硫氧镁水泥是由活性氧化镁与硫酸镁溶液形成的气硬性镁质胶凝材料,有着良好的性能特点,如质轻、优异的耐火性能、低导热性。被广泛用于生产轻质保温板材、绝缘材料、耐火材料等。相对于氯氧镁水泥相而言,硫氧镁水泥的研究较少。主要是与氯氧镁水泥相比,硫氧镁水泥力学强度较低。但硫氧镁水泥与氯氧镁水泥相比其优点也很明显,例如:吸潮返卤现象较轻、抗温性能高、对钢筋腐蚀性能低。本文对硫氧镁水泥的力学性能和耐水性能进行了全面的研究。首先针对硫氧镁水泥基本组成,通过控制水硫比,氧硫比,柠檬酸三个基础变量,展开单因素试验研究,以确定三个变量的最佳值以及最佳变量范围,最后通过正交试验,以抗压强度为考核指标,得出最佳配合比为水硫比:氧硫比:柠檬酸=1.8:0.9:1.2。在上述基本配比的基础上分别加入三种矿物掺合料,研究粉煤灰、矿粉、硅灰对硫氧镁水泥性能的影响。在满足强度要求的基础上,测试其耐水性,确定三种矿物掺合料的用量范围。
据此开展正交试验,最佳实验结果表明:三种掺合料对硫氧镁水泥性能都有改善作用,正交试验发现复掺比单掺效果更好,最佳的掺量配比为粉煤灰:矿粉:硅灰=15%:10%:10%。此时硫氧镁水泥28d抗压强度最高,可以达到65.7MPa,耐水软化系数也可以达到0.94。在基本配比的基础上分别加入三种外加剂柠檬酸三钠、蔗糖、水玻璃,开展单掺外加剂对硫氧镁水泥性能的影响研究。在满足强度要求的基础上,测试其耐水性,确定三种外加剂的用量范围。据此开展正交试验,最佳实验结果表明:三种外加剂对硫氧镁水泥性能都有改善作用,正交试验发现复掺比单掺效果更好,最佳的掺量配比为柠檬酸三钠:蔗糖:水玻璃=1%:1.5%:1%。此时硫氧镁水泥28d抗压强度最高,可以达到63.5MPa,耐水软化系数为0.95。最后在宏观研究的基础上,对硫氧镁水泥的微观组成形貌和组成物相进行了研究。通过SEM和XRD对3d龄期的硫氧镁水泥净浆试样进行分析,表明掺柠檬酸可以促进硫氧镁凝胶相的生成。掺矿物掺合料可以观察到5· · 相的存在,掺外加剂可以观察到3 ·1·8相的存在。这些是硫氧镁水泥早期水化过程形成较高强度的主要支撑。
