硅灰對氯氧鎂水泥耐水性影響機理研究.pdf

1、國內鎂資源豐富，例如青海鹽湖的鎂鹽資源過剩已經(jīng)導致該區(qū)域生態(tài)環(huán)境破壞，因此，采用輕燒活性氧化鎂（MgO）和氯化鎂（MgCl2）為主要原料的氯氧鎂水泥（Magnesium Oxychloride Cement，MOC）為國內鎂資源的利用提供了一種有效途徑。MOC具有快硬、高強、質輕、耐磨等優(yōu)勢，養(yǎng)護3d時抗壓強度即可達到100MPa，并且煅燒后的產物為MgO，可以作為原材料循環(huán)使用。然而，MOC遇水發(fā)生分解，導致強度嚴重下降，長期（28d

2、）浸水的強度只能達到之前的不到十分之一。因此提高MOC耐水性，使其在水中保持較高的強度成為擴大其使用范圍的關鍵。
　　水化硅酸鎂（Magenisium Silicate Hydrate，M-S-H）水泥微觀結構致密，為水硬性膠凝材料。通常是采用硅灰（Silica Fume，SF）與活性氧化鎂（MgO）混合，并加入外加劑六偏磷酸鈉（Sodium Hexametaphosphate，SHMP）提高和易性。因此本課題將二者進行復合，通過

3、 SF改性 MOC，目的在于在水環(huán)境下，SF能夠和 MgO與水反應生成M-S-H，填補MOC孔隙降低水化產物分解，提升MOC浸水強度。
　　本課題先通過加入化學合成M-S-H凝膠的方式驗證M-S-H凝膠對MOC體系影響作用。結果表明，28d養(yǎng)護齡期時，摻入M-S-H凝膠可以將MOC的耐水系數(shù)由0.4提高至0.7以上。并且TEM電鏡下可以明顯看出，合成M-S-H凝膠將MOC水化產物（5·1·8相，簡稱5相）進行捆綁包覆，從而使水化產

4、物在水中保持整體結構增強其浸水強度。
　　之后加入 SF并尋找最優(yōu)配比（為促使生成 M-S-H水泥，SF通過質量比 SF:MgO=60:40加入）。由于外加劑SHMP的引入，需要考慮SHMP對MOC耐水性的影響。通過設計正交實驗并采用多元回歸方式對對因變量（軟化系數(shù)）與自變量（SF、外加劑SHMP）進行數(shù)學建模分析。結果表明，SF摻量1 wt.%，SHMP摻量2 wt.%時軟化系數(shù)最高，其28d耐水系數(shù)可達到1.03。多元回歸模型

5、可以通過數(shù)學角度對MOC耐水性的影響因素進行評判，結果表明SHMP對MOC耐水性改善效果較為明顯，并且SF與SHMP對MOC耐水性的提高有協(xié)同作用。
　　XRD表明SHMP是通過提高MOC水化產物5相保留率提高浸水強度。而單摻SF對MOC耐水性改善作用較弱，小摻量（<2 wt.%）能夠提高其耐水性，而大摻量（>15 wt.%）的耐水性反而會有所降低。為探究耐水性提高機理，本實驗采用多種手段對 SF改性MOC的水化產物進行測試。結果

6、表明：XRD對凝膠相與晶體相共存時不能進行良好表征，凝膠相容易被晶體相的峰所掩蓋；TG/DSC，F(xiàn)T-IR及 TEM結果均表明沒有M-S-H凝膠相生成；壓汞法測試孔隙率表明，孔隙率與軟化系數(shù)呈現(xiàn)較為明顯的負相關關系，較小摻量的SF（<2 wt.%）對MOC孔隙率的改性作用更佳；通過SEM/EDS觀察水化產物的微觀形貌，表明說明SF的加入不僅有物理填充孔隙作用，還可以改變MOC的形貌的作用。SF的加入將部分水化產物的針棒狀形貌改變?yōu)槟z狀