氯氧镁水泥配合比的试验研究

肖 斌，邱战洪，陈明辉，毛天立，屠国伟，赵先锋，李晓龙，刘雨柔，黄丹娜

（台州学院 建筑工程学院，浙江 台州 318000）

氯氧镁水泥配合比的试验研究

肖 斌，邱战洪＊，陈明辉，毛天立，屠国伟，赵先锋，李晓龙，刘雨柔，黄丹娜

（台州学院 建筑工程学院，浙江 台州 318000）

通过58个氯氧镁水泥试块的抗压和抗折试验，研究了MgO/MgCl2摩尔比和氯化镁溶液波美度两种因素对氯氧镁水泥抗压和抗折强度的影响。通过24个试块的泡水试验分析了氯氧镁水泥的软化系数及其影响因素。研究发现当氧化镁/氯化镁摩尔比为7.0时，氯氧镁水泥的力学性能和耐水性能最为优越。这项工作对氯氧镁水泥在我国南方多雨地区作为受力构件的推广具有重要意义。

氯氧镁水泥，摩尔比，波美度，软化系数

1 引言

近年来，氯氧镁水泥被广泛应用于涉农项目生产当中，例如保温鸡舍板、大棚骨架等等，推广迅速扩展。我国菱镁水泥的原料丰富、价格低廉。近十年，随着技术工艺对氯氧镁水泥的研发更进一步［1-4］，生产技术也逐步成熟，在山东、辽宁等几个省份有了较为成功的应用，尤其是大棚骨架方面尤为突出。但仍然有不少生产者在生产过程中忽视科学配比、改性工艺以及原料控制，成品也就或多或少存在有返卤泛霜、强度差异大、吸潮性强等等问题。并且北方的氯氧镁水泥大棚主要为冬暖型大棚，虽然现有规范［5］对大棚骨架的原材料、菱镁胶结料强度及骨架竖向承载力有明确的要求，但大棚骨架没有经过荷载计算、内力计算和截面承载力设计等系统的结构设计过程。

氯化镁水泥作为一种轻质高强、优点突出的无机材料，要在更多领域中推广应用，特别是用作受力结构中，还学研究人员加大对其原材料质量控制、科学配比、力学性能、成型工艺和后期养护等问题反复研究试验。本文针对这一现状，主要从原料配比方面研究了其对氯氧镁水泥强度和软化系数的影响，这项研究工作对氯氧镁水泥在我国南方多雨地区作为受力构件的推广具有重要意义。

2 试验

2.1 原材料

本试验采用的氧化镁和氯化镁均符合国家或行业相关要求［6，7］。具体如下：

氧化镁：由上海凡歌化工有限公司生产，MgO的百分含量≥85%，活性63-65之间180目过筛95%，外观为白色或淡黄色粉末。

氯化镁：由上海凡歌化工有限公司生产，六水氯化镁百分含量≥98%，硫酸根离子含量≤0.15%，氯化镁含量≥45.6%，水不溶物≤0.23%，外观为白色粒状结晶体。

改性剂：由济南杰美菱镁科技发展公司生产的B1和C3两种综合改性剂。

2.2 原材料控制

1）氧化镁活性含量

采用水合法检测氧化镁的活性含量。水合法测试的理论依据是在镁粉中只有活性氧化镁才与沸水反应。

步骤：准确称取100g的氧化镁置于恒重干燥的烧杯中，加入水400g，使其完全湿润，然后在电炉上加热煮沸2h以上（试验证明，在100℃时，2h水化反应就趋于完全），取出与150℃烘干至恒重。

计算方法：按以下公式计算氧化镁的含量。氧化镁的活性含量=（A—100）/45X100%式中100为水化前样品质量；A为水化后样品质量：45为换算系数。2）氯化镁的储存和使用

使用过程由于氯化镁易潮解，氯化镁称量时要避免与铁制品等易腐蚀的接触，配置氯化镁溶液要迅速切不要让氯化镁在空气中放置太久，以免影响试验结果。笔者也查阅了有关资料，认为选择氯化镁原料也可以选卤片，储存和使用方便不易潮解，尤其针对大规模生产，因为规模生产很难达到试验室的控制标准。

2.3 实验结果

现有研究表明，影响氯氧镁水泥力学性能的主要因素有原材料（氧化镁的活性含量）、氧化镁和氯化镁的摩尔比、氯化镁和水的摩尔比、养护时间及养护条件等。本文对氧化镁/氯化镁摩尔比和氯化镁溶液波美度两个因素对氯氧镁水泥强度的影响进行了实验研究。

2.3.1 氧化镁/氯化镁摩尔比

关于氧化镁和氯化镁的摩尔比对氯氧镁水泥力学性能的影响，本项目做了2组试验：

A 组：氯化镁溶液波美度为 25.0，摩尔比分别为 5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0，做 6 个批次，每个批次 4 个试块。

B组：氯化镁溶液波美度为27.0，摩尔比分别为6.5、7.0、7.5、8.0，做4个批次，每个批次4个试块。24h拆模，然后继续保水养护2d。试块养护条件为：温度：21.0℃；湿度：64%。试验结果见表1和表2。

表1 氧化镁/氯化镁摩尔比对氯氧镁水泥力学性能试验结果（波美度为25.0）Table 1 The influence of the mole ratio of magnesium chloride and Magnesium oxide（the Baum degree of magnesium chloride solution is 25.0）

（续）表1 氧化镁/氯化镁摩尔比对氯氧镁水泥力学性能试验结果（波美度为25.0）（Continue）Table 1 The influence of the mole ratio of magnesium chloride and Magnesium oxide（the Baum degree of magnesium chloride solution is 25.0）

表2 氧化镁/氯化镁摩尔比对氯氧镁水泥力学性能试验结果（波美度为27.0）Table 2 The influence of the mole ratio of magnesium chloride and Magnesium oxide（the Baum degree of magnesium chloride solution is 27.0）

2.3.2 氯化镁溶液波美度

在氯氧镁水泥的生产实践中，常采用氯化镁溶液的波美度来控制氯化镁和水的摩尔比，本试验也采用波美度这个指标来研究其对氯氧镁水泥力学性能的影响。本项目做了2组试验：

C组：氧化镁和氯化镁的摩尔比为6.0，氯化镁溶液波美度分别为24.0、25.0、26.0，做3个批次，每个批次4个试块。

D组：氧化镁和氯化镁的摩尔比为7.5，氯化镁溶液波美度分别为25.0、26.0、27.0，做3个批次，每个批次2个试块。

24h拆模，然后继续保水养护2d。试块养护条件为：温度：24.0℃；湿度：64%。试验结果见表3和表4。

表3 氯化镁波溶液波美度对氯氧镁水泥力学性能试验结果（氧化镁/氯化镁摩尔比为6.0）Table 3 The influence of Baum degree of magnesium chloride solution（the mole ratio of magnesium chloride and Magnesium oxide is 6.0）

表4 氯化镁波溶液波美度对氯氧镁水泥力学性能试验结果（氧化镁/氯化镁摩尔比为7.5）Table 4 The influence of Baum degree of magnesium chloride solution（the mole ratio of magnesium chloride and Magnesium oxide is 7.5）

2.4 软化试验

软化系数是反映氯氧镁水泥耐水性能的重要指标，这个参数的研究对氯氧镁水泥在我国南方多雨地区的推广使用具有重要意义。

泡水试验试块的氯化镁溶液波美度全部为27.0，氧化镁和氯化镁的摩尔比分别为6.5、7.0、7.5、8.0，做4个批次，每个批次6个试块（3个泡水3个未泡水）。

24h拆模，未泡水试块继续保水养护2d，泡水试块放入水中养护2d。养护条件为：温度：23.0℃；湿度：64%，试验结果见表5。

表5 试块3d强度的软化试验结果Table 5 Results of the immersion tests

3 试验结果分析

3.1 MgO/MgCl2摩尔比的影响

根据表1和表2中的试验结果，可以得到氯氧镁水泥的抗压和抗折强度随氧化镁/氯化镁摩尔比的变化关系曲线，见图1和图2。

由图1和图2可知：在室温20℃左右时，改变摩尔比对试块的强度值影响较为明显。氧化镁/氯化镁摩尔比在7.0左右时，氯氧镁水泥的抗压和抗折强度值都达到最大。这也和笔者调研过的山东济南、泰安等地的菱镁大棚骨架生产实践中的配比较为一致。

图1 抗压强度随氧化镁/氯化镁摩尔比的变化Fig.1 The curves of compression strength and mole ratio

图2 抗折强度随氧化镁/氯化镁摩尔比的变化Fig.2 The curves of bending strength and mole ratio

3.2 波美度的影响

根据表3和表4中的试验结果，可以得到氯氧镁水泥的抗压和抗折强度随氯化镁溶液波美度的变化关系曲线，见图3和图4。

由图3和图4可见：氯化镁溶液波美度对氯氧镁水泥强度的影响较小，提高氯化镁溶液的波美度可适当提高氯氧镁水泥的力学强度。但需指出，通过笔者的实践操作，发现当氧化镁/氯化镁摩尔比为7.0或更大时，氯化镁溶液的波美度不宜过高，否则将增加制品的成型难度，并且将影响氯氧镁水泥的水化反应。

图3 抗压强度随氯化镁溶液波美度的变化 Fig.3 The curves of compression strength and Baum degree

图4 抗折强度随氯化镁溶液波美度的变化Fig.4 The curves of bending strength and Baum degree

3.3 软化系数

根据表5中的泡水试验结果，可以得到氯氧镁水泥软化系数随氧化镁/氯化镁摩尔比的变化关系曲线，见图5。

由图5可知：在室温20℃左右时，当氧化镁/氯化镁摩尔比在7.0左右时，氯氧镁水泥软化系数也最大，说明这是氯氧镁水泥的抗水性能最为优越。

图5 软化系数随氧化镁/氯化镁摩尔比的变化Fig.5 the curves of softening coefficient and mole ratio

4 结论

本文主要从原料配比方面研究了其对氯氧镁水泥强度和软化系数的影响，得到如下主要结论：

（1）在室温20℃左右时，改变摩尔比对试块的强度值影响较为明显。氧化镁/氯化镁摩尔比在7.0左右时，氯氧镁水泥的抗压和抗折强度值都达到最大。

（2）氯化镁溶液波美度对氯氧镁水泥强度的影响较小，提高氯化镁溶液的波美度可适当提高氯氧镁水泥的力学强度。

（3）在室温20℃左右时，当氧化镁/氯化镁摩尔比在7.0左右时，氯氧镁水泥软化系数也最大，说明这是氯氧镁水泥的耐水性能最为优越。

综合上述结论可得：当氧化镁/氯化镁摩尔比为7.0时，氯氧镁水泥的力学性能和抗水性能最为优越。

［1］张兴福.几种因素对菱镁水泥性能的影响［J］.山东建材，1997，（1）：1-5

［2］李爱莲，栗正新. 摩尔比与添加剂对菱苦土制品强度的影响［J］.河南科技，2007，（6）：1044-1046.

［3］涂平涛.菱镁材料及制品标准的有关问题分析及商榷［J］.砖瓦，2005，（5）：97-99.

［4］张兴福.改性菱镁水泥制品的性能及其改善措施［J］.山东建材，2000，（1）：9-10.

［5］WB/T1012-2000， 菱镁复合材料农用大棚架［S］．北京：国家国内贸易局，2000．

［6］WB/T1019-2002，菱镁制品用轻烧氧化镁［S］．北京：中华人民共和国国家经济贸易委员会，2002．

［7］JC/T449-2008，镁质胶凝材料用原料［S］．重庆：重庆大学出版社，2008．

Experimental Study of Proportion of Magnesium Oxychloride Cement

XIAO Bin，QIU Zhan-hong，CHEN Ming-hui，MAO Tian-li，TU Guo-wei，ZHAO Xian-feng，LI Xiao-long，LIU Yu-rou，HUANG Dan-na
（School of Civil Engineering and Architecture,Taizhou University,Taizhou 318000,China）

Based on the results of compression and bending tests of fifty eight magnesium oxychloride cement test cubes, the influences of two factors on compression and bending strength have been analyzed which includes the mole ratio of magnesium oxide and magnesium chloride and baume degree of magnesium chloride solution. Coefficient of softing of magnesium oxychloride cement and its influence factor have been studied by water test of twenty four test cubes.The results show the strength and waterproof performance of magnesium oxychloride cement are best when the mole ratio of magnesium oxide and magnesium chloride is 7.0.This work is very significant to the application and dissemination of magnesium oxychloride cement bearing structural member in southern wetter areas in our country.

magnesium oxychloride cement;mole ratio;baume degree;coefficient of softing

周小莉）

U45

A

1672-3708（2012）03-0045-06

2011-10-11；

2012-02-23

台州市科技计划项目（100ky62）。

邱战洪（1977- ）男，河南驻马店人，博士，副教授，主要从事土木工程专业教学与研究工作。