硫氧镁水泥材料的改性研究

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硫氧镁水泥是由活性氧化镁和硫酸镁溶液形成的气硬性胶凝材料,具有质量轻、粘结力强、导热系数低等优异的性能。我国具有开发硫氧镁水泥的资源优势,尤其是辽宁地区,但由于其存在早期强度低、耐水性差等缺陷,在许多领域被限制使用,为此有必要对改善硫氧镁水泥性能做进一步研究。本文首先在常温下进行硫氧镁水泥的基础配比试验,通过调节硫酸镁溶液浓度、水胶比两个因素改进原料配比,选择出综合性能最佳的基础配比,在此配比基础上掺入五种外加剂—磷酸、磷酸二氢钠、有机酸盐A、有机酸盐B和复合型外加剂对硫氧镁水泥进行改性。实验结果显示:这五种外加剂均对硫氧镁水泥性能有一定的改善作用,但与其他外加剂相比,复合型外加剂能显著地提高硫氧镁水泥的强度和耐水性。本实验还借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)方法对改性硫氧镁水泥进行物相分析,通过研究发现,外加剂的加入,改善了硫氧镁水泥中晶体之间交联程度,而且有机酸盐A、有机酸盐B及复合型外加剂改性后的水泥中存在一种新相,该新相为碱式硫酸镁水泥的特征水化产物(5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O,简称5·1·7相),说明这三种外加剂的添加使硫氧镁水泥体系已经转变为一个全新的胶凝材料体系,即碱式硫酸镁水泥。为了研究养护条件对硫氧镁水泥性能的影响,本文还进行了温度、湿度对净浆硫氧镁水泥强度影响的实验。实验结果表明:在养护湿度不大于70±2%RH时,硫氧镁水泥养护温度应该控制在20℃~25℃范围内;在25℃养护温度条件下,硫氧镁水泥强度在60%~70%RH出现极大值,其28天的抗压强度和抗折强度最高可达到36.0MPa、3.8MPa。为了进一步提高水泥的性能,本文还研究了混合材对采用复合型外加剂的碱式硫酸镁水泥性能的影响规律。实验中选择粉煤灰、矿渣二种具有代表性的混合材,结果表明:粉煤灰的掺量不宜超过40%,而矿渣的掺量不宜超过30%;随着粉煤灰和矿渣掺量的增加,碱式硫酸镁水泥强度降低,但其耐水性逐渐增大。
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