氯氧鎂水泥制品中氯離子(Cl-)含量與制品技術性能相關性的試驗研究
摘 要:1.氯氧鎂水泥制品中氮離子(Cl-)含量與制品吸潮返鹵的相關性。2.氯氧鎂水泥制品中氯離子(Cl-)含量與制品力學性能的相關性。3.氯氧鎂水泥制品生產時的料漿稠度與制品中氯離子(Cl-)含量的相關性。4.氟氧鎂水泥制品中氯離子(Cl-)含量與制品養護工藝的相關性。
關鍵詞:氯氧鎂水泥制品;氯離子(Cl-);吸潮返鹵;力學強度;料漿稠度;養護工藝
1 前 言
氯氧鎂水泥制品(菱鎂制品)在我國是一個分布面廣勞動密集型行業,據主管部門調查統計我國沒有一個省市不搞菱鎂制品的,粗略統計我國現有菱鎂生產企業三千多家,產品種類80多種。但縱觀全行業,仍然未擺脫行業技術素質低,產品技術含量不高的局面,有許多技術問題仍然困擾和制約著行業的發展。當前技術上的攔路虎當屬產品的吸潮返鹵弊病,以及由此引發的制品的其它弊病。更有學者將這一弊病稱之為氯氧鎂水泥制品的“癌癥”,其影響是非常大的。為此我們近幾年重點對這一技術難題進行了大量的試驗研究,并提出了解決措施,以利指導生產。
2 氯氧鎂水泥制品中氯離子(Cl-)含量與制品吸潮返鹵弊病的相關性
生產菱鎂制品的主體原材料是輕燒MgO粉和MgCl2溶液,兩者在體系中進行硬化反應生成新的硬化物相,以賦予制品力學強度和其他使用性能,硬化過程的基本化學反應式為:
5MgO+MgCl2+13H2O=5Mg(OH)2MgCl2?8H2O(簡稱518結晶相)
518結晶相是菱鎂制品技術性能的來源,通過硬化反應使MgCl2成為518結晶相的構架成分,使其由游離狀態變成被約束狀態。
眾所周知,MgCl2是一種強吸潮劑,但是一旦進入到518結晶相后就失去吸潮返鹵能力,我們曾進行了多次試驗和工程應用考察都證實了這一點。要想解決菱鎂制品的吸潮返鹵弊病,主要方向就是減少制品中游離MgCl2的含量,也就是減少制品中Cl-含量,試驗結果匯總在表1中。

對表1試驗數據進行分析得知,1#和2#制品中Cl-含量高,在體系中含量都超過了1%,它們都是以MgCl2形式存在于制品中,這些游離的MgCl2具有極強的吸潮返鹵能力,從而導致制品嚴重吸潮返鹵,這樣的制品一定不能進入施工工程,否則將造成嚴重的吸潮返鹵后患。
表1中的3#和4#試樣,其制品中的Cl-含量都較低,尤其4#試樣,這樣的制品不管在什么濕度環境中都能長期不吸潮返鹵,產品使用性能良好。在菱鎂制品生產企業,一定嚴把出廠產品的Cl-含量這一重要技術指標。經過大量的數據統計和實踐證實,通常的菱鎂制品中Cl-含量只要不超過1%,產品就不會吸潮返鹵,生產廠一定做到Cl-含量超標的產品不出廠,保證產品的使用效果。
3 氯氧鎂水泥制品中氯離子(Cl-)含量與制品力學性能的相關性
氯氧鎂水泥屬無機膠凝材料,用其生產產品時先將主體材料輕燒MgO粉和MgCl2溶液與改性劑等其它組份材料攪拌混合制備成料漿,再經成型制成坯體。然后對坯體進行養護,在養護過程中體系內部進行凝結硬化反應,產生硬化產物使制品產生強度。氯氧鎂水泥制品通常的硬化產物是氯鎂復鹽,沒有特殊條件一般硬化物相基本都是5Mg(OH)2MgCl2?8H2O(即518結晶相)這是產品技術性能的來源,生成的越多產品性能越好,在鎖定其它客觀因素不變的情況下,產品養護越好,生成的硬化相越多,消耗的游離MgCl2也越多,相應的制品中的Cl-含量也越少,所以檢測制品中的Cl-含量的多寡是衡量制品養護程度的有效指標,這也是控制產品質量的一項重要工藝參數,表2和圖1充分顯示了這點。

分析表2和圖1可以明晰地看出以下幾點:
?、僭诼妊蹑V水泥制品養護過程中,隨著養護時間的延長,其中Cl-含量越來越少,養護7天其中剩余的Cl-只有初的十分之一左右,在體系中只有0.60%左右,養護到14天就更少,只有0.40%以下,產品失去吸潮返鹵能力。
?、谠诼妊蹑V水泥制品養護過程中,隨著養護時間的延長,制品力學強度越來越高,7天抗壓強度平均達到42.7MPa,已達到14天強度的93%,3天強度達到7天強度的90%,由此得知,氯氧鎂水泥制品的養護早期是關鍵時期,尤其要抓好頭3天的養護。
?、墼诼妊蹑V水泥制品養護歷程中,制品力學強度的發展與其中的Cl-含量變化成負相關性,也即制品養護的越好,生成的硬化產物越多,結合的游離。MgCl2也越多,制品中Cl-含量相應也越低,吸潮返鹵的隱患也越小直至不發生。在技術控制中一定時常綜合分析兩項技術參數,以穩定生產。
4 氯氧鎂水泥制品料漿稠度與制品氯離子(Cl-)含量的相關性
在氯氧鎂水泥制品生產時,生產者為了便于操作往往違背操作規程,將料漿拌合的特別稀,孰不知這樣給制品的質量埋下了隱患,由表3的試驗數據充分地證實了這一點。

由表3的數據可以看出,料漿較稀的130410-1和料漿較稠的201207191相比較,各個養護齡期制品中的Cl-含量都明顯偏高,誠然MgCl2溶液是該制品的主體材料之一,但它在制品中是把雙刃劍,缺之不可多了將給制品帶來易吸潮返鹵的隱患。同時料漿稀了必然將過多的水分帶入體系中,這些多余水分蒸發后將降低制品的密實度,在膠凝材料制品中孔隙率每增加1%其制品強度下降5%-10%,強度降低又使制品吸水率增加,降低產品的耐水系數。目前我國的不少菱鎂制品廠忽視了這一點,主管技術的負責人一味迎合生產操作者,將料漿放的很稀,降低了產品質量甚至使制品成為廢品。
5 氯氧鎂水泥制品中氯離子(Cl-)含量與制品養護工藝的相關性
在氯氧鎂水泥發泡墻板生產中,我們跟隨生產研究了不同養護峰值溫度對制品中Cl-含量的影響,試驗中測溫儀器為多通道菱鎂專用長線測溫儀,測溫位置分別為墻板的端部及墻板的中部,具體結果見表4和圖3。由表4和圖3的試驗情況顯示,在墻板采取立模澆注成型工藝生產時,同一塊墻板由于各部位散熱效應差別甚大,墻板端部所產生的硬化熱比墻板中部所產生的硬化熱更容易散失,所以構件本體溫升比鉸干燥平緩,都不超過極限溫度70℃,體系硬化速度比較緩合,其中Cl-含量有規律的下降,構件的這些部位強度高,產品技術性能好,圖3中的1-1和1-2曲線充分顯示了這一點。
圖3中2-1和2-2所顯示的是墻板中部的溫度和其中Cl-含量的相關性變化規律,由于墻板中部的硬化熱難以散失,這些硬化熱又促使了硬化速度的加快,兩者互相促進,使這些部位溫升迅速加快導致本體溫度升高,由表4可以看出構件中部成型后12h構件本體溫度高達95℃,已生成的518結晶相分解。分解式為:
5Mg(OH)2 MgCl2?8H2O→5Mg(OH)2+MgCl2+8H2O。
過程產生大量的水鎂石物相,(詳閱參考文獻2)產品技術性能嚴重倒縮,尤其耐水性幾乎喪失匱盡,由圖2充分顯示了這一點。
圖2是在養護超溫的隔墻板上截取的一段,試樣經浸水72小時后取出,圖中規矩的圓孔為抽芯后的芯孔,芯孔內周邊和板外表面因散熱條件較內部好,所以強度較高保留完整。而試件上的不規則孔,則是用手指很容易就摳出的孔,這些部位因在硬化過程中不易散失熱量而形成超溫,導致硬化相分解,經水浸泡一定時間后,由于經受不住7k的侵蝕而失去強度。


每年到炎熱的夏天,我國許多采用立模生產氯氧鎂墻板的生產廠經常發生上述超溫事故,生產廠俗稱燒板子,要解決這一技術難題,一是要隨時改變生產配方,延緩硬化熱放熱速度或改變單位體積的放熱量,再是從設備上改善散熱條件。
總之,要解決上述弊病,建議從事氯氧鎂水泥制品工作的學者和生產者重視制品養護工藝與養護機理的研究以指導生產。
6 結 語
6.1 在氯氧鎂水泥制品生產時,MgCl2是主體原材料之一,它是一把雙刃劍,缺之不可多則有害。因為游離的MgCl2是一種強吸潮劑,制品中剩余多了必然導致制品吸潮返鹵。通過檢測制品中的Cl-含量可以確定其中游離MgCl2的含量,經過多次試驗和長期的實踐證明,只要Cl-含量不超過1%,制品就沒有吸潮返鹵隱患。制品中Cl-含量的多寡可以作為評價產品能否吸潮返鹵的重要指標。
6.2 氯氧鎂水泥制品的硬化過程,亦即硬化產物氯鎂復鹽的生成過程。硬化程度進行的越充分,生成的氯鎂復鹽就越多,產品力學性能及其他技術性能就越好,其產品吸收的MgCl2也越多,相應的制品中的Cl-含量也越低,產品的固有弊病也越少,因此產品中的Cl-含量的檢測可以作為評價制品硬化程度的重要指標。
6.3 在氯氧鎂制品生產時料漿的稠度和制品中的Cl-含量緊密相關,要穩定產品質量必須嚴格控制料漿稠度和流動性,在生產類似隔墻板之類的澆注產品時,一定注意不得無限制的將料漿放稀。
6.4 氯氧鎂水泥制品中的Cl-含量和制品養護工藝密切相關,這也是制品生產中的重要工藝環節,不可忽視,可以說Cl-的變化過程象征著制品養護程度的好壞。










































