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提高镁质碱式盐水泥性能的理论与应用研究

邓德华  
【摘要】:本文运用XRD相分析、扫描电镜观测、化学分析、常规性能测试等方法和生产实践,就如何提高镁质碱式盐水泥及其制品的性能,进行了理论与应用技术方面的研究。 理论上,首次提出主要形成碱式盐水化物而凝结硬化的水泥为碱式盐水泥的概念,讨论了它们的凝胶反应机理和形成条件。依据这一理论,指出氯氧镁水泥和硫氧镁水泥是三元胶凝体系的镁质碱式盐水泥,其碱式盐水化物的组成是Mg_q(OH)_p(2q-p)X·nH_2O,剖析了氯氧镁水泥组成原理、各物相的形成机理、水泥石的微结构与强度特征和耐水性及其改善机理等本质问题。 认为氯氧镁水泥的主要碱式盐水化物5相[Mg_3(OH)_5Cl·4H_2O]和3相[Mg_2(OH)_3Cl·4H_2O]是通过多核水羟合镁离子[Mg_p(OH)_q(H_2O)_r]~(2p-q)和OH~-、Cl~-等离子形成的,其形成过程经历了溶胶—凝胶—结晶三个阶段。试验结果表明:镁质碱式盐水泥石中物相的组成和含量受到三组份配比、MgO活性和一些添加物的影响;随三组份配比的变化,水泥石的微结构呈现A、B、C三种构型。指出其高强度得益于由有极性且非常细腻的水化物晶体构成的、有较强的结合力和较大界面能的水泥石微结构。 证明了氯氧镁水泥耐水性差的原因是其水化物不稳定。首次提出并论证了一个新观点,认为磷酸及其可溶性盐在掺量很少(1%)的条件下能显著地改善氯氧镁水泥的耐水性,是因为它们在水中离解产生的各级磷酸根离子与Mg~(2+)离子的络合作用,降低了碱式盐水化物形成并稳定存在所需的最低Mg~(2+)离子浓度。这不但提高了5相和3相晶体的稳定性,而且减少了游离氯化镁。用此原理研发了比磷酸及其可溶性盐更好的X型和S型外加剂。X型外加剂使氯氧镁水泥的不良性能得到了大大改善;S型外加剂通过改变硫氧镁水泥的水化物组成,使之强度和稳定性成倍提高。由此指出,通过阴离子


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