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氯氧镁制品的生产误区与解析之一
提要:氯氧镁胶凝材料问世已近140年(1867年法国Sorel发明),如今的氯氧镁材料是由氧化镁(MgO)、氯化镁(MgCl2)和水(H2O)的三元体系经配制和改性剂改性而组成的。所谓惰性填料,是指自身强度比较高,化学稳定性和体积稳定性好,但不参与氯氧镁的改变相结构的功能。

  氯氧镁胶凝材料问世已近140年(1867年法国Sorel发明),如今的氯氧镁材料是由氧化镁(MgO)、氯化镁(MgCl2)和水(H2O)的三元体系经配制和改性剂改性而组成的。

  经动态科学的配比,合格稳定的原材料组成,有效的改性外加剂改性,合理的工艺制度和产品结构等规范条件下生产所形成的氯氧镁制品与普通硅酸盐水泥制品相比,具有突出的防火性能(公安部CA160-1997标准定位为不燃材料)和优良的抗折、抗冲击、隔热、保温、抗腐蚀、抗蛀蚀性能,耐磨性高出了3倍,抗冲击强度增大1-5倍,抗冻性提高1-2倍,表面吸水率低10倍,低收缩率(0.5-0.7mm/m)值等性能是建筑、交通、机械、农业、公安等领域的应用所能接受的。再加上它是一种气凝性材料(环境温度15℃以上即可硬化凝固),生产具有免烧、免蒸的节能功能,组成材料中可加入工业固体废弃物(炉渣、矿渣、粉煤灰、硅灰等)、建筑垃圾、农业加工剩余物(麦秸、稻壳、稻草)、木材加工剩余物(锯屑刨花等)为增强改性填充材料,而氯氧镁材料本身的废弃物也可再生利用。这也是氯氧镁制品几十年来风风雨雨、起起伏伏不会停息的原因所在。在中国,存在着品质优良且出口到国际市场上的产品,只不过普及面小了些。氯氧镁材料是一项具有高科技含量的学科和系统工程,是有规范和规律可循的。对于氯氧镁材料的简单肯定和简单否定,都不会有助于该事业的发展。

  在从事该项目的研究和生产过程中,笔者对于影响产品质量的生产误区表现形式试着进行如下分析:

  (一)组成配制。

  荷兰Eitomation公司用氯氧镁水泥为胶凝材料制造水泥木丝板、意大利的Vorter Hydra S.R.L公司制作单体板、奥地利的公司制造氯氧镁水泥刨花板,其成功的主要因素就是配方合理。而在国内的有些企业中,存在如下问题:

  1.忽视MgO与MgCl2的量化反应关系。

  这个误区的产生主要是不明确硬化镁水泥石的相组分与相结构,致使MgO与MgCl2的克分子比用量不当。这样会产生两个后果:一是MgCl2过剩,造成制品在空气湿度较大时,吸收空气中的水分而导致表面潮湿,进而挂满水珠,甚至出现水珠连成一片进而流淌的现象,即所谓的返卤;二是MgO过剩,造成制品损失强度,影响制品的安定性,特别是膨胀开裂性,同时因为MgO过剩,大量形成水镁石Mg(OH)2,造成泛霜现象和浆体的PH值加大,反应速度加快,反应热加剧,形成变形和可操作性时间短的缺陷。

  具体到MgO与MgCl2的克分子比反应关系,应以形成5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O的量化反应为基准,克分子比大于5是一个基本原则。计算依据应以活性MgO含量为出发点,因为活性MgO是能起反应的有效成分,不能以MgO含量为基准,其中含有欠烧和过烧的成分,这二者其一是形成不具稳定性和强度差的Mg(OH)2,其二是在短期内不与MgCl2 起反应。

  制造者还应注意活性MgO含量不是一个恒数,它会因菱镁矿中的MgCO3含量和烧成温度的控制不当而有所变动,还会因储存时间和防潮不当而降低,从而影响MgCl2的加入量。生产企业从一而终的使用一个配方,这也是一大误区。

  生产者惯用的方法是多少波美度卤液配多少轻烧粉,或惯用夏天和冬天的配方不同,这都有欠严谨,因为他们没有弄清楚量化反应的关系。

  2.忽视水的正确使用。

  水是氯氧镁胶凝材料进行水化反应,形成5.1.8相(5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O)不可缺少的组成部分。水的用量过多,会抑制5.1.8相和其他胶凝相的形成,致使其不能发挥应有的物理力学性能,同时造成返卤、泛霜现象,其原因是水分过多致使胶凝料浆组合物碱度过度降低,加速了水镁石Mg(OH)2的形成,抑制了5.1.8相的生成。水镁石不是形成稳定性能的胶凝相,渗析到制品表面上形成白色的Mg(OH)2盐析物,这就是泛霜的现象之一。同时,由于活性MgO部分的水化,导致多余的MgCl2不能参与反应,也会形成返卤。

  水的用量过大,还会造成满足水化形成后多余的水排溢出去,如果排湿不均匀,就会收缩不一致,收缩应力会造成制品的变形性。实践证明,水分每提高1%或减少1%,膨胀和收缩率可达0.0125%,过多的水分蒸发会留下气孔通道,降低制品的致密性,空隙率每增加1%,其强度可降低5%左右。

  如果用水量过少,又会造成卤液中MgCl2的浓度过大,反应速率太快,水化热太集中,就会造成板材内部的热膨胀应力和晶体膨胀力太集中,造成内部结构破坏,表现形式为制品酥松脆化。同时,升温过快也使活性MgO反应不充分,多余的MgCl2也会形成返卤。这也是夏季生产切忌用高浓度的(即高波美度)卤液,以及夏季生产制品反应温度超过70℃需要排风降温的原因之一。因此,生产者片面追求脱膜越快越好、卤液浓度越大越好也是误区。

  正确的用水率,首先要满足形成5.1.8相的水化,理论上形成5.1.8相的用水量为:

  8H2O/5Mg(OH)2+MgCl2=144/385=0.37

  考虑到外加填充物的界面湿润吸附水和实际5.1.8相形成的MgO/MgCl2(克分比)大于5的情况,用水量的水灰比肯定大于0.37。

  笔者认为,从配制卤液的浓度要求来综合考虑用水量,卤液浓度的MgCl2含量在20%-30%的区域时,获得的氯氧镁凝固体性能最佳,也就是通常所说的卤液浓度在22Be°-25Be°,最低也不能低于21Be°。

  填充增强物能改变氯氧镁的晶相结构,可缓冲和减少菱镁材料体积膨胀,改变制品的孔结构,增加制品的密实度,增大制品的强度和减少变形以及综合利用固体废弃物,这对降低制品的单位成本都是必要的,因此增强填充物是必要的组成物。

  填充料对氯氧镁胶凝材料的功能而言可分为活性和惰性。所谓活性是指含有活性SiO2工业固体废弃物,如矿渣、炉渣、粉煤灰、硅灰、活化磷工业废渣等。所谓惰性填料,是指自身强度比较高,化学稳定性和体积稳定性好,但不参与氯氧镁的改变相结构的功能。

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