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1、《膠凝材料學(xué)》第一節(jié)鎂質(zhì)膠凝材料的原料及煅燒表3-1菱鎂礦的化學(xué)成分舉例化學(xué)成分(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO燒失量遼寧0.670.191.010.1246.7851.39山東3.633.360.600.8945.7249.20一、鎂質(zhì)膠凝材料的原料天然菱鎂礦(MgCO3)天然白云石(CaCO3·MgCO3)蛇紋石(3MgO·2SiO2·2H2O)冶煉輕質(zhì)鎂合金的熔渣晶質(zhì)菱鎂礦《膠凝材料學(xué)》白云石白云石蛇紋石蛇紋石蛇紋石《膠凝材料學(xué)》二、鎂質(zhì)膠凝材料的煅燒碳酸鎂:在400℃開始分解,600
2、~650℃分解反應(yīng)劇烈進(jìn)行,實際生產(chǎn)的煅燒溫度控制在800~850℃。白云石:一般煅燒溫度控制在650~750℃。輕燒白云石《膠凝材料學(xué)》三、MgO的活性與煅燒溫度的關(guān)系圖3-2MgO的晶格常數(shù)與煅燒溫度的關(guān)系圖3-3MgO的比表面積與Mg(OH)2燒成制度的關(guān)系《膠凝材料學(xué)》第二節(jié)氧化鎂-水體系氧化鎂與水拌和后發(fā)生如下反應(yīng)表3-3MgO水化速度與煅燒溫度的關(guān)系水化時間(d)煅燒溫度(℃)80012001400175.46.494.723100.023.409.2730-94.7632.80360-97.
3、60-表3-3MgO水化速度與煅燒溫度的關(guān)系《膠凝材料學(xué)》圖3-4不同的分散度的MgO的水化速度1-125m2/g;2-32m2/g3-15m2/g;4-3m2/g現(xiàn)象:內(nèi)比表面積大的MgO,其水化速度快,強(qiáng)度發(fā)展也快,但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的最終值很低。原因:MgO溶液的過飽和度特別高,會產(chǎn)生大的結(jié)晶應(yīng)力,使形成的結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)受到破壞。解決方案:降低過飽和度和提高溶解度。如改用MgCl2水溶液拌和。(一)鎂水泥水化相形成機(jī)制及其影響因素1、鎂水泥的水化過程圖3-6水化放熱曲線一般形式《膠凝材料學(xué)》第三節(jié)氧化鎂-氯化
4、鎂-水體系Ⅰ——誘導(dǎo)前期,出現(xiàn)第一放熱峰,反應(yīng)時間5~10min;Ⅱ——誘導(dǎo)期,反應(yīng)速率緩慢,一般持續(xù)幾小時;Ⅲ——加速期,出現(xiàn)第二放熱峰q3;Ⅳ——減速穩(wěn)定期?!赌z凝材料學(xué)》2影響水化過程的主要因素圖3-7氧化鎂和氯化鎂的比對水化放熱速率的影響4#樣(相5):誘導(dǎo)期較短,3h后水化重新加速,6.5h加速期結(jié)束;2#樣(相3):誘導(dǎo)期為4h,加速期延至12.5h結(jié)束。相5比相3水化快,早期放熱值大?!赌z凝材料學(xué)》表3-5不同MgCl2/H2O時的水化熱編號配比Mg(OH)2:MgCl2:H2Ot2(h)t
5、3(h)水化熱(J/g·MgO)8h10h12h2-12-22-33:1:73:1:83:1:1143.51.512.512.361041393211842314092903494854-14-24-35:1:55:1:85:1:11431.511.56.55.5170276341273373433202468500隨著MgCl2溶液濃度的降低,水化過程的誘導(dǎo)期縮短,加速期提前結(jié)束,水化放熱量增大。硬化體中的孔隙增多,對產(chǎn)品性能影響不利。《膠凝材料學(xué)》(二)鎂水泥的水化相相3相5Mg(OH)2K區(qū):膠凝區(qū)
6、L區(qū):液相區(qū)《膠凝材料學(xué)》(三)3·1·8相和5·1·8相的形成機(jī)制形成過程:MgO首先在MgCl2水溶液中溶解,形成Mg2+和OH-離子。當(dāng)體系中的Mg2+、Cl-、OH-達(dá)到一定濃度后直接與H2O反應(yīng)生成。5·1·8相和3·1·8相的轉(zhuǎn)變(四)鎂水泥中的相轉(zhuǎn)變《膠凝材料學(xué)》鎂水泥漿硬化體初期物相:相5、相3、Mg(OH)2、未反應(yīng)完的MgO和MgCl2·xH2O在空氣中放置一年后:相5、相3、Mg(OH)2、MgCO3、MgCO3·3H2O、氯碳酸鎂鹽(2MgCO3·Mg(OH)2·MgCl2·6H2
7、O,簡稱2·1·1·6)長期存放在室外:相5、相3、Mg(OH)2、2·1·1·6相外,還有菱鎂礦(MgCO3)和水菱鎂礦(4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O,簡稱4·1·4相)(一)鎂水泥的凝結(jié)速度及相5或相3的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律《膠凝材料學(xué)》表3-7鎂水泥凝結(jié)時間與MgO活性的關(guān)系煅燒溫度(℃)600700800900100011001200比表面積(m2/g)121.185.248.929.526.516.1-初凝時間(h:min)1:301:551:574:254:176:219:57終凝時間(h:
8、min)2:072:333:205:405:118:1113:02《膠凝材料學(xué)》表3-8相5和相3的凝結(jié)時間編號相區(qū)MgO:MgCl2:H2O初凝時間(h:min)終凝時間(h:min)物相鑒定結(jié)果15·1·8相點5:1:131:323:10單一的5·1·8相23·1·8相點3:1:114:409:45單一的3·1·8相3E相區(qū)3.75:1:12.255:329:46相5+相34F相區(qū)5:1:14.393:534:55主要為相