复合型镁质胶凝材料及其应用的研究

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1、中南大学博士学位论文复合型镁质胶凝材料及其应用的研究姓名：蒋述兴申请学位级别：博士专业：矿物加工工程指导教师：黄圣生2002.12.1摘要为了利用我国丰富的白云石矿资源生产镁质胶凝材料，将苛性白云石与菱苦土按一定比例混合构成复合型镁质胶凝材料，以提高苛性白云石中活性氧化镁的含量，使其力学性能达到有关使用要求，从而使苛性白云石镁质胶凝材料得到大量成功的利用，为此，本论文以广西临桂县白云石矿石为主要原料，对复合型镁质胶凝材料的制造和应用展开了下列内容的研究:(1)对广西临桂县白云石矿石矿物学及其主要工艺性质进行

2、了研究，并给出了将苛性白云石镁质胶凝材料与菱苦土按适当比例混合后构成复合型镁质胶凝材料的理论依据。研究结果表明，临桂县白云石为晶质致密的结构，其中的化学成分接近白云石的理组成，在750780℃条件下经过适当时间锻烧后可以成为含活性氧化镁27%(质量分数)左右的苛性白云石，是用于生产苛性白云石镁质胶凝材料的较好原料;首次从碳酸盐离解热力学及动力学理论出发，并结合白云石的烧失量和离解率的研究结果，分析计算了不同粒度的块状白云石在不同温度下完全离解所需要的锻烧时间，对于指导苛性白云石镁质胶凝材料的生产具有实际意义

3、;研究还发现苛性白云石镁质胶凝材料、菱苦土分别与氯化镁溶液调和后，二者具有伺的水化历程，均能生成具有很高强度的Mg3(0H)5C1.4H20(简称为5相)。(2)研制出了一种复合型镁质胶凝材料，并对苛性白云石镁质胶凝材料、复合型镁质胶凝材料及其锯屑镁质混凝土的力学性能进行了大量的研究。果证明，用M9C12溶液作调和剂时，单一的苛性白云石镁质胶凝材料的标准稠度净及其锯屑镁质混凝土的力学性能难以达到有关使用标准。将复合型镁质胶凝材料与一定浓度的氯化镁溶液调和成的复合型镁质水泥，其24h标准稠度净浆的抗折强度可达

4、6.7-9.3MPa,3d的净浆抗压强度可达68.2-74.8MPa;采用复合型镁质水泥作胶结料，锯木屑作填料构成的复合型镁质胶凝材料锯屑镁质混凝土，其28d的立方体抗压强度可达20.4-25.1Mpa。这些力学性能指标均达到和超过WB3-82使用标准。小型试验和扩大试验结t'!d,ia明，将苛性白云石镁质胶凝材料与菱苦土构成复合型镁质胶凝材料是可行的。了(3)研究了复合型镁质胶凝材料的力学性能与其粒度的关系，在一定程度上增加复合型镁质胶凝材料的细度，能够增加复合型镁质水泥的强度。当复合型镁质胶凝材料的粒度

5、由<0.091mm降至<0.043mm，复合型镁质胶凝材料标准稠度的净浆抗折强度可提高6.6MPa，抗压强度可增加49.2MPao(4)对复合型镁质胶凝材料与氯化镁溶液调和成的MgO-MgCl2-H20体系的水化反应热力学、水化动力学及其水化相和水化相的显微特征进行了研究。化反应热力学研究证明Mg3(0H)50"4H20和Mg2(01-1)3C1·4H20(简称为3相的形成不是由Mg0先水化成Mg(OH)2之后，再由Mg(OI-1):与Mgcl:的水溶液反应生成，而是由Mg0或Mg0溶解出的Mgt+离子直接

6、与MgCI:的水溶液反应生成的;X射线衍射粉晶分析和红外光谱分析证明，当按照Mg0/MgCI:的摩尔比值等于5，用Mgc12溶液调和复合型镁质胶凝材料的水化相为M启3(0H)50.4H20，其显微特征具有针棒状晶体和以大量的凝胶体为主的形貌，提出这种凝胶体是复合型镁质胶凝材料硬化体具有很高强度的来源;水化动力学研究证明，在水化加速期由自动催化反应控制，而衰减期由扩散过程控制。升高水化体系的温度可使加速期反应阻力降低，衰减期反应阻力增加。自动催化反应的速度远大于扩散过程的速度，温度的升高对催化反应有加速作用，

7、对扩散过程起减速作甩，较高温度的加速期和较低温度的衰减期有利于加速该胶凝体系的水化过程。丫(5)对纤维增强的复合型镁质胶凝材料及其轻质混凝土的力学性能和应用进行了较深入的研究。用玻璃纤维网格布增强复合型镁质水泥，其28d的抗折强度达47.8MPa，抗压弓达81.9MPa。在此基础上，用复合型镁质水泥及玻璃纤维网格布制成轻质高强的屋面波纹瓦，其横向抗折力为2753N，纵向抗折力可达1046N.符合GB/T7019-97标准;用短切玻璃纤维与竹筋同时增强复合型镁质胶凝材料锯屑镁质混凝土，与单用竹筋增强相比，其抗

8、折强度提高2.7MPa，抗压强度提高2.5MPao采用这种增强的锯屑镁质混凝土研制成的机电设备包装箱底楞木型材，其强度安全系数等各项指标均满足WB3-82标准的技术要求;将复合型镁质胶凝材料锯屑镁质混凝土用竹筋增强后，可生产出轻质高强的隔墙条板，其面密度可控制在60kg/m2以下，抗压强度可达到9.3MPa，空气隔声指数为39dB,符合JG/T3029-95标准。、(6)对膨胀珍珠岩镁质混凝土的最佳原料配合比、硬