)如耐水性差，返鹵泛霜，變形開(kāi)裂等問(wèn)題制約著菱鎂水泥的發(fā)展，即便是在選用合格的原材料、合理的配方、恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)工藝的情況下，時(shí)間久了仍舊會(huì)出現(xiàn)以上問(wèn)題。所以改性劑的添加對(duì)菱鎂水泥制品能夠長(zhǎng)久使用起著至關(guān)重要的作用。本文對(duì)改性劑的分類，改性機(jī)理，改性制品性能進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：菱鎂水泥 菱鎂改性劑 發(fā)泡劑 發(fā)泡機(jī)

一、前言

國(guó)家在“七五”期間，組織十幾個(gè)科研單位，把“氯氧鎂水泥開(kāi)發(fā)研究”作為國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，取得了不菲的成績(jī)，對(duì)現(xiàn)在菱鎂水泥的發(fā)展有關(guān)鍵的指導(dǎo)作用?，F(xiàn)在菱鎂水泥技術(shù)相對(duì)比較成熟，但是很多小廠家，小公司因其利益的驅(qū)動(dòng)，不明白或只知道菱鎂水泥的一點(diǎn)皮毛，盲目投產(chǎn)，制作出的產(chǎn)品存在很嚴(yán)重的返鹵泛霜，耐水性差，強(qiáng)度低，易粉化，甚至不成形等一系列問(wèn)題，這些造成了人們對(duì)菱鎂水泥制品的誤解，國(guó)家曾一度禁止菱鎂水泥制品的生產(chǎn)使用。近年來(lái)，由于不斷地深入研究，對(duì)菱鎂水泥制品的微觀結(jié)構(gòu)有了認(rèn)識(shí)，加入某種或幾種或復(fù)合改性劑，通過(guò)改變相組成或相結(jié)構(gòu)形狀，從而達(dá)到耐水，抗鹵增強(qiáng)的效果。

二、菱鎂水泥主要相組成

大量研究表明，常溫下菱鎂水泥的主要相組成是5.1.8相和3.1.8相，5.1.8相是熱力學(xué)介穩(wěn)相，其微觀結(jié)構(gòu)一般是針桿狀，受生長(zhǎng)空間不同和外來(lái)影響不同，有時(shí)候成顆粒狀和纖維束狀集合體，它們相互交叉，撘接成毛氈狀多相多空網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。不同形態(tài)的5.1.8其水穩(wěn)定性不同，針桿狀5.1.8水穩(wěn)定性最差，葉片狀5.1.8其次，5.1.8凝膠水穩(wěn)定性好，纖維束狀和塊板狀5.1.8是水硬性產(chǎn)物，水穩(wěn)定性好。

在高溫下，518相會(huì)在112℃開(kāi)始失去水分，其結(jié)構(gòu)破壞，到160℃左右會(huì)失去結(jié)晶體的8個(gè)結(jié)晶水。

518是菱鎂水泥的主要強(qiáng)度相，518相會(huì)緩慢的向318相轉(zhuǎn)變，318相更穩(wěn)定。在空氣中水和二氧化碳的作用下，518相和318相都會(huì)緩慢的分解。為了防止相結(jié)構(gòu)破壞，我們必須在制品中加入改性劑，改變反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，提高反應(yīng)產(chǎn)物的穩(wěn)定性。

三、常見(jiàn)菱鎂水泥改性劑分類及反應(yīng)機(jī)理

1.促凝劑

在低溫（0～15℃）生產(chǎn)環(huán)境下，可加速菱鎂水泥5.1.8相的形成，提高反應(yīng)速度，從而縮短產(chǎn)品脫模時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。改性機(jī)理是與鎂離子生成絡(luò)合物，從反應(yīng)平衡式（1）（2）看，促進(jìn)了MgO水化生成Mg（OH）2。

（1）MgO+H2O=Mg（OH）2（2）Mg（OH）2=Mg2++2OH-

促凝劑的出現(xiàn)解決了菱鎂制品在冬季需要生產(chǎn)加熱保溫的缺陷，0℃以上就可生產(chǎn)。

2.緩凝劑

高溫（25～40℃）生產(chǎn)，可有效延緩菱鎂水泥的初凝時(shí)間，從而延長(zhǎng)料漿的可操作時(shí)間，避免反應(yīng)過(guò)快，集中放熱帶來(lái)的種種問(wèn)題。其改性機(jī)理是與氫氧化鎂反應(yīng)形成膜狀物覆蓋在氧化鎂表面，抑制了氧化鎂的水化反應(yīng)而降低料漿的反應(yīng)速度。

3.抗鹵劑

可有效控制菱鎂水泥制品在高溫高濕（溫度25～45℃，濕度90%以上）條件下制品的吸潮性。其改性機(jī)理是將針桿狀518相轉(zhuǎn)變成纖維束狀、板塊狀、凝膠狀或幾種狀態(tài)共存，提高其抗水性能，同時(shí)與制品中的氯離子反應(yīng)，減少制品中游離氯離子的含量。

4.消泡劑

可有效消除菱鎂水泥在攪拌過(guò)程中產(chǎn)生或引入的氣體，提高產(chǎn)品質(zhì)量。其機(jī)理是降低產(chǎn)生氣泡的表面張力，使氣泡迅速破裂。

5.發(fā)泡劑

其主要作用是生產(chǎn)輕質(zhì)，防火，隔熱，隔音產(chǎn)品，分化學(xué)發(fā)泡劑和物理發(fā)泡劑兩種?；瘜W(xué)發(fā)泡劑是料漿中加入一些如碳酸氫鈉、雙氧水等物質(zhì)在攪拌過(guò)程中產(chǎn)生氣體融入到料漿中，使料漿蓬松，體積增大，達(dá)到降低容重的作用，由于化學(xué)發(fā)泡過(guò)程難以控制，現(xiàn)在基本改用物理發(fā)泡。物理發(fā)泡劑是利用表面活性劑與水按一定比例配合后用專用發(fā)泡機(jī)發(fā)泡，然后將泡沫與料漿混合均勻，泡沫的破損率≤20%。

6.表面處理劑

可以中和制品內(nèi)部殘留的游離氯化鎂，還能在制品表面及內(nèi)部的毛細(xì)孔道和空洞內(nèi)部形成一層憎水薄膜，防止水分的侵入，減少水對(duì)制品的侵蝕，能有效解決菱鎂制品的返鹵問(wèn)題。

四、試驗(yàn)各種改性劑的性能

原料：遼寧省海城市牌樓富強(qiáng)耐火材料廠產(chǎn)輕燒粉，MgO含量85%，活性MgO含量65%，濟(jì)南鎂辰建材機(jī)械有限公司產(chǎn)鹵片，MgCl2含量47%，改性劑濟(jì)南鎂辰建材機(jī)械有限公司生產(chǎn)的促凝增強(qiáng)劑，緩凝劑，抗鹵增強(qiáng)劑，消泡保色劑，物理發(fā)泡劑，表面處理劑。（以下千分?jǐn)?shù)參考重量為所用輕燒粉重量）

1.促凝劑

試驗(yàn)溫度4℃，將混合均勻的料漿分成四份，分為A不加、B加3‰、C 6‰、D 9‰，攪拌均勻后放入標(biāo)準(zhǔn)模具，測(cè)定其初凝時(shí)間。

2.緩凝劑

試驗(yàn)溫度20℃，試驗(yàn)過(guò)程同⑴，A為不加，B 3‰、C 5‰、D 7‰、E 10‰、F 25‰，攪拌均勻后測(cè)定其初凝時(shí)間。

3.抗鹵劑

試驗(yàn)溫度20℃，準(zhǔn)確稱取12Kg鹵水，加入15Kg輕燒粉，攪拌均勻后分成三份，每份中分別加入A不加，B加3‰，C加6‰，D加10‰均勻攪拌放入標(biāo)準(zhǔn)模具中成型，脫模養(yǎng)護(hù)28天分別測(cè)其性能如下：

抗鹵性測(cè)試是在溫度35℃，相對(duì)濕度90±5%的養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)72小時(shí)。

4.發(fā)泡劑

輕燒粉7.5Kg，高濃度鹵水6.75千克，發(fā)泡劑1：100兌水，將鹵水，輕燒粉加入攪拌機(jī)攪拌均勻，發(fā)泡機(jī)發(fā)泡約0.045m3，將泡沫倒入攪拌機(jī)中攪拌均勻，倒入模具，將表面抹平，28天后測(cè)其性能如下：

5.表面處理劑

輕燒粉3Kg，24波美度鹵水5Kg，混合均勻后放入標(biāo)準(zhǔn)模具中成型，脫模28天后，將兩塊試樣放入吸潮返鹵試驗(yàn)箱72小時(shí)，返鹵嚴(yán)重。取6塊試樣ABCDEF將表面分別涂刷1～3邊表面處理劑，AB一邊，CD兩邊，EF三邊，其中A C E測(cè)抗返鹵性試驗(yàn)，其余BDF 3塊浸水7天后測(cè)抗返鹵性試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下：

五、結(jié)論

綜上所述，改性劑雖然在菱鎂材料中加入的量很少，它起的作用是顯見(jiàn)的，能夠改變菱鎂水泥返鹵，耐水性差等固有的缺陷，為菱鎂水泥的向不同行業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，應(yīng)當(dāng)說(shuō)改性劑是菱鎂水泥材料中不可缺少的元素。

作者簡(jiǎn)介：楊永（1981-），男，山東濟(jì)南人，濟(jì)南鎂辰建材機(jī)械有限公司工程師，研究方向：氯氧鎂水泥技術(shù)與應(yīng)用；

劉藝杰（1980-），男，山東青島人，濟(jì)南鎂辰建材機(jī)械有限公司工程師，研究方向：氯氧鎂水泥技術(shù)與應(yīng)用；

王如峰（1983-），男，山東德州人，濟(jì)南鎂辰建材機(jī)械有限公司工程師，研究方向：氯氧鎂水泥技術(shù)與應(yīng)用。