氯氧镁水泥的研究进展
摘要：养护温度是影响氯氧镁水泥结构和力学性能的两个主要因素，采用不同的养护温度合成的MOC水泥有不同的相结构和力学性能。采用X射线衍射（XRD）对MoC水泥样品的结构进行表征，并对试样的力学性能进行评价。制备MOC通常会产生四种主要的反应晶相，即2相（2Mg(OH)2MgCl24H2O）、3相（3Mg(OH)2MgCl28H2O）、5相（5Mg(OH)2MgCl28H2O）和9相（9Mg(OH)2MgCl25H2O）。第5阶段通常被认为是MOC水泥基复合材料中最理想的反应产物，因为人们认为第5阶段的晶体可以提供最佳的机械性能
关键词：氯氧镁水泥；相形成；力学强度 ；养护温度
一、文献综述
1、前言
氧化镁水泥（MOC）是由Sorel发现的，它是一种非水硬性水泥，由轻烧氧化镁（通常在700-900摄氏度下煅烧）与氯化镁（MgCl2）溶液混合而成。MOC作为矿物水泥的主要代表之一，性能优于普通硅酸盐水泥（OPC），如凝结快、密度低、机械强度高、耐磨耐火性好、导热系数低等，它还具有很好的粘合能力，能大量填充各种填料，如砾石、砂、大理石粉、石棉、木屑和膨胀粘土等，并且凝结迅速，具有很高的早期强度。但是MOC的耐水性差、尺寸不稳定、在浸水或受潮后强度降低等缺陷制约了其在土木工程中的应用。为提高MOC的耐水性和解决膨胀问题，在MOC中加入了各种添加剂和防水填料。最常用的改性添加剂是磷酸、可溶性磷酸盐和各种活性SiO2矿物。
近几十年来，人们对由三种基本原料（即MgO、MgCl2和H2O）形成的MgO-MgCl2-H2O三元体系的微观结构、反应机理和强度发展进行了大量的研究，制备MOC通常会产生四种主要的反应晶相，即2相（2Mg(OH)2MgCl24H2O）、3相（3Mg(OH)2MgCl28H2O）、5相（5Mg(OH)2MgCl28H2O）和9相（9Mg(OH)2MgCl25H2O）。3相和5相在低于100℃的温度下保持稳定，而2相和9相仅在固化温度超过100℃时保持稳定。第5阶段在混合后很快出现（大约在糊料混合后2小时），具有良好的填充性能，最小孔隙的致密微观结构，因此，在MOC设计中，第5阶段更可取。
2、国内外研究概况
各国学者对水化机理方面的研究作了大量的工作。南斯拉夫矿业学院的 B·Malkovic，美国密苏里大学矿冶学院的 Sorel 和 Amstrong 等人对 MgO 的活性，MgO-MgCl2-H2O 体系相平衡5·1·8和3·1·8反应动力学及机理、氯氧镁水泥的水化相形成和相平衡、以及改善氯氧镁水泥的水性等方面作了大量颇具影响的研究工作。此外前苏联等国学者对氯氧镁水泥的水化机理和水化动力学进行了很多的研究工作。Ved 认为“氯氧镁水泥反应是一个聚合过程，5·1·8相和3·1·8相的形成并不通过Mg(OH)2与MgCl2的反应，而是[HO-Mg-O]-、[Mg(H2O)]2 等离子反应的过程”。H·Bilinski及其合作者对MgO-MgCl2-H2O和 NaOH-MgCl2H2O三元体系的水化试验比较表明，Mg2 在特定浓度的MgCl2溶液中由简单的 Mg2 、Cl-、H2O 等离子形成了3·1·8相和5·1·8相。Bury 提出氯氧镁水泥形成过程要包括凝胶的形成和组成不定的三维结晶相。Sorel 也在他的研究中进一步强调氯氧镁水泥 浆初凝要先于5·1·8或3·1·8晶体的出现的实验事实说明了在反应过程中凝胶的形成是一个重要阶段。夏树屏等人在Begb的氯氧化镁络离子聚合而成的结论基础上，通过平衡相图、结晶动力学、热效应、固化过程中物相的组成和电子显徽镜图像的综合研究，对镁水泥形成初期，中期和后期的形成机制进行了系统的研究，认为在形成初期MgO与MgCl2水溶液接触，MgO先水化成Mg(OH)2，Mg(OH)2溶于水中，在Mg2 ，Cl-，H2O 分子存在下，加速Mg(OH)2解离为Mg2 和OH-，同时溶液形成浓度梯度的非平衡状态，分别生成5·1·8和3·1·8结晶，通过溶解络合方式，经扩散、蒸发和结晶的综合物理化学作用后，形成针状交错网络结构。邓德华认为，这些5·1·8相等晶型不是直接由Mg2 ，OH-，Cl-等离子的溶液形成，而是通过多核聚合物[Mgx(OH)y(H2O)z]2x- 2y、Cl-和OH-离子形成的。在 MgO-MgCl2-H2O三元体系中，MgO的作用是增加了溶液中Mg2和OH-离子的浓度从而促进了Mg2的水化过程。
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