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提高氯氧镁水泥耐水性的方法
来源:青海镁业 | 作者:pmoa809fde2 | 发布时间: 2016-07-12 | 10539 次浏览 | 分享到:
氯氧镁水泥对水敏感,耐水性差是它最大的缺点之一,可以说材料耐水性的优劣是其使用性能和耐久性的重要标志。所谓材料的耐水性,就是材料长期与水接触或在水的作用下,保持性能不受影响的能力。因此氯氧镁水泥耐水性问题得不到有效解决,将大大限制该材料的应用。
  一、氯氧镁水泥耐水差的原因
  以研究材料科学的三大理论,即原子论、晶体理论、吉布斯相律为支柱的相图以及显微结构为基础,借助于光谱分析、电子探针分析、红外吸收光谱分析、x - 射线衍射分析、热重分析、差热分析和电子显微镜分析等现代分析手段,可以分析出材料的化学组成,相组成和结构。国内外学者对氯氧镁水泥的化学组成,相组成和结构作了许多有益的工作。利用许多现代手段对其进行了分析和测量。普通的氯氧镁水泥化学组成主要为M g O 、M g C l2和H2O ,同时还有许多杂质,像C a 、N a 、K 、S 等元素。相组成中主要有518相、318相、水镁石相、方镁石相、水氯镁石相等。可见氯氧镁水泥是一种多相的混合物,其相组成因原料配比和工艺条件等因素影响,可能会在数目、数量以及之间的关系上有所变化。
  氯氧镁水泥中,主要提供性能和强度的518相和318相其结构骨架中含有离子晶格成分,并含有结晶水和O H 基。组成和结构决定性能,这是化学和材料学的基本定律。由此可知,518相和318相在极性溶剂,特别是水中是不稳定的,受永久偶极的极性水分子冲击,容易溶解和水解。这就是氯氧镁水泥不耐水的内因,也是主要原因。
  氯氧镁水泥硬化体里,除含有518相、318相和水镁石相外,还含有方镁石相(M g O )和水卤镁石相。镁水泥水化反应,从反应速度控制过渡到扩散控制,属于缩壳反应机理。由此造成反应的不均匀性和不彻底。就有剩余的方镁石相(M g O )和未反应完全的M g C l2。一旦M g C l2和M g O 遇到水都会进一步发生反应,使体积增大,破坏了原来的结构,使之518相和318相更容易溶解,最后生成M g (O H )2疏松结构,强度大幅下降,失去使用价值。当然如果配比不当,有大量的游离M g C l2存在,会出现同样结果。这也是氯氧镁水泥耐水性差的不可忽视的重要原因。何况天然水中常含有C O2等酸性物质,更加速了518相和318相的溶解。
  目前国内对氯氧镁水泥不耐水的原因主要有如下几种论述:其一,硬化结构是结晶结构,存在大量热力学不稳定的结晶接触点,在潮湿环境中会发生溶解和再结晶;其二,结晶接触点溶解度高;其三,518结晶相为热力学亚稳定相,有自动转化成318结晶相的趋势。上述三种说法有值得商榷地方。第一种说法事实溶解与接触点无关,而是与518相和318相的组成和结构有关。试问如果是水镁石或者其他水硬性材料的结晶接触点,还会溶解吗?第二种说法接触点处溶解度高,不能一概而论,要看接触的面积大小、紧密程度而定。第三种说法518相向318相转化,518相和318相热力学稳定性方面属同一级别,差别不大。在条件改变时可以相互转化。
  二、提高氯氧镁水泥耐水性的措施
  由氯氧镁水泥中的518相和318相的组成和结构,知道晶体结构中含有离子晶格,并含有O H 基和结晶水,所以在水中能够溶解。加上反应的不均匀性,镁水泥相中含有未反映完全的方镁石相(M g O )和M g C l2,遇水又会继续反应,体积膨胀,破坏了镁水泥的结构,加速了镁水泥在水中的溶解。镁水泥孔结构中的毛细管孔隙和细裂纹使水更容易渗透到内部,为镁水泥与水的接触提供了条件。
  综上所述,镁水泥的组成和结构决定了它在水中的可溶性,孔结构提供了与水接触的条件,这就是镁水泥不耐水的主要原因所在。既然找出了镁水泥不耐水的原因,就可以对症下药,解决氯氧镁水泥耐水性问题。只要将518相和318相保护起来,使其免受水的侵蚀,就可提高氯氧镁水泥的耐水性。通过改变镁水泥水化条件,尽量使水化反应均匀彻底,减少M g O 和M g C l2的含量,亦可提高镁水泥在水中的稳定性。改善镁水泥孔结构,提高密实度,减少孔隙率,使水不容易渗透到镁水泥内部,同样是提高耐水性的重要手段。总而言之,提高氯氧镁水泥耐水性的措施为:保护相结构,改善孔结构。
  保护相结构的方法归纳起来主要有四种:
  其一是改变的相组成。该方法是通过改变配比和工艺条件,增加镁水泥中不溶于水的水镁石相数量,保护不耐水的518相和318相,甚至M g O 相,不受水的侵蚀从而提高耐水性。
  其二是复合聚合物材料。该方法是将聚合物和镁水泥共混复合,形成有机和无机都为连续相的复合材料,在氯氧镁水泥结晶相的界面形成一层覆盖保护层,保护镁水泥中不耐水的结晶相免受水的冲击,提高耐水性能。
  其三是添加抗水外加剂。该方法是通过添加某些无机有机抗水外加剂,生成不溶性物相,包覆在518相和318相界面上,或通过改变表面能形成斥水薄膜保护518相和318相,达到提高耐水性的目的。当然有些不溶性外加剂细颗粒或形成的沉淀起到微集料作用,可以充填硬化体的孔隙,改善孔结构,提高密实度减少水的渗透,对提高耐水性亦有一定作用。
  其四是覆盖保护层,这是一种古老而又行之有效的方法。在氯氧镁水泥表面上,通过涂刷防水涂料,复合一层树脂保护层,粘贴有机或金属薄片等方法与水隔离,就不会受到水的侵扰,耐水就是自然的了。该方法除保护镁水泥外,还起到装饰作用和抗风化作用,可谓一举多得。
    
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