氯氧镁水泥变形及其抑制方法

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以氯氧镁水泥材料（简称镁水泥）变形为研究对象，制备并探索了镁水泥体系的主要水化产物5·1·8[5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O]和Mg(OH)2对变形的影响。研究了活性MgO含量和原料摩尔比、不同矿物掺合料、不同纤维等对镁水泥材料变形的影响。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等仪器分析物相组成及微观形貌。主要结论如下： （1）制备了纯5·1·8、Mg(OH)2以及5·1·8和Mg(OH)2两相共存试件。结果表明，纯Mg(OH)2试件长度几乎不变化。两相共存试件变形较大，Mg(OH)2加剧了镁水泥试件的变形，可能是Mg(OH)2和5·1·8相互作用的结果。试件变形来自试件自身形变与外界环境影响。 （2）研究了3种活性MgO含量与6个原料摩尔比(活性MgO：MgCl2：H2O)对镁水泥变形性的影响。实验结果表明，低摩尔比时，试件发生膨胀变形，活性MgO含量越低膨胀变形越小；高摩尔比时，试件发生收缩变形，活性MgO含量越高收缩变形越小。在理想配料状态下，对于不同活性的MgO原料，氯氧镁水泥材料必然存在一个既不膨胀也不收缩的最佳摩尔比。从镁水泥体系中的水化产物和试件失水两方面分别解释了膨胀和收缩变形机理。微观结构中气孔数量、化学反应程度、晶体形貌和数量均对试件变形有影响。 （3）在活性MgO含量为62%、原料摩尔比(活性MgO：MgCl2：H2O)为5：1：13的基础上，分别研究了不同掺量的粉煤灰(Fly ash，FA)、硅灰(Silica fume，SF)、矿渣(Slag，SG)和锯末(Saw powder，SP)对镁水泥变形的影响。结果表明，矿物掺合料和填料对镁水泥试件变形的抑制作用排序为：硅灰>矿渣>锯末；粉煤灰的加入对抑制镁水泥试件的变形没有作用，反而增大了试件的变形。其中，掺入粉煤灰镁水泥试件变形的最小掺量为35％；硅灰掺量越大变形越小，膨胀变形最小掺量为20％；随着矿渣掺量的增加，膨胀变形先增大后减小，变形较小掺量为10％与40％；锯末掺量越大变形越小，膨胀变形较小掺量为25％和30％。在镁水泥中掺加矿物或填料促进5·1·8相的形成，但晶体形貌有所不同。 （4）在活性MgO含量为70%、原料摩尔比(活性MgO：MgCl2：H2O)为10：1：18的基础上，分别研究了体积掺量0.1%的玻璃纤维(Glass fiber，GF)、玄武岩纤维(Basalt fiber，BF)、聚酯纤维(Modified polyester fiber，MPF)，UF500纤维素纤维(Ultra Fiber 500，UF500)以及掺量分别为0.05%、0.1%和0.15%的聚丙烯纤维(Polypropylene fiber，PF)对镁水泥变形的影响。结果表明，纤维能够有效地抑制镁水泥的变形，体积掺量为0.1%的玄武岩纤维、UF500纤维素纤维和玻纤短丝作用较显著。纤维掺量较高时，容易结团，不能有效地抑制变形。纤维间距理论可以较好的解释体积掺量为0.1%的不同种类纤维对镁水泥变形的力学抑制机理。纤维的掺入没有改变镁水泥的水化产物，主要是水化产物5·1·8和Mg(OH)2。