一種用于氯氧鎂水泥的改性劑及其制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于組合物改性劑領(lǐng)域，具體涉及一種用于氯氧鎂水泥的改性劑及其制備 方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 氯氧鎂水泥，又稱鎂水泥、菱鎂水泥、索瑞爾（Sorel)水泥，是利用輕燒氧化鎂粉 和氯化鎂溶液（鹵水）調(diào)制而成的一種氣硬性膠凝材料，其材料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡單， 并具有高強、質(zhì)輕、耐火、耐高溫、低堿低腐蝕性等優(yōu)異性能。
[0003] 但是，氯氧鎂水泥的耐水性差這一缺點嚴重束縛了它的廣泛應用。有研 究表明，氯氧鎂膠凝材料的主要硬化體由3Mg(0H)2 · MgCl2 · 8H20(簡稱3相）、 5Mg(OH)2 · MgCl2 · 8H20(簡稱5相）、Mg(OH)2或殘留的MgO(常溫）組成，其中5相是氯氧 鎂水泥強度的主要來源，其數(shù)量越多，鎂水泥的強度就越高。但由于3相和5相極易吸水水 解，如下式：
[0004] 〔Mg2 (OH) 3 (H2O) x〕+ · Cl · (4-x) H2O (3 相）+H2O - 2Mg (OH) 2 I +H ++C1 +4H20
[0005] 〔Mg3 (OH) 5 (H2O) x〕+ · Cl · (4-x) H2O (5 相）+H2O - 3Mg (OH) 2 I +H ++C1 +4H20
[0006] 水解后水泥由網(wǎng)狀的緊密堆積結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成了由層狀晶體Mg(OH)2堆積的松散結(jié) 構(gòu)，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄越M份MgCl2，造成氯氧鎂水泥強度大大降低。
[0007] 有研究表明，磷酸及可溶性磷酸鹽和粉煤灰都是氯氧鎂水泥良好的耐水改性劑， 但各自都有不足。其中磷酸的緩凝作用巨大，使得水泥的早期強度極低；而粉煤灰對水泥強 度的降幅影響不大，但抗水性能遠不及磷酸及磷酸鹽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明通過在氏?04、粉煤灰、硬脂酸鈣分別 單一改性研究的基礎(chǔ)上，采用磷酸、粉煤灰、硬脂酸鈣對氯氧鎂水泥進行復合改性，揚長避 短，以期發(fā)揮本發(fā)明所述改性劑的最好效果，尋找出改善耐水性能的最佳途徑，最終獲得 良好的新型建筑材料。
[0009] 本發(fā)明的第一個目的是提供一種用于氯氧鎂水泥的改性劑；
[0010] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種上述改性劑在制備改性氯氧鎂水泥中的用途。
[0011] 本發(fā)明的第三個目的是提供一種改性氯氧鎂水泥。
[0012] 本發(fā)明的第四個目的是提供一種上述改性氯氧鎂水泥的制備方法。
[0013] 用于實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下：
[0014] 一種用于氯氧鎂水泥的改性劑，所述改性劑包含H3PO4、粉煤灰和硬脂酸鈣；優(yōu)選 地，所述改性劑由H3PO4、粉煤灰和硬脂酸鈣組成；更優(yōu)選地，所述H3PO 4S液體。
[0015] 所述改性劑由H3PO4、粉煤灰和硬脂酸鈣組成，其中，按重量份數(shù)計，所述改性劑中 H3PO4 0. 5~2份，粉煤灰10~30份，硬脂酸鈣0. 5~2份。
[0016] 所述改性劑由H3PO4、粉煤灰和硬脂酸鈣組成，其中，按重量份數(shù)計，所述改性劑中 H3PO4 1份，粉煤灰20份，硬脂酸鈣1份。
[0017] 本發(fā)明所述改性劑在制備氯氧鎂水泥中的用途。
[0018] -種改性氯氧鎂水泥，所述水泥采用本發(fā)明所述的改性劑與MgO、MgCl2進行制備。
[0019] 所述改性氯氧鎂水泥，按重量份數(shù)計，所述水泥的原料包含MgO 90~110份， MgCl2 35. 5~43. 5份，H3PO4 0· 5~2份，粉煤灰10~30份，硬脂酸鈣(λ 5~2份；優(yōu)選 地，按重量份數(shù)計，所述水泥原料包含MgO 100份，MgCl2 39. 5份，H3PO4 1份，粉煤灰20份， 硬脂酸鈣1份。
[0020] 本發(fā)明所述改性氯氧鎂水泥的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：將所述改 性氯氧鎂水泥的各原料按比例混合，成型；
[0021] 優(yōu)選地，所述制備方法包括以下步驟：
[0022] (1)將MgCl2制成波美度為32~34° Β?的溶液，然后與H #04混合；
[0023] (2)將MgO、粉煤灰和硬脂酸鈣混合；
[0024] (3)混合步驟（1)和（2)得到的混合物，形成均勻漿體后，成型，養(yǎng)護。
[0025] 優(yōu)選地，所述改性氯氧鎂水泥成型后于空氣中養(yǎng)護；更優(yōu)選地，養(yǎng)護為24小時之 后脫豐吳。
[0026] 優(yōu)選地，所述制備方法還包括以下步驟：
[0027] (4)脫模后繼續(xù)養(yǎng)護至少7天。
[0028] 本發(fā)明具體說明如下。
[0029] 為了驗證本發(fā)明提供的改性劑中各組分對氯氧鎂水泥耐水性的作用，進行了以下 研究。
[0030] 1、測試H2PO1、粉煤灰和硬脂酸鈣分別作為單一改件劑對氯氣鎂水泥耐水件能的影
[0031] 原材料及試劑：
[0032] 遼寧營口的輕燒鎂粉、鹽城響水鹵片、工業(yè)磷酸液體、粉煤灰、硬脂酸鈣以及鹽城 當?shù)刈詠硭?br>[0033] 儀器設(shè)備：
[0034] SJD-30型混凝土攪拌機、SHBY-40A型水泥標準養(yǎng)護箱、101A-3B型電熱鼓風干燥 箱、電子天平、TYE-2000E型壓力試驗機、Y-500型X射線衍射儀、QANTA-200型掃描電子顯 微鏡。
[0035] 試驗方法：
[0036] 氯氧鎂水泥基體的制備：試驗過程中采用的基準配合比為MgO : MgCl2 = 6 : 1(摩爾比），1%(：12采用溶液形式來制備水泥基體，該溶液的波美度（° Β?)應控制在 32~34。將事先稱量和制備好的輕燒MgO粉、1%(：12溶液及待測試的改性劑倒入混凝土攪 拌機中攪拌（液態(tài)改性劑與MgClJi合混合，干燥粉末狀改性劑與MgO混合），形成均勻漿體 后，倒入lOOmmXIOOmmXIOOmm模具中成型，在空氣中自然養(yǎng)護24h后脫模，分別養(yǎng)護3天 和7天，7天后泡水7天，在這三種情況下分別測試其抗壓強度，按照GB/T17671-1999《水 泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》標準規(guī)定的方法進行測試。
[0037] 抗壓后的試樣用于SEM和XRD分析。
[0038] 還測試試樣的軟化系數(shù)，參考JG/T 1169-2005《建筑隔墻用輕質(zhì)條板》中測定方 法進行。軟化系數(shù)I = R1/R0,式中：Rl為養(yǎng)護7天后再泡水7天的抗壓強度平均值，RO為 養(yǎng)護7天后絕干狀態(tài)下的抗壓強度平均值。（水泥強度是隨著凝固時間延長強度漸進增長 的，氯氧鎂水泥強度需7天才能基本增長完全，3天抗壓強度為早期強度，將7天后的水泥再 泡水7天后，再測定其抗壓強度，泡水7天后的抗壓強度與泡水前（7天的）抗壓強度的比 值即為軟化系數(shù)。）
[0039] 同時測試空白樣品，為沒有添加本發(fā)明所述改性劑的氯氧鎂水泥。
[0040] 不同齡期、不同摻量（改性劑與MgO粉的質(zhì)量百分比）改性氯氧鎂水泥的抗壓強 度及軟化系數(shù)結(jié)果如下所示：
[0041] (1)氯氧鎂水泥的H3PO4改性效果測試
[0042] 分別選取0. 5%、1%、1. 5%、2%摻量的磷酸對氯氧鎂水泥進行改性，不同摻量磷 酸的改性效果如圖1和2所示。
[0043] 根據(jù)圖1所示，H 3P04對氯氧鎂水泥的耐水性能有顯著的作用，摻量2 %時，水泥的 軟化系數(shù)高達0. 91。然而H3PO4對氯氧鎂水泥強度有較大的影響，當摻量為2%時，H孑04的 3天抗壓強度僅為38. 9MPa，僅為基體空白樣品的50. 6%，理論研究認為這是由于H3POJi 氯氧鎂水泥有巨大的緩凝作用所導致的。而當摻量為〇. 5%~1%時，氯氧鎂水泥強度降幅 較2 %摻量時有所降低，且軟化系數(shù)仍均高于0. 8 ;當摻量為1 %時，軟化系數(shù)為0. 85, 7天 抗壓強度為65. 2MPa，泡水7天后強度為55. 4MPa，相對較高。
[0044] 綜上所述，H3PO4改性使得氯氧鎂水泥耐水性增強，當H 3P04摻量為1 %時，綜合改 性效果較好，但絕對強度仍較低，尤其是早期強度，單一改性效果不夠理想。
[0045] 由圖2(a)可看出，氯氧鎂水泥基體空白試樣中5Mg(OH)2 · MgCl2 · 8H20相晶體呈 針柱狀結(jié)晶形態(tài)，晶體密密麻麻地穿插于整個水泥石之中，故而整體強度較高，各個晶體棱 角分明，排列無序，相互之間無明顯交聯(lián)。泡水時，5Mg(0H)2 · MgCl2 · SH2O相晶體受水分子 作用而不斷水解，最終溶解為可溶性鹽，耐水性能差。
[0046] 由圖2(b)可看出，當H 3P04摻量為1 %時的試樣中含有的針柱狀 5Mg(OH)2 ^MgCl2 ·8Η20相晶體外形變得圓滑，受H3PO4的侵蝕，晶體變細，并通過某種絡(luò)合作 用發(fā)生明顯交聯(lián)，形成了比較致密的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從而穩(wěn)定了 5Mg(0H)2 · MgCl2 · 8Η20相的形 態(tài)，氯氧鎂水泥耐水性提高。雖然H3PO4沒有和氯氧鎂水泥反應產(chǎn)生新的水化相，但H3PO 4^ 對5Mg (OH) 2 · MgCl2 · 8Η20相或3Mg (OH) 2 · MgCl2 · 8Η20相在水中的水解反應有抑制作用，并 有理論研究表明，這種抑制作用是通過氏?04中[PO J3+離子與水泥中Mg2+離子配位而實現(xiàn) 的，此種配位影響或改變了 Mg2+離子的水解能力和水解反應產(chǎn)物的特性，降低了氯氧鎂水 泥水化物形成所需的最低M