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《中南大学》 2002年
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复合型镁质胶凝材料及其应用的研究

蒋述兴  
【摘要】:为了利用我国丰富的白云石矿资源生产镁质胶凝材料,将苛性白云石与菱苦土按一定比例混合构成复合型镁质胶凝材料,以提高苛性白云石中活性氧化镁的含量,使其力学性能达到有关使用要求,从而使苛性白云石镁质胶凝材料得到大量成功的利用,为此,本论文以广西临桂县白云石矿石为主要原料,对复合型镁质胶凝材料的制造和应用展开了下列内容的研究: (1)对广西临桂县白云石矿石矿物学及其主要工艺性质进行了研究,并给出了将苛性白云石镁质胶凝材料与菱苦土按适当比例混合后构成复合型镁质胶凝材料的理论依据。研究结果表明,临桂县白云石为晶质致密的结构,其中的化学成分接近白云石的理论组成,在750~780℃条件下经过适当时间煅烧后可以成为含活性氧化镁27%(质量分数)左右的苛性白云石,是用于生产苛性白云石镁质胶凝材料的较好原料;首次从碳酸盐离解热力学及动力学理论出发,并结合白云石的烧失量和离解率的研究结果,分析计算了不同粒度的块状白云石在不同温度下完全离解所需要的煅烧时间,对于指导苛性白云石镁质胶凝材料的生产具有实际意义;研究还发现苛性白云石镁质胶凝材料、菱苦土分别与氯化镁溶液调和后,二者具有相同的水化历程,均能生成具有很高强度的Mg_3(OH)_5Cl·4H_2O(简称为5相)。 (2)研制出了一种复合型镁质胶凝材料,并对苛性白云石镁质胶凝材料、复合型镁质胶凝材料及其锯屑镁质混凝土的力学性能进行了大量的研究。结果证明,用MgCl_2溶液作调和剂时,单一的苛性白云石镁质胶凝材料的标准稠度净浆及其锯屑镁质混凝土的力学性能难以达到有关使用标准。将复合型镁质胶凝材料与一定浓度的氯化镁溶液调和成的复合型镁质水泥,其24h标准稠度净浆的抗折强度可达6.7~9.3MPa,3d的净浆抗压强度可达68.2~74.8MPa;采用复合型镁质水泥作胶结料,锯木屑作填料构成的复合型镁质胶凝材料锯屑镁质混凝土,其28d的立方体抗压强度可达20.4~25.1Mpa。这些力学性能指标均达到和超过WB_3—82使用标准。小型试验和扩大试验结果证明,将苛性白云石镁质胶凝材料与菱苦土构成复合型镁质胶凝材料是可行的。 (3)研究了复合型镁质胶凝材料的力学性能与其粒度的关系,在一定程度上增加复合型镁质胶凝材料的细度,能够增加复合型镁质水泥的强度。当复合型镁质胶凝材料的粒度由<0.091mm降至<0.043mm,复合型镁质胶凝材料标准稠度的净浆抗折强度可提高6.6MPa,抗压强度可增加49.2MPa。 (4)对复合型镁质胶凝材料与氯化镁溶液调和成的MgO—MgCl_2—H_2O体系的 水化反应热力学、水化动力学及其水化相和水化相的显微特征进行了研究。水化反 应热力学研究证明Mg3(O H) 5CI·4玩0和Mg:(OH)3CI .4玩O(简称为3相)的形 成不是由MgO先水化成Mg(O玛:之后,再由Mg(O玛:与M启Cl:的水溶液反应生成, 而是由Mgo或Mgo溶解出的MgZ十离子直接与吨clZ的水溶液反应生成的;x射线 衍射粉晶分析和红外光谱分析证明,当按照Mgo/MgCI:的摩尔比值等于5,用 MgCI:溶液调和复合型镁质胶凝材料的水化相为吨3(。H)。Cl·4HZo,其显微特征 具有针棒状晶体和以大量的凝胶体为主的形貌,提出这种凝胶体是复合型镁质胶凝 材料硬化体具有很高强度的来源;水化动力学研究证明,在水化加速期由自动催化 反应控制,而衰减期由扩散过程控制。升高水化体系的温度可使加速期反应阻力降 低,衰减期反应阻力增加。自动催化反应的速度远大于扩散过程的速度,温度的升 高对催化反应有加速作用,对扩散过程起减速作用,较高温度的加速期和较低温度 的衰减期有利于加速该胶凝体系的水化过程。 (5)对纤维增强的复合型镁质胶凝材料及其轻质混凝土的力学性能和应用进行 了较深入的研究。采用玻璃纤维网格布增强复合型镁质水泥,其28d的抗折强度达 47.SMPa,抗压强度达81.外矽a。在此基础上,用复合型镁质水泥及玻璃纤维网格 布制成轻质高强的屋面波纹瓦,其横向抗折力为2753N,纵向抗折力可达1046N, 符合GB理7019一97标准;用短切玻璃纤维与竹筋同时增强复合型镁质胶凝材料锯屑 镁质混凝土,与单用竹筋增强相比,其抗折强度提高2.7N于a,抗压强度提高2.SMPa。 采用这种增强的锯屑镁质混凝土研制成的机电设备包装箱底楞木型材,其强度安全 系数等各项指标均满足WB3一82标准的技术要求;将复合型镁质胶凝材料锯屑镁质 混凝土用竹筋增强后,可生产出轻质高强的隔墙条板,其面密度可控制在60kg/mZ 以下,抗压强度可达到9.3M阮,空气隔声指数为39dB,符合JG厂1,3029一-95标准。 (6)对膨胀珍珠岩镁质混凝土的最佳原料配合比、硬化体物相与断面形貌及其 应用进行了研究。当膨胀珍珠岩与复合型镁质胶凝材料的质量比为0.55~0.90范围 时,能获得较高的膨胀珍珠岩镁质混凝土抗压强度和合适的密度;在这种膨胀珍珠 岩镁质混凝土中,主要的生成物相为Mg3(OH)scl·4HZo,膨胀珍珠岩仅起轻集料的 作用。但从显微形貌来看,复合型镁质胶凝材料硬化体与膨胀珍珠岩能很好地相互 结合,因此可以构成既具有低密度又具有高强度的膨胀珍珠岩镁质混凝土。利用这 种镁质混凝土可以生产出轻质墙体砌块,其各项性能均达到JC315一8
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TQ177.5

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【引证文献】
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【同被引文献】
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4 刘晓楠;基地模式升级镁质材料产业[N];中国高新技术产业导报;2004年
5 本报驻辽宁记者 孙孟春 佟晓冬;振兴东北老工业基地 展世界镁质材料风采[N];中国建材报;2004年
6 本报记者 宋延涛;营口:建设国家镁质材料产业化基地[N];经理日报;2003年
7 ;营口国家镁质材料产业化基地专项对接会在“中国镁都”大石桥市隆重召开[N];辽宁日报;2003年
8 罗冰;营口国家镁质材料产业化基地崭露头角[N];科技日报;2003年
9 本报记者 侯玉;振兴东北老工业基地 展世界镁质材料风采[N];国际商报;2004年
10 侯玉;辽宁镁制品称雄世界镁质材料市场[N];国际商报;2004年
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