内蒙古工业大学学报JOU RNAL O F I NN ER M ON GOL I A第22卷 第4期POL YT ECHN I C UN I V ER S IT Y V o l.22N o.42003 文章编号:1001-5167(2003)0420308203改性镁质胶凝材料表面性能Ξ何晓雁1,王家邦2(1.内蒙古工业大学建工学院,呼和浩特010062;2.浙江大学材料系,浙江杭州310027)摘要:本文介绍了镁胶凝材料制品在使用过程中容易产生的返卤泛霜现象形成的原因,测试方法,通过加入外加剂进行改性,并进一步探讨了调和剂、外加剂和表面处理对返卤泛霜的影响.关键词:返卤泛霜;外加剂;表面处理中图分类号:TQ175.71+.3 文献标识码:A0 引 言 镁质胶凝材料又称索瑞尔水泥或镁水泥,主要成份是M gO.与调和剂混合后,其浆体能在空气中硬化并具有较高的强度.镁质胶凝材料具有许多优良的特性,如凝结硬化快、强度高、耐磨、防火、成型方便、易切割,能与各种纤维复合等,主要用于建筑装饰和包装领域.然而,由于镁质胶凝材料吸湿性大,易出现返卤泛霜现象并产生变形,故很少用作永久性结构材料,使用受到局限.近年来,各国学者专家为改善镁质胶凝材料的性能进行了大量的研究并取得了一定进展.由于其原料资源丰富,生产能耗低(仅为硅酸盐水泥的1 4),又具优良特性,无疑有很大的发展潜力.1 返卤泛霜形成的原因和改善 镁质制品由于制造技术不当,会引起很多缺陷,其中最常见的就是制品表面出现返卤泛霜现象.它与M gO M gC l2的配比有关,M gO中能与 M gC l2起反应的是活性M gO,但实际上化学反应不可能是完全反应,往往会出现M gC l2过剩.在硬化过程中若不添加第三组分,体系里多余的M gC l2会表现出吸湿的特性,使硬化物表面有结露状水滴,俗称“返卤”,严重的还表现为发粘,继而形成盐析的白色覆盖物.为了减少吸湿返卤现象,生产者往往减少M gC l2用量,其结果是硬化不充分,达不到应用的强度,未转化成晶体的M g(O H)2形成白色沉淀物,俗称“泛霜”.目前,关于泛霜的成因存在其他观点,除了反应不完全所致,还认为和所用原料成份有关,有试验表明,原料中CaO含量偏高的制品,泛霜现象严重,因而认为活性CaO的含量是引起泛霜的一个重要因素.返卤泛霜现象对镁质制品的危害甚大,造成褪色或泛白影响装饰效果,本文所讨论的是采用掺入外加剂的方法来改善返卤泛霜现象,并进一步采用表面处理方法来提高镁质胶凝材料的表面性能,同时加入玻璃纤维以达到增强的作用.2 改性镁质胶凝材料表面性能的测试2.1 改性镁胶凝材料的组成设计Ξ收稿日期:2003210209作者简介:何晓雁(1970～),女,浙江上虞人,内蒙古工业大学讲师.表1调合剂无机外加剂有机外加剂表面处理剂增强纤维M gC l 2硅灰、硫酸铝尿醛树脂、硬脂酸钠水玻璃玻璃纤维M gSO 4粉煤灰、三氯化铁酚醛树脂、木钙KS 处理剂硅藻土、磷酸醇酸树脂2.2 测试方法2.2.1 返卤的测定取一透明的玻璃干燥器,在其底部注入2～3c m 深的水,然后在上面放一个筛子,注意不让筛子接触水,然后把样品放在筛子上,再加上盖子密封,以让水气达到饱和,放置1～3d 后,观察返卤的情况.2.2.2 泛霜的测定将250mm ×250mm ×10mm 的试样(龄期14d 以上)放在60±5℃烘箱中烘干48h 后,取出冷却,再将试件置于一盘中,盘内有3～4c m 厚的细砂,并注入洁净水,水面与砂面相平,将试件的1 2厚度嵌入砂中,72h 后取出试件烘至表面干燥,在干燥条件下观察试件表面有无明显的白色盐析现象以判断泛霜的程度.3 实验结果分析3.1 调和剂对返卤泛霜的影响目前在镁质胶凝材料中常用的调和剂是M gC l 2溶液,此外,还有M gSO 4・7H 2O 和铁钒(FeSO 4)以及它们的混合溶液.通过试验发现,以M gC l 2溶液作调和剂的硬化浆体均产生返卤泛霜现象,随M gO M gC l 2摩尔比的提高,泛霜现象相应减轻,返卤虽出现延缓,但还是相当严重,以M gSO 4及M gC l 2和M gSO 4混合溶液作调和剂的硬化浆体上无返卤泛霜现象出现.返卤泛霜的形成与调和剂及硬化浆体的微观组织结构有关,M gC l 2溶液具有强烈的吸潮返卤作用以及反应不完全是形成返卤泛霜的根本原因,而氯氧镁具有体积收缩性,使内部易于形成较大的孔隙通道,进一步加剧返卤泛霜.而用M gSO 4调和的硬化浆体却与之相反,由于M gSO 4调和的硬化体含有SO 2-4,易于同M gO 原料中的Ca 2+反应生成CaSO 4・2H 2O 具有微膨胀性,能使孔隙率降低.同时,M g 2SO 4没有M gC l 2那样强烈的吸潮返卤作用,因此以M gSO 4或其混合液调制的浆体硬化后没有出现返卤泛霜现象.3.2 外加剂对返卤泛霜的影响本实验所用的外加剂有上述表格中所列的无机、有机两大类.从结果来看,无机类外加剂对返卤的出现有延缓作用,但最后还是比较严重,而对泛霜却有不同程度的减轻,但没有起到消除作用.在有机类的外加剂中,硬脂酸钠、酚醛树脂、木钙的作用结果与无机外加剂类似,但醇酸树脂却使返卤现象消除,出现一个质的飞跃,对氯氧镁胶凝材料的表面性能的提高有重要意义.外加剂对返卤泛霜的作用机理不完全一样,硅灰、粉煤灰、硅藻土是利用其中的活性Si O 2与未完全反应的M gC l 2作用,生成抗水性较强的M gSi O 3胶凝结晶物,磷酸也是与M g 2+离子作用形成不溶于水的M gH PO 4・3H 2O 结晶物,消除多余M gC l 2的存在,而三氯化铁,硫酸铝是其中的阳离子与浆体中的O H -离子形成Fe (O H )3、A l (O H )3等胶状絮凝物,堵塞毛细孔通道,以提高抗渗性,降低吸湿性.有机类中,硬脂酸钠主要含有憎水基因,排斥空气中的水分,从而起到减少返卤泛霜的作用.而木钙是减少用水量,从而减少毛细孔道起到提高抗渗性的效果,醇酸树脂是高分子聚合物,它们能自身气硬交联,在参与硬化的反应过程时,能包敷在晶体外壁形成良好的防水保护层,同时在晶体间的空隙通道中进行自身硬化交联,堵塞毛细通道.酚醛树脂虽能气硬交联,但不能与镁质胶凝材料浆体很好地结合,且硬化也不是很好,效果不是很理想.903第4期何晓雁等 改性镁质胶凝材料表面性能013内蒙古工业大学学报2003年3.3 表面处理对返卤泛霜的影响通过加入外加剂对镁质胶凝材料进行改性,但不能完全消除返卤泛霜的现状并且处理成本较高,因而进一步采用了表面处理的方法,目的是减少制品表面剩余的M gC l2,或是改变制品表面及毛细孔亲水性,采用的处理剂有7%的水玻璃溶液,KS复合处理剂.用水玻璃进行表面处理后,返卤略有推迟,泛霜仍较为严重,而KS剂的效果较好,有一些试样经1个月的试验,没有明显的返卤现象,泛霜较轻,且KS 剂对M gO M gC l2摩尔比大的样品适应效果较好.利用稀水玻璃液渗入硬化浆体中,与剩余M gC l2进行反应,生成不溶的M gSi O3改变了M gC l2强烈吸湿性及阻塞毛细孔,对推迟初始卤时间有一定的作用,但效果极其有限.而KS处理剂是一种用皂角制成的表面活性物质,并在其中加入一些改性剂,它含有能与多余M gC l2反应的物质,亦含有较强憎水性基团,能有效地改变镁质胶凝材料的表面特性,关于其抗卤泛霜机理归纳如下:3.3.1 RCOON a通过毛细引力被吸入到镁质胶凝材料毛细孔中与剩余M gC l2进行反应,使M gC l2减少甚至消耗尽,其反应为:2RCOON a+M gC l2→(RCOO)2M g.3.3.2 生成(RCOO)2M g沉淀在毛细孔中,改善了孔结构及孔表面性能,阻碍了水分在孔中的扩散迁移.3.3.3 KS剂与镁质胶凝材料之间有较强的化学亲合力,带有亲水性基COO2不仅能与基材中的羟基形成氢键,而且能与表面水化物中的M g2+产生化学亲合力,形成末端具有较强憎水性基团的分子膜,它均匀地分布在菱镁制品表面及微孔壁上,降低水的渗透与扩散速度,并保护其表面不易受潮湿水汽的溶解.4 结 论4.1 采用M gC l2和M gSO4混合溶液作调合剂对解决镁质胶凝材料制品的返卤泛霜现象有显著效果.4.2 掺加外加剂的基础上,再经过表面处理,对解决制品的返卤泛霜现象效果更佳.参考文献:[1] 徐家堡.建筑材料学[M].华南理工大学出版社,1995.4.[2] M atkovir B,et al.改善镁质水泥[R].第六届国际水泥化学会议论文集(中译本).1982,2:172.[3] 涂平涛.新型建筑材料[J].1991.3,1993.2,1994.6SU R FA CE PRO PER T Y O F M OD IF IED M A GN ES I UM CON CR ET EH E X iao2yan1,W AN G J ia2bang2(1.S chool of A rch itectu ra l E ng ineering,Inner M ong olia P oly techn ic U n iversity,H uhhot010062,PR C;2.D ep a rt m en t of M a teria l S cience,Z hej iang U n iversity,H ang z hou310027,PR C) Abstract:H alogenati on fro sting easily takes p lace w hen m agnesium concrete2based p roducts are u sed.In th is p ap er,cau ses of halogenati on fro sting are discu ssed and its testing m ethods are in tro2 duced.M agnesium concrete can be m odified by w ay of app lying additives.T he effects of additives and su rface p rocessing on halogenati on fro sting are fu rther studied.Keywords:halogenati on fro sting;additives;su rface p rocessing。
![一种镁质胶凝防火建材板及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/806e2e65a0116c175e0e4899.png)
