原料配比对硫氧镁水泥力学性能、物相和微观形貌的影响

以盐湖提锂副产镁渣为原料,经洗涤煅烧制备活性MgO,并与七水硫酸镁混合制备硫氧镁水泥。研究了原料配比(活性MgO:MgSO₄:H₂O,摩尔比)对硫氧镁水泥试件凝结时间、安定性和抗压强度的影响,并利用XRD和SEM分析试件的物相组成和微观形貌。结果表明:固定H值,随着M值的增大,MOS浆体的凝结时间缩短,28 d的抗压强度先增加后降低,主要水化产物517相先增多后减少,晶体的微观形貌经历了由针丝状晶体—针丝状、短棒状晶体并存—凝胶状、针棒状晶体并存的转变过程;当M=9时,MOS浆体的安定性较差,主要水化产物逐渐变为Mg(OH)₂相;固定M值,随着H值的增大,MOS浆体的凝结时间延长,28 d的抗压强度先增加后降低,主要水化产物的种类没有发生明显的变化,当H≥26时,MOS浆体的安定性较差;得出较佳的M值范围为5~7,H值范围为20~24。     

碳化对加填料氯氧镁胶凝材料力学性能的影响

以添加不同掺量填料的氯氧镁水泥(MOC)试件为基体,在空气和碳化箱中分别养护至规定龄期,研究碳化对掺加填料MOC力学性能的影响,并与空气环境进行对比,运用XRD和SEM分析碳化后水化产物和微观结构的变化规律。结果表明,28 d龄期内,随着填料掺量的增加MOC试件碳化后的抗折强度均有所增加,碳化后的抗压强度均有提升,碳化过程反应生成了MgCO_3,不同碳化龄期的主要物相均为5Mg(OH)_2·MgCl_2·8H_2O(5相),而掺加填料不影响MOC的水化产物的组成。     

新型抗水氯氧镁水泥防渗渠在自然环境的水化产物、相转变规律及其对强度的影响

氯氧镁水泥(Magnesium oxychloride cement, MOC)具有快凝、早强、高强、防火和不腐蚀玻璃纤维等优点,非常适合于制作玻璃纤维增强薄壁制品,在农业灌溉工程中具有良好的应用前景。采用XRD和TOPAS分析了新型抗水氯氧镁水泥制成内蒙古防渗渠的物相组成,探讨了氯氧镁水泥制品在自然环境的水化产物与相转变规律、以及相组成对强度的影响。结果表明,在水分缺少的条件下,氯氧镁水泥的水化产物主要为5Mg(OH)_2·MgCl_2·8H_2O(5·1·8)和Mg(OH)_2;在水分充足的条件下,水化产物主要为Mg(OH)_2和5·1·8,碳化产物为碳化氯氧化镁Mg(OH)_2·MgCl_2·2MgCO_3·6H_2O(1·1·2·6)和水菱镁矿4MgCO_3·Mg(OH)_2·4H_2O(4·1·4)。水化产物对强度有促进作用,而碳化产物会降低强度。通过10年的工程环境考验,证明新型氯氧镁水泥制品在环境中能够保持主要强度相5·1·8的稳定性,具有良好的长期力学性能。     

碳化对加填料氯氧镁胶凝材料力学性能的影响

以添加不同掺量填料的氯氧镁水泥(MOC) 试件为基体,在空气和碳化箱中分别养护至规定龄期,研究碳化对掺加填料MOC力学性能的影响,并与空气环境进行对比,运用XRD和SEM分析碳化后水化产物和微观结构的变化规律。结果表明,28d龄期内,随着填料掺量的增加MOC试件碳化后的抗折强度均有所增加,碳化后的抗压强度均有提升,碳化过程反应生成了MgCO<sub>3</sub>,不同碳化龄期的主要物相均为5Mg(OH)<sub>2</sub>.MgCl<sub>2</sub>.8H<sub>2</sub>O(5.1.8),而掺加填料不影响MOC的水化产物的组成。     

外加剂对硫氧镁水泥的改性作用

通过对硫氧镁水泥材料进行改性,使其试块在空气中性质稳定,同时获得具有较高的抗压强度。为了对比外加剂对硫氧镁水泥试块抗水性能的影响,试块水养护和空气养护同时进行,并测试3 d、7 d、28 d龄期的抗压强度,试块空气养护28 d后转置入水中养护,取得水对硫氧镁水泥的软化影响(K)。对龄期为28 d样品进行扫描电子显微镜(SEM)微观形貌分析和X-射线衍射(XRD)物相分析。实验结果显示两种外加剂能够有效提高硫氧镁水泥材料的稳定性和抗压性能,同时对提高材料抗水性能有一定的效果。     

自然环境下氯氧镁水泥的长期水化产物及其相转变规律

为了研究氯氧镁水泥的长期耐久性机理,用XRD分析了我国实际使用12~16a的氯氧镁水泥材料的物相组成,探讨了氯氧镁水泥在自然环境下的长期水化产物与转变规律。结果表明,氯氧镁水泥的长期水化产物,在室内大气环境下主要是氯氧化镁5Mg(OH)2.MgCl2.8H2O(5.1.8)和氢氧化镁Mg(OH)2,在室外露天环境下主要是Mg(OH)2、5.1.8、碳化氯氧化镁[Mg(OH)2.MgCl2.2MgCO3.6H2O(1.1.2.6)]和水菱镁矿[4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O(4.1.4)]。在露天的使用环境中,没有经过改性、或者改性效果不佳的氯氧镁水泥材料中的主要水化产物5.1.8,同时发生了分解-碳化作用和碳化-分解作用,其初级分解产物是Mg(OH)2,初级碳化产物是1.1.2.6,终极碳化产物是4.1.4和MgCO3。氯氧镁水泥材料结构中大量形成4.1.4,是导致其耐久性失效的根本原因。     

摩尔配比和矿物掺合料对盐湖提锂镁渣制作磷酸钾镁水泥性能影响的研究

使用盐湖提锂镁渣和矿物掺合料,如粉煤灰、硅灰和矿渣等,与磷酸二氢钾反应,制作磷酸钾镁水泥(Magnesium Potassium Phosphate Cement,MKPC)。研究了MgO/KH₂PO₄摩尔配比(M/K)和矿物掺合料对MKPC凝结时间、抗压强度和水化放热速率的影响,并使用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和低真空扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)分析MKPC的水化产物。研究表明,M/K对MKPC抗压强度影响显著,最佳M/K为4~6。M/K为5时,MKPC在各龄期的抗压强度值均较高,28d抗压强度高达98MPa。掺加矿物掺合料会降低MKPC的抗压强度,当粉煤灰、硅灰和矿渣的掺量分别为水泥质量的20%,10%和20%时,28d抗压强度可以分别达到45.9MPa、33.3MPa和36.7MPa。凝结时间超过20min,能够满足快速修复的要求。在不考虑Mg₃B₂O₆的影响下,掺加矿物掺合料会延缓MKPC凝结时间和降低放热速率。     

利用盐湖常见元素的助烧结作用绿色制备氧化镁及磷酸镁水泥

低活性氧化镁是制备磷酸镁水泥(MPC)的关键原材料。现行低活性氧化镁的生产方式导致了制备MPC具有能耗高和成本高的缺点,不利于其推广应用。利用盐湖中常见元素如B,Na、K和Cl的助烧结作用,在≤1 200℃煅烧盐湖提锂镁渣、外掺B的轻烧镁粉和水氯镁石的热解产物制备低活性氧化镁。介绍了低活性氧化镁的粒径、比表面积、孔隙率、化学组成、矿物组成和形貌等物理特征,以及低活性氧化镁制备MPC的凝结时间、水化产物、微观结构、抗压强度、体积稳定性等凝结硬化性能,并分析了烧结温度对低活性氧化镁的理化性能及MPC的凝结硬化性能的影响。相比现有技术,利用盐湖共存元素的助烧结作用可将氧化镁的烧结温度由1 500～1 800℃降低到1 200℃以下,有利于实现低活性氧化镁及MPC的低能耗、低成本绿色制备,促进MPC的推广应用。     

氯氧镁水泥在特定水环境中的强度变化规律试验研究

为了研究氯氧镁水泥(MOC)试件分别在老卤、原卤、海水和淡水4种水环境中强度变化规律,本文以掺加一定量复合改性剂的MOC为基体,将其养护至28天后,分别置于老卤、原卤、海水和淡水中浸泡一定期龄,分析其在4种特定水环境中的强度变化规律。实验结果表明,MOC试件在4种特定水环境中抗压强度变化规律不同。相较于空气中养护,MOC在老卤、原卤、海水和淡水浸泡下,抗压强度逐渐降低,其抗压强度降低程度为老卤<原卤<海水<淡水。经4种特定水环境浸泡后,MOC抗压强度保留相在老卤中最高,其强度保留相高达95.60%,证明MOC试件在老卤中具有较好的抗盐卤腐蚀性能。     

氧化铝粉对微孔方镁石—镁铝尖晶石耐火骨料显微结构和性能的影响

以盐湖轻烧MgO粉和煅烧Al2O3粉为原料制备了4组微孔方镁石－镁铝尖晶石耐火骨料(镁铝尖晶石5 wt.%~20 wt.%),并采用XRD、SEM和压汞仪等研究了煅烧Al2O3粉添加量(3.7 wt.%,7.7 wt.%,12.1 wt.%和16.8 wt%)对其显微结构和性能的影响。煅烧Al2O3粉在骨料内部形成多孔状镁铝尖晶石颗粒,增加其添加量,可增大微孔骨料的显气孔率,降低体积密度。尽管多孔状镁铝尖晶石微颗粒与MgO微颗粒间存在微裂纹,降低了耐火骨料的抗折强度,但该多孔镁铝尖晶石微颗粒能够诱导微孔骨料中微裂纹产生偏转和裂纹分支,在经受热震冲击时,能改善微孔骨料的热震稳定性。当煅烧Al2O3粉的添加量为7.7wt.%时,微孔方镁石－镁铝尖晶石耐火骨料拥有最佳的综合性能,其体积密度为3.23 g/cm3,中位孔径为386.1 nm,抗折强度为45.2 MPa,800 °C导热系数为10.5 W/(m·K),热震后抗折强度保持率最高(97.0%)。     

硫酸镁对硼酸介稳区性质的影响

通过浊度法测定10℃～45℃范围内MgSO4-H3BO3-H2O体系中硼酸的溶解度及介稳区宽度,得到硼酸的成核方程,并计算其表观成核级数。实验结果表明,硫酸镁的存在降低了硼酸的溶解度;随着硫酸镁浓度的升高,硼酸的介稳区宽度先变宽后变窄;硫酸镁的加入使硼酸的表观成核级数增加。     

白云石镁水泥材料的初步研究

以活性较高的苛性白云石粉和氯化镁溶液制备白云石镁水泥材料。研究氧化镁、氯化镁和水不同配比条件下对白云石镁水泥材料的抗压强度、相组成以及形貌的影响。在所研究的配比条件下,以氧化镁、氯化镁和水摩尔比为3.38∶1.00∶16.86和3.24∶1.00∶16.26配比的镁水泥样块强度较高,结构致密,水化物胶凝相稳定;氯化镁加入量较低,水的加入量较高会使镁水泥试块强度不高;氯化镁加入量较高,水的加入量较低会使镁水泥试块吸潮返卤现象严重,导致强度逐渐下降。     

氯氧镁水泥混凝土路面性能试验研究

氯氧镁水泥混凝土是由轻烧氧化镁、氯化镁溶液和一些砂石反应生成的一种气硬性胶凝材料。利用镁水泥混凝土修筑示范路面,通过回弹仪、X-Ray 衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)检测路面的抗压强度、相组成和微观结构。结果表明：修筑示范路面早期抗压强度增加很快,三天就能通车,后期基本保持稳定。修筑路面的主要相组成为5.1.8相,不随路面使用时间的延长而变化且其具有针状结构。     

花岗岩残积土开挖边坡的工程特性

为研究开挖效应对花岗岩残积土工程特性的影响,进行压缩性和抗剪强度试验,研究应力卸荷、饱和软化、失水干缩的影响以及注浆加固效果,然后从几何微结构及其损伤角度,研究其开挖边坡滑动的微观机理,主要结果有:边坡开挖后,随着临空面的形成和暴露,失水干缩、应力卸荷及饱和软化等开挖效应将导致土体弱化,而且当它们共同作用时,弱化效应叠加;对花岗岩残积土注水泥浆,可修复并增强土体的微结构,减弱开挖效应;提出的微结构几何模型,基本反映了花岗岩残积土的微观特征,可较好地解释开挖效应,揭示开挖边坡的滑动破坏机理。研究成果可为花岗岩残积土开挖边坡防护的设计、施工及新技术研究提供概念上指导和参考。     

控制合成纤维状碱式硫酸镁晶须的研究

以硫酸镁和氢氧化钠为原料,通过水热法合成了碱式硫酸镁晶须5Mg(OH)2.MgSO4.2H2O(简称512MOS)。考察了前驱体制备方法、反应时间、反应温度以及形貌控制剂EDTA对碱式硫酸镁晶须形貌的影响,得出了较佳合成条件。研究结果表明,以固体氢氧化钠制备前驱体,在较低的温度下进行水热反应,可以获得形貌较好的晶须。添加EDTA可以改善晶须形貌,减少扇形晶须的出现。在较佳条件下制备的碱式硫酸镁晶须平均长度约40μm,平均直径约0.4μm,长径比达到100左右。XRD和化学分析显示产物组成为512MOS。SEM照片显示产物形貌为单根纤维状,表面光滑,有柔性弯曲现象。