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摘 要：一直以来，菱镁水泥制品的许多缺点如耐水性差，返卤泛霜，变形开裂等问题制约着菱镁水泥的发展，即便是在选用合格的原材料、合理的配方、恰当的养护工艺的情况下，时间久了仍旧会出现以上问题。所以改性剂的添加对菱镁水泥制品能够长久使用起着至关重要的作用。本文对改性剂的分类，改性机理，改性制品性能进行阐述。
关键词：菱镁水泥 菱镁改性剂 发泡剂 发泡机
一、前言
国家在“七五”期间，组织十几个科研单位，把“氯氧镁水泥开发研究”作为国家重点科技攻关项目，取得了不菲的成绩，对现在菱镁水泥的发展有关键的指导作用。现在菱镁水泥技术相对比较成熟，但是很多小厂家，小公司因其利益的驱动，不明白或只知道菱镁水泥的一点皮毛，盲目投产，制作出的产品存在很严重的返卤泛霜，耐水性差，强度低，易粉化，甚至不成形等一系列问题，这些造成了人们对菱镁水泥制品的误解，国家曾一度禁止菱镁水泥制品的生产使用。近年来，由于不断地深入研究，对菱镁水泥制品的微观结构有了认识，加入某种或几种或复合改性剂，通过改变相组成或相结构形状，从而达到耐水，抗卤增强的效果。
二、菱镁水泥主要相组成
大量研究表明，常温下菱镁水泥的主要相组成是5.1.8相和3.1.8相，5.1.8相是热力学介稳相，其微观结构一般是针杆状，受生长空间不同和外来影响不同，有时候成颗粒状和纤维束状集合体，它们相互交叉，撘接成毛毡状多相多空网状结构。不同形态的5.1.8其水稳定性不同，针杆状5.1.8水稳定性最差，叶片状5.1.8其次，5.1.8凝胶水稳定性好，纤维束状和块板状5.1.8是水硬性产物，水稳定性好。
在高温下，518相会在112℃开始失去水分，其结构破坏，到160℃左右会失去结晶体的8个结晶水。
518是菱镁水泥的主要强度相，518相会缓慢的向318相转变，318相更稳定。在空气中水和二氧化碳的作用下，518相和318相都会缓慢的分解。为了防止相结构破坏，我们必须在制品中加入改性剂，改变反应产物的结构形态，提高反应产物的稳定性。
三、常见菱镁水泥改性剂分类及反应机理
1.促凝剂
在低温（0～15℃）生产环境下，可加速菱镁水泥5.1.8相的形成，提高反应速度，从而缩短产品脱模时间，提高生产效率。改性机理是与镁离子生成络合物，从反应平衡式（1）（2）看，促进了MgO水化生成Mg（OH）2。
（1）MgO+H2O=Mg（OH）2 （2）Mg（OH）2=Mg2++2OH-
促凝剂的出现解决了菱镁制品在冬季需要生产加热保温的缺陷，0℃以上就可生产。
2.缓凝剂
高温（25～40℃）生产，可有效延缓菱镁水泥的初凝时间，从而延长料浆的可操作时间，避免反应过快，集中放热带来的种种问题。其改性机理是与氢氧化镁反应形成膜状物覆盖在氧化镁表面，抑制了氧化镁的水化反应而降低料浆的反应速度。
3.抗卤剂
可有效控制菱镁水泥制品在高温高湿（温度25～45℃，湿度90%以上）条件下制品的吸潮性。其改性机理是将针杆状518相转变成纤维束状、板块状、凝胶状或几种状态共存，提高其抗水性能，同时与制品中的氯离子反应，减少制品中游离氯离子的含量。
4.消泡剂
可有效消除菱镁水泥在搅拌过程中产生或引入的气体，提高产品质量。其机理是降低产生气泡的表面张力，使气泡迅速破裂。
5.发泡剂
其主要作用是生产轻质，防火，隔热，隔音产品，分化学发泡剂和物理发泡剂两种。化学发泡剂是料浆中加入一些如碳酸氢钠、双氧水等物质在搅拌过程中产生气体融入到料浆中，使料浆蓬松，体积增大，达到降低容重的作用，由于化学发泡过程难以控制，现在基本改用物理发泡。物理发泡剂是利用表面活性剂与水按一定比例配合后用专用发泡机发泡，然后将泡沫与料浆混合均匀，泡沫的破损率≤20%。
6.表面处理剂
可以中和制品内部残留的游離氯化镁，还能在制品表面及内部的毛细孔道和空洞内部形成一层憎水薄膜，防止水分的侵入，减少水对制品的侵蚀，能有效解决菱镁制品的返卤问题。
四、试验各种改性剂的性能
原料：辽宁省海城市牌楼富强耐火材料厂产轻烧粉，MgO含量85%，活性MgO含量65%，济南镁辰建材机械有限公司产卤片，MgCl2含量47%，改性剂济南镁辰建材机械有限公司生产的促凝增强剂，缓凝剂，抗卤增强剂，消泡保色剂，物理发泡剂，表面处理剂。（以下千分数参考重量为所用轻烧粉重量）
1.促凝剂
试验温度4℃，将混合均匀的料浆分成四份，分为A不加、B加3‰、C 6‰、D 9‰，搅拌均匀后放入标准模具，测定其初凝时间。
2.缓凝剂
试验温度20℃，试验过程同⑴，A为不加，B 3‰、C 5‰、D 7‰、E 10‰、F 25‰，搅拌均匀后测定其初凝时间。
3.抗卤剂
试验温度20℃，准确称取12Kg卤水，加入15Kg轻烧粉，搅拌均匀后分成三份，每份中分别加入A不加，B加3‰，C加6‰，D加10‰均匀搅拌放入标准模具中成型，脱模养护28天分别测其性能如下：
抗卤性测试是在温度35℃，相对湿度90±5%的养护箱内72小时。
4.发泡剂
轻烧粉7.5Kg，高浓度卤水6.75千克，发泡剂1：100兑水，将卤水，轻烧粉加入搅拌机搅拌均匀，发泡机发泡约0.045m3，将泡沫倒入搅拌机中搅拌均匀，倒入模具，将表面抹平，28天后测其性能如下：
5.表面处理剂
轻烧粉3Kg，24波美度卤水5Kg，混合均匀后放入标准模具中成型，脱模28天后，将两块试样放入吸潮返卤试验箱72小时，返卤严重。取6块试样ABCDEF将表面分别涂刷1～3边表面处理剂，AB一边，CD两边，EF三边，其中A C E测抗返卤性试验，其余BDF 3块浸水7天后测抗返卤性试验，数据如下：
五、结论
综上所述，改性剂虽然在菱镁材料中加入的量很少，它起的作用是显见的，能够改变菱镁水泥返卤，耐水性差等固有的缺陷，为菱镁水泥的向不同行业发展做出了重要贡献，应当说改性剂是菱镁水泥材料中不可缺少的元素。
作者简介：杨永（1981-），男，山东济南人，济南镁辰建材机械有限公司工程师，研究方向：氯氧镁水泥技术与应用；
刘艺杰（1980-），男，山东青岛人，济南镁辰建材机械有限公司工程师，研究方向：氯氧镁水泥技术与应用；
王如峰（1983-），男，山东德州人，济南镁辰建材机械有限公司工程师，研究方向：氯氧镁水泥技术与应用。
关键词：菱镁水泥 菱镁改性剂 发泡剂 发泡机
一、前言
国家在“七五”期间，组织十几个科研单位，把“氯氧镁水泥开发研究”作为国家重点科技攻关项目，取得了不菲的成绩，对现在菱镁水泥的发展有关键的指导作用。现在菱镁水泥技术相对比较成熟，但是很多小厂家，小公司因其利益的驱动，不明白或只知道菱镁水泥的一点皮毛，盲目投产，制作出的产品存在很严重的返卤泛霜，耐水性差，强度低，易粉化，甚至不成形等一系列问题，这些造成了人们对菱镁水泥制品的误解，国家曾一度禁止菱镁水泥制品的生产使用。近年来，由于不断地深入研究，对菱镁水泥制品的微观结构有了认识，加入某种或几种或复合改性剂，通过改变相组成或相结构形状，从而达到耐水，抗卤增强的效果。
二、菱镁水泥主要相组成
大量研究表明，常温下菱镁水泥的主要相组成是5.1.8相和3.1.8相，5.1.8相是热力学介稳相，其微观结构一般是针杆状，受生长空间不同和外来影响不同，有时候成颗粒状和纤维束状集合体，它们相互交叉，撘接成毛毡状多相多空网状结构。不同形态的5.1.8其水稳定性不同，针杆状5.1.8水稳定性最差，叶片状5.1.8其次，5.1.8凝胶水稳定性好，纤维束状和块板状5.1.8是水硬性产物，水稳定性好。
在高温下，518相会在112℃开始失去水分，其结构破坏，到160℃左右会失去结晶体的8个结晶水。
518是菱镁水泥的主要强度相，518相会缓慢的向318相转变，318相更稳定。在空气中水和二氧化碳的作用下，518相和318相都会缓慢的分解。为了防止相结构破坏，我们必须在制品中加入改性剂，改变反应产物的结构形态，提高反应产物的稳定性。
三、常见菱镁水泥改性剂分类及反应机理
1.促凝剂
在低温（0～15℃）生产环境下，可加速菱镁水泥5.1.8相的形成，提高反应速度，从而缩短产品脱模时间，提高生产效率。改性机理是与镁离子生成络合物，从反应平衡式（1）（2）看，促进了MgO水化生成Mg（OH）2。
（1）MgO+H2O=Mg（OH）2 （2）Mg（OH）2=Mg2++2OH-
促凝剂的出现解决了菱镁制品在冬季需要生产加热保温的缺陷，0℃以上就可生产。
2.缓凝剂
高温（25～40℃）生产，可有效延缓菱镁水泥的初凝时间，从而延长料浆的可操作时间，避免反应过快，集中放热带来的种种问题。其改性机理是与氢氧化镁反应形成膜状物覆盖在氧化镁表面，抑制了氧化镁的水化反应而降低料浆的反应速度。
3.抗卤剂
可有效控制菱镁水泥制品在高温高湿（温度25～45℃，湿度90%以上）条件下制品的吸潮性。其改性机理是将针杆状518相转变成纤维束状、板块状、凝胶状或几种状态共存，提高其抗水性能，同时与制品中的氯离子反应，减少制品中游离氯离子的含量。
4.消泡剂
可有效消除菱镁水泥在搅拌过程中产生或引入的气体，提高产品质量。其机理是降低产生气泡的表面张力，使气泡迅速破裂。
5.发泡剂
其主要作用是生产轻质，防火，隔热，隔音产品，分化学发泡剂和物理发泡剂两种。化学发泡剂是料浆中加入一些如碳酸氢钠、双氧水等物质在搅拌过程中产生气体融入到料浆中，使料浆蓬松，体积增大，达到降低容重的作用，由于化学发泡过程难以控制，现在基本改用物理发泡。物理发泡剂是利用表面活性剂与水按一定比例配合后用专用发泡机发泡，然后将泡沫与料浆混合均匀，泡沫的破损率≤20%。
6.表面处理剂
可以中和制品内部残留的游離氯化镁，还能在制品表面及内部的毛细孔道和空洞内部形成一层憎水薄膜，防止水分的侵入，减少水对制品的侵蚀，能有效解决菱镁制品的返卤问题。
四、试验各种改性剂的性能
原料：辽宁省海城市牌楼富强耐火材料厂产轻烧粉，MgO含量85%，活性MgO含量65%，济南镁辰建材机械有限公司产卤片，MgCl2含量47%，改性剂济南镁辰建材机械有限公司生产的促凝增强剂，缓凝剂，抗卤增强剂，消泡保色剂，物理发泡剂，表面处理剂。（以下千分数参考重量为所用轻烧粉重量）
1.促凝剂
试验温度4℃，将混合均匀的料浆分成四份，分为A不加、B加3‰、C 6‰、D 9‰，搅拌均匀后放入标准模具，测定其初凝时间。
2.缓凝剂
试验温度20℃，试验过程同⑴，A为不加，B 3‰、C 5‰、D 7‰、E 10‰、F 25‰，搅拌均匀后测定其初凝时间。
3.抗卤剂
试验温度20℃，准确称取12Kg卤水，加入15Kg轻烧粉，搅拌均匀后分成三份，每份中分别加入A不加，B加3‰，C加6‰，D加10‰均匀搅拌放入标准模具中成型，脱模养护28天分别测其性能如下：
抗卤性测试是在温度35℃，相对湿度90±5%的养护箱内72小时。
4.发泡剂
轻烧粉7.5Kg，高浓度卤水6.75千克，发泡剂1：100兑水，将卤水，轻烧粉加入搅拌机搅拌均匀，发泡机发泡约0.045m3，将泡沫倒入搅拌机中搅拌均匀，倒入模具，将表面抹平，28天后测其性能如下：
5.表面处理剂
轻烧粉3Kg，24波美度卤水5Kg，混合均匀后放入标准模具中成型，脱模28天后，将两块试样放入吸潮返卤试验箱72小时，返卤严重。取6块试样ABCDEF将表面分别涂刷1～3边表面处理剂，AB一边，CD两边，EF三边，其中A C E测抗返卤性试验，其余BDF 3块浸水7天后测抗返卤性试验，数据如下：
五、结论
综上所述，改性剂虽然在菱镁材料中加入的量很少，它起的作用是显见的，能够改变菱镁水泥返卤，耐水性差等固有的缺陷，为菱镁水泥的向不同行业发展做出了重要贡献，应当说改性剂是菱镁水泥材料中不可缺少的元素。
作者简介：杨永（1981-），男，山东济南人，济南镁辰建材机械有限公司工程师，研究方向：氯氧镁水泥技术与应用；
刘艺杰（1980-），男，山东青岛人，济南镁辰建材机械有限公司工程师，研究方向：氯氧镁水泥技术与应用；
王如峰（1983-），男，山东德州人，济南镁辰建材机械有限公司工程师，研究方向：氯氧镁水泥技术与应用。