專利名稱：耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥及菱鎂砼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥。
氯氧鎂水泥(MgO-MgCl2-H2O體系)是Sorel先生于1967年發(fā)明的，所以也稱“Sorel水泥”指的是由基本組分氧化鎂(或輕燒苦土粉)，氯化鎂和水組成的可凝結(jié)硬化的混合物。
現(xiàn)有的氯氧鎂水泥與硅酸鹽水泥相比，有凝結(jié)硬化快，強度高，耐腐蝕性較好，隔熱保溫性良好等優(yōu)點。但由于這種水泥及其制品耐水性差，因而其應(yīng)用范圍受到很大限制，迄今所知，現(xiàn)有的氯氧鎂水泥的水化產(chǎn)物可溶于水，同時，它們暴露在水中，會削弱晶體間的結(jié)合力，所以，這種水泥及其制品的濕強度很低。
多年來，為了改善氯氧水泥的耐水性，提高其濕強度，目前，多采用施加外加劑，所謂外加劑一般是指磷酸和磷酸鹽，它們加入到氯氧鎂水泥中，改進了耐水性，提高了水泥的濕強度，減少了固化收縮等。但磷酸和磷酸鹽加入后又帶來了別的缺點，如硬化速度被大大地減慢，干強度有所下降，成本也有所提高?，F(xiàn)已知被采用過的磷酸和磷酸鹽的專利有美國專利4141744;4185066等;日本公開特許公報59102883等，德國專利2732577等。
其次，使用的外加劑是碳酸鹽和硅酸鹽類化合物。碳酸鹽主要是可溶性鹽如碳酸鈉，碳酸鉀，它們加入到氯氧鎂水泥中，經(jīng)加熱放出CO2與水泥水化物反應(yīng)，形成不溶性碳酸鹽。這種方法雖然能改善水泥的耐水性，但水泥成型后要經(jīng)過熱處理，比較麻煩。并且所用的外加劑成本較高，不利于應(yīng)用。硅酸鹽一般是可溶性鹽，如硅酸鈉，多硅酸鋰，硅溶膠，硅酸乙酯等，它們主要起著阻止劑的作用，減緩氧化鎂的水解，以利于穩(wěn)定產(chǎn)物的形成。涉及這些發(fā)明專利的有美國專利4312674等，日本公開特許，JP57188438等。
除此之外，還有一些其他類型的外加劑，如表面活性劑，防水劑，如油類化合物，有機高分子乳液等，目的是為了阻止水的浸入，減少吸水率，但這些外加劑會嚴重降低強度和減緩硬化速度。
上述一些發(fā)明雖然能改善氯氧鎂水泥的耐水性，有的能提高了濕強度，但有些卻嚴重減緩了硬化速度，有些降低了強度，提高生產(chǎn)成本，有些在工藝上帶來了困難，因而沒有被普遍采用。
本發(fā)明的目的是施加一種新的外加劑，從而改善氯氧鎂水泥的耐水性，提高其水泥的強度，同時不改變它們的生產(chǎn)方法，不嚴重減緩硬化速度，不提高生產(chǎn)成本;另外，采用這種耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥，摻加一些填料，能制成優(yōu)質(zhì)的菱鎂砼制品，使該產(chǎn)品能得到廣泛的應(yīng)用。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥，在含有氧化鎂，氯化鎂及水等成分的基礎(chǔ)上，施加一種外加劑，即鋁酸鹽，或鐵酸鹽，或鐵鋁酸鹽。
人們認為氯氧鎂水泥的水化硬化過程是，Mgcl2·6H2O在Mg(OH)2堿性水溶液中的締合過程，主要反應(yīng)產(chǎn)物5Mg(OH)2·Mgcl2·8H2O和3Mg(OH)2·Mgcl2·8H2O是離子型配位化合物。由于氯離子水溶性較大，因此，水泥水化物浸泡在水中，氯離子會溶解在水中，造成氯離子的溶失，改變了體系中離子的濃度積，使水化產(chǎn)物解體，減少了固化體中產(chǎn)生強度的主要晶體的含量，而使氯氧鎂水泥的濕強度嚴重降低。另一方面，MgO-Mgcl2-H2O的反應(yīng)產(chǎn)物是鏈狀分子組成的針狀晶體，其鏈端由氯離子以離子鍵連接，由于氯離子對水有很好的親合性，因而當水浸入硬化體內(nèi)部時，嚴重地削弱了晶體間的結(jié)合力，使氯氧鎂水泥的濕強度下降，所以要改變該水泥的耐水性，就必須改變其反應(yīng)產(chǎn)物的水溶性和氯離子與水的作用。
為此，本發(fā)明就在氯氧鎂水泥(MgO-Mgcl2-H2O)體系中，加入鋁酸鹽，或鐵酸鹽，或鐵鋁酸鹽，可以從上述兩方面來改善其耐水性。鋁酸鹽、鐵酸鹽及鐵鋁酸鹽都是活性化合物，它們本身具有水硬性，與水反應(yīng)可以形成水化物晶體。當它們在MgO-Mgcl2-H2O體系中水化時，由于M-go-Mgcl2-H2O的水化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，鋁酸鹽或鐵酸鹽或鐵鋁酸鹽可以通過吸收水化熱，與氯氧鎂水泥硬化體中的游離子Mg(OH)2作用，形成不溶性鋁酸復(fù)鹽，或鐵酸復(fù)鹽，或鐵鋁酸復(fù)鹽。另一方面，鋁酸鹽或鐵酸鹽或鐵鋁酸鹽，還可與氯離子發(fā)生配位化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的穩(wěn)定的配位化合物，因而阻止了氯離子的溶失及其與水的親合作用，達到提高氯氧鎂水泥濕強度的目的。所以，從上述兩個方面來看，其氯氧鎂水泥的耐水性大大地提高了，不僅如此，當加入鋁酸鹽或鐵酸鹽或鐵鋁砒鹽時，還會產(chǎn)生活性氧化物，并與MgO反應(yīng)，從而增加了氯氧鎂水泥(MgO-Mgcl2-H2O體系)的堿性，提高了氯氧鎂水泥強度。
除施加外加劑鋁酸鹽，或鐵酸鹽，或鐵鋁酸鹽外，再加入小量磷酸和氧化鋁，硫酸鋁和氧化鋁，或三乙醇胺等，會使氯氧鎂水泥的耐水性更進一步提高，因為這些化合物有利于不溶性配位化合物的形成。
得到耐水性好，強度大的氯氧鎂水泥后，可摻入砂、石、木屑、玻璃纖維等填料制成菱鎂砼制品，用于建筑，道路，包裝等領(lǐng)域。很明顯，有了優(yōu)質(zhì)的氯氧鎂水泥，其用途非常廣泛。
下面舉幾個實施例。
為了使外加劑能形成較多的不溶性鋁酸復(fù)鹽或鐵酸復(fù)鹽或鐵鋁酸鹽，可選擇CaO與Al2O3，或CaO與Fe2O3克分子比較小的鋁酸鈣或鐵酸鈣，盡量減少水泥硬化體中Ca2+的含量。因此，二鋁酸一鈣、二鐵酸一鈣、鋁酸一鈣和鐵鋁酸四鈣等為更有效的外加劑。下面給出幾個氯氧鎂水泥的配方例1氯氧鎂水泥的拌合物及其含量比為苦土粉(含80%MgO)100氯化鎂水溶液(22°Be-31°Be)70-110鋁酸一鈣(CA)1-20水適量例2在例1中，用二鋁酸一鈣代替鋁酸一鈣。其含量比苦土粉(含80%MgO)100二鋁酸一鈣1-20氯化鎂水溶液(31°Be)70-110水適量例3在例1中，用七鋁酸十二鈣代替鋁酸一鈣，其含量比苦土粉(含80%MgO)100氯化鎂水溶液(22°Be-31°Be)70-110七鋁酸十二鈣1-20
水適量例4在例1中，用鐵酸二鈣代替鋁酸一鈣，其含量比苦土粉(含80%MgO)100鐵酸二鈣1-20氯化鎂水溶液(31°Be)70-110水適量例5在例1中，用鐵鋁酸鈣(如C6A2F，C6AF2，C4AF)，其含量比苦土粉(含80%MgO)100鐵鋁酸鈣(C6A2F，C6AF，C4AF) 1-20氯化鎂水溶液70-110水適量例6用由鋁酸一鈣，二鋁酸一鈣，鋁酸三鈣，七鋁酸十二鈣等礦物為主要組分的高鋁水泥或鋁酸鹽系水泥，代替例1中的單一礦物鋁酸一鈣，其含量之比苦土粉(含80%MgO)100高鋁水泥1-20氯化鎂水溶液70-110水適量例7用由鐵酸二鈣，鐵鋁酸鹽(如C6A2F，C6AF2，C4AF等)主要礦物組成的富鐵水泥或鐵鋁酸鹽系水泥代替例4中的單一礦物鐵酸二鈣，其含量比苦土粉(含80%MgO)100鐵鋁酸鹽水泥1-20氯化鎂水溶液(31Be)70-110水適量例8在例1～例7中，再加入小量的磷酸和活性氧化鋁或活性氧化鐵，可以使氯氧鎂水泥的耐水性更進一步地提高，其各含量之比苦土粉(含80%MgO)100鋁酸鹽或鐵鋁酸鹽1～20
磷酸(85%)0.5～2氧化鋁或氧化鐵0～3氯化鎂水溶液(31°Be)70～110水適量例9在例1～例7中，再加入小量的硫酸亞鐵和活性氧化鋁或三乙醇胺，同樣可使氯氧鎂水泥的耐水性進一步地提高，其含量之比苦土粉100鋁酸鹽或鐵鋁酸鹽1～20硫酸亞鐵0.5～3氧化鋁或三乙醇胺0～5氯化鎂水溶液(31Be)70～110水適量在例1～例7中配制方法是將活性氧化鎂或輕燒苦土粉與小量的粉末狀外加劑予以與混合，再將它們與氯化鎂(Mgcl2·6H2O)水溶液(22°Be～31°Be)拌合形成水泥漿，即可得耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥。如果再加入惰性填料，如砂、石、木屑;或活性填料;如滑石粉、白云石粉、硅粉、玻璃纖維等拌合成菱鎂砼，然后澆鑄，在常溫下硬化，就得到了菱鎂砼制品?？蓮V泛用于建筑、包裝等領(lǐng)域。
本發(fā)明的效果是(見表1)通過實驗數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明耐水性大大提高，其濕強度也有所提高，而且不嚴重減緩硬化速度。本發(fā)明配制方法簡單，不提高生產(chǎn)成本;
表1現(xiàn)有的加鋁酸鹽加鐵鋁酸鹽彎曲強度(MPa)12.011.213.3軟化系數(shù)0.490.780.81抗壓強度(MPa)31.030.932.1軟化系數(shù)0.640.840.85重量損失(流水中)-7%-2.1%-1.6%
另外，采用這種耐水優(yōu)良的氯氧鎂水泥再加砂、石或玻璃纖維做填料，其菱鎂砼制品的強度和軟化系數(shù)還要高，其抗壓強度可達80MPa以上，軟化系數(shù)可達0.90左右。
權(quán)利要求
1.一種耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥，其主要組分包括氧化鎂、氯化鎂、水以及外加劑等，其特征在于所述的外加劑為鋁酸鹽。
2.按權(quán)利要求1所述的氯氧鎂水泥，其特征在于所述的鋁酸鹽為鋁酸-鈣。
3.按權(quán)利要求1所述的氯氧鎂水泥，其特征在于所述的鋁酸鹽為二鋁酸一鈣。
4.按權(quán)利要求1所述的氯氧鎂水泥，其特征在于所述的鋁酸鹽為七鋁酸十二鈣。
5.一種耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥，其主要組分包括氧化鎂、氯化鎂、水以及外加劑等，其特征在于所述的外加劑為鐵酸鹽。
6.按權(quán)利要求5所述的氯氧鎂水泥，其特征是所述的鐵酸鹽為鐵酸二鈣。
7.一種耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥，其主要組分包括氧化鎂、氯化鎂、水以及外加劑等，其特征在于所述的外加劑為鐵鋁酸鹽。
8.按權(quán)利要求1～7的氯氧鎂水泥，其特征在于再加入微量的磷酸和氧化鋁。
9.按權(quán)利要求1～7的氯氧鎂水泥，其特征在于再加入小量硫酸鋁和氧化鋁。
10.一種用耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥制成的菱鎂砼，其特征在于該菱鎂砼是由耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥，以及木屑、砂、石、玻璃纖維等填料組成。
全文摘要
一種耐水性優(yōu)良的氯氧鎂水泥及菱鎂砼，其氯氧鎂水泥是由氧化鐵，氯化鎂，水及外加劑組成，外加劑為鋁酸鹽，或鐵酸鹽，或鐵鋁酸鹽。在這種氯氧鎂水泥中，再摻入砂、石、木屑、玻璃纖維等填料可制成優(yōu)質(zhì)的菱鎂砼制品。本發(fā)明有耐水性好，強度高，生產(chǎn)簡單，成本低，應(yīng)用廣泛等優(yōu)點。
文檔編號C04B28/32GK1034912SQ8810052
公開日1989年8月23日 申請日期1988年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月10日
發(fā)明者張傳鎂, 鄧德華 申請人:湖南大學(xué)