基于測量高溫侵蝕厚度的氯氧鎂水泥抗水性快速評價方法

  目的:抗水性是菱鎂制品重要的質量指標之一,現行菱鎂行業產品標準一般規定測定氯氧鎂水泥(Magnesium Oxychloride Cement,MOC)產品常溫浸水28d后的抗壓強度予以評價,因而現行檢測方法必須用到壓力試驗機(約為5萬元)等價格昂貴的實驗設備。本文旨在縮短目前檢測菱鎂產品抗水性的試驗時間、簡化檢測設備,為菱鎂產品質量控制和檢測提供便捷、快速的抗水性評價方法。將抗水性檢測的主動權交給產品客戶,以便肅整菱鎂市場上產品的質量、規范菱鎂產品市場。
  方法:提出抗水性快速評價方法需要滿足的理論基礎并予以實驗驗證,討論MOC在水中的強度退化規律及其影響因素;之后提出快速評價抗水性方法的操作步驟,并對評價結果的準確度予以驗證,同時分析定量評價的誤差來源。
  結果:1、MOC試件在水中的溶蝕速率與抗水性和溫度有關,與試件尺寸和一定范圍內的攪拌速率和固液比無關,溫度越高其溶蝕速率越快;MOC試件浸水后的強度保留率決定于相對侵蝕厚度,與試件尺寸和浸水溫度等因素無關;根據MOC試件在水中的強度退化的速率,可將強度退化過程劃分為強度穩定期、快速下降期、緩慢下降期和殘余強度4個階段,這4個階段可作為半定量評價MOC抗水性的評價指標。
  2、基于測量高溫侵蝕厚度的MOC抗水性評價方法的理論基礎是Arrhenius公式:1)MOC的強度下降由5Mg(OH)2?MgCl2?8H2O(P5)在水中分解引起;2)MOC在水中的強度損失率與P5的分解速率有關;3)在評價方法所涉及的溫度范圍內(<75℃),溫度對P5的組成和結構無明顯影響,而且引起強度下降的化學反應機理基本相同。該方法的操作過程如下:1)建立相關數據庫,包括侵蝕速率的Arrhenius關系數據庫和Rs=f(ld)關系數據庫;2)測定高溫(75℃)條件下的侵蝕速率;3)計算低溫條件下的侵蝕速率;4)計算低溫條件下的侵蝕厚度,判斷試件所處的強度退化階段;5)計算低溫條件下的軟化系數(Rs,也為強度保留率)。定性判定MOC的抗水性,只需做第2)步;半定量評價抗水性,只需做到第4)步。
  3、定性評價MOC抗水性的方法及標準為:將MOC試件浸入75℃的水中,10h后取出,從平面處切割并測定侵蝕厚度;若侵蝕厚度約為1mm,則產品的抗水性相當于添加1%磷酸鹽的抗水改性效果,28d的軟化系數約為0.8。半定量或定量評價MOC抗水性的設備僅為恒溫水浴鍋、切割設備(鋸條)和測量設備(游標卡尺),可在24h得到評價結果;半定量評價MOC抗水性的預測值與實驗值完全吻合,定量評價MOC浸水后軟化系數的相對誤差小于17.37%。該方法定量分析的誤差主要來源于侵蝕厚度的測定及Rs=f(ld)關系的準確度。
  結論:基于測定高溫侵蝕厚度的MOC抗水性評價方法能簡單、方便、快速地得到產品的抗水性評價結果;定性評價僅需10h,半定量和定量評價的實驗時間由原來的約1月縮短到1d、且評價結果的準確度高。定性評價的設備可選用常用的戶用保溫暖瓶代替,半定量和定量評價的設備總價值約為1000元,設備價值約為原來的1/50。
  該方法除快速評價MOC的抗水性外,還能根據檢測試件浸水后的表面狀況檢測產品是否選擇了合格的氧化鎂原料、合理的原料配比及養護工藝。