硫氧镁胶凝材料(Magnesium Oxysulfate Cementitious Material)具有质轻、快凝、早强、体积稳定性好、耐火、保温隔热、抗碳化和对钢筋无锈蚀等优点。相对于氯氧镁水泥而言硫氧镁水泥的研究较少,主要是传统的硫氧镁水泥存在强度低、耐水性差等缺点,限制了其在土木行业的研究和应用。
轻烧氧化镁、七水硫酸镁和粉煤灰为主要原材料,通过外加剂技术对传统的硫氧镁水泥进行改性,制备出强度高、耐水性好的复合改性硫氧镁水泥,并研究了该水泥的抗压强度、耐水性能、凝结时间、物相组成及在墙体板材中的应用技术。
首先在常温条件下进行硫氧镁胶凝材料的基本配比试验,对其抗压强度进行测试寻找出固液比、硫酸镁波美度、粉煤灰掺量的用量范围;其次,从正交设计试验着手,研究了硫氧镁胶凝材料最佳配比及各组成成分影响抗压强度的顺序;然后,在最佳配比的基础上研究了复合外加剂对硫氧镁水泥凝结时间、抗压强度和耐水性能的影响规律,并采用XRD和SEM进一步分析复合改性硫氧镁水泥的新物相及微观形貌;最后,以复合改性硫氧镁水泥为胶凝材料制备轻质隔墙板,研究了其制备工艺及各项基本性能。原料基本配比对硫氧镁水泥抗压强度的试验研究。
结果表明,基本配比的不同对抗压强度影响较大,当配比不合理时,其抗压强度较低且试块出现裂纹等现象。通过单因素试验和正交优化试验得出固液比1.2、硫酸镁波美度30Be°、粉煤灰掺量30%、柠檬酸1.25%时为最佳基准配比,其试验配比下得到硫氧镁水泥的抗压强度高、耐水性能好及凝结时间满足普通硅酸盐凝结时间要求。改性剂对硫氧镁水泥的抗压强度、凝结时间及耐水性能的试验。结果表明,不同外加剂的作用效果不同,柠檬酸作为改性剂可改善硫氧镁水泥的强度,草酸作为改性剂缩短硫氧镁水泥的凝结时间;然后对单一改性剂进行复合,根据理论研究和试验结果得出复合酸总掺量取2%,草酸与柠檬酸以1:3(质量比)对硫氧镁水泥进行改性时硫氧镁水泥试块28d抗压强度值达到72.5MPa左右,是未改性剂硫氧镁水泥强度值的2倍多,是单一改性硫氧镁水泥最高强度值的1.5倍,凝结时间居中满足普通硅酸盐水泥的要求,无泛霜现象且软化系数在0.95以上,并通过XRD和SEM分析得出复合改性硫氧镁水泥有新物相形成,该物相主要为5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O(5·1·7相),新物相的形成是硫氧镁水泥抗压强度和耐水性能提高的主要原因之一。轻质隔墙板的制备工艺及各项基本性能的试验。结果表明,以复合改性硫酸镁水泥为胶凝材料,EPS聚苯颗粒为填充材料,玻璃纤维网布为增强材料,加入动物蛋白发泡剂进行发泡,经过配料、混合之后,制备成容重为416kg/m3的轻质隔墙板材,其各项性能指标及测试分析满足GB/T23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》的要求。
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