第３６卷第６期 ２０１７年６月 硅 酸 盐 通 报 Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．６ ＢＵＬＬＥＴＩＮ ０Ｆ ＴＨＥ ＣＨＩＮＥＳＥ ＣＥＲＡＭＩＣ ＳＯＣＩＥＴＹ Ｊｕｎｅ，２０１７ 玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥制备工艺研究 邢赛男 ，吴成友 ，陈柏昆 ，蒋宁山 ，张吾渝 ，余红发 （１．青海大学土木工程学院，西宁８１００１６；２．南京航空航天大学土木工程系，南京２１００１６） 摘要：以玻璃纤维为增强材料，木屑为轻质骨料，碱式硫酸镁水泥为胶凝材料制备了复合板材。研究了水泥的氧化 镁活性、摩尔比、水灰比、外加剂掺量、养护温度、玻璃纤维层数对复合板材不同龄期下的抗折强度和抗压强度的影 响。研究结果表明，采用ａ—ＭｇＯ／ＭｇＳＯ 摩尔比为６．０，水灰比为０．３５，木屑掺量为２０％，玻璃纤维层数为３时可制 备出抗压强度为３５．８９ ＭＰａ，抗折强度为１５．６ ＭＰａ的复合板材。采用高温养护，可提高复合板材的早期强度。采 用ＸＲＤ、ＳＥＭ分析了外加剂和养护工艺对水化相组成和形貌的影响。 关键词：玻璃纤维；复合板材；碱式硫酸镁水泥；抗折强度 中图分类号：ＴＱ１７２．１＋１ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｔＯ０１－１６２５（２０１７）０６—２０７２－０７ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｂａｓｉｃ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｓｕｌｆａｔｅ Ｃｅｍｅｎｔ ＸＩＮＧ Ｓａｉ．，ｚｎｎ ，１ＶＵ Ｃｈｅｎｇ．ｙｏｕ ，ＣＨＥＮ Ｂｏ—ｋｕｎ ，ＪＩＡＮＧ Ｎｉｎｇ．ｓｈａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｗｕ．ｙｕ ，ＹＵ Ｈｏｎｇ－ｆａ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒｓ ａｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓａｗ ｄｕｓｔ ａｓ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ａｎｄ ｂａｓｉｃ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ ａｓ ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ，ｔｈｅ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ，ｔｈｅ ｗａｔｅｒ—ｃｅｍｅｎｔ ｒａｔｉｏ，ｔｈｅ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ｄｏｓａｇｅ，ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｌａｙｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｇｅｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａ—ＭｇＯ／ＭｇＳＯ４ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｉｓ ６．０， ｔｈｅ ｗａｔｅｒ／ｃｅｍｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｉｓ ０．３５，ｔｈｅ ｗｏｏｄ ｐｏｗｄｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ２０％ａｎｄ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｎｕｍｂｅｒ ｉｓ ３，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｕｐ ｔｏ ３５．８９ ＭＰａ，ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ １ ５．６ ＭＰａ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｂｙ ｕｈｉｌｉｚｉｎｇ ｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｕｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈｙｄｒａｔｅｄ ｐｈａｓｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＸＲＤ ａｎｄ ＳＥＭ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ；ｂａｓｉｃ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ；ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 引 言 青海镁资源丰富，有充足的能源和可利用的独特自然条件ｎ］。青海钾肥生产１ ｔ氯化钾约副产８～１０ ｔ 镁盐，大量的镁盐直接排放不但造成资源浪费，也给环境带来不利影响，形成了所谓的“镁害” 。最大限度 基金项目：国家自然科学基金（Ｕ１４０７１０，５１６６２０３５）；青海省自然科学基金（２０１５一ＺＪ－９３７Ｑ）；青海大学中青年基金（２０１４一ＱＧＹ－１）；教育部春 晖计划项目（Ｚ２０１５０４１） 作者简介：邢赛男（１９９２一），女，硕士研究生．主要从事新型镁质胶凝材料方面的研究． 通讯作者：吴成友，副教授． 第６期 邢赛男等：玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥制备工艺研究 ２０７３ 地解决与钾共生的镁资源利用问题，已成为实现盐湖资源可持续发展的重大科技问题。其中开发镁质胶凝 材料将是解决盐湖镁资源大宗利用问题的有效途径 Ｊ。 玻璃纤维增强镁水泥（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｍａｇｎｅｓｉａ Ｃｅｍｅｎｔ，ＧＲＭＣ）是一种以镁水泥为主要胶凝材 料，以玻璃纤维为增强材料的新型复合材料 ｊ。ＧＲＭＣ兼有无机材料和有机材料的特点：既有强度又有韧 性，在外观上几乎可以惟妙惟肖地仿制任何木材的纹理；其环保、防火特性在目前普通建材中表现最为优异， 而且材料本身具有防腐、防蛀等优点。目前，ＧＲＭＣ所使用的镁水泥主要为氯氧镁水泥（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｏｘｙｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｃｅｍｅｎｔ，ＭＯＣ）。ＭＯＣ具有早强、高强、耐磨、耐火、耐腐蚀、粘结力强等优点。ＭＯＣ的水化相组 成决定了它具有非常明显的抗水性差、钢筋锈蚀严重、易吸潮返卤和变形大等耐久性差的缺点，其长期耐久 性问题一度成为氯氧镁水泥制品行业存在的关键技术问题＿５ 。 碱式硫酸镁水泥（Ｂａｓｉｃ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｓｕｌｆａｔｅ Ｃｅｍｅｎｔ，ＢＭＳ）是继氯氧镁水泥、硫氧镁水泥之后，发展起来的 一种新型镁质胶凝材料 。与氯氧镁水泥相比，其优点主要有：（１）对高温不敏感，特别适用于要求抗高温 的预制构件；（２）对钢筋的锈蚀程度较低；（３）抗水性能好；（４）不易吸潮返卤 Ｊ。从基本原料的角度来说， 碱式硫酸镁水泥与传统硫氧镁水泥均属于ＭｇＯ．ＭｇＳＯ ．Ｈ Ｏ三元胶凝体系，只是由于加入合适的改性剂改 变了其主要的水化强度相，使其具有高强、耐水等优点。通过之前的研究 ，确定了碱式硫酸镁水泥的主 要强度相为晶须状的５Ｍｇ（ＯＨ） ・ＭｇＳＯ ・７Ｈ：Ｏ（５１７相）。目前，国内外对于玻璃纤维增强碱式硫酸镁水 泥复合板材的报道较少，因此本文将以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料来制备ＧＲＭＣ，并研究各工艺参数对其基 本力学性能的影响，将为菱镁行业发展该类型的制品提供相关理论指导。 ２ 实 验 ２．１原材料 （１）轻烧氧化镁粉 轻烧氧化镁粉为为辽宁大石桥生产，其化学组成见表１。由于轻烧氧化镁粉的存放时间不同，其活性氧 化（ａ．ＭｇＯ）的含量按照快速水合法测定 ¨分别为６３％（存放时间为１个月），５０％（存放时间为３个月）， ４５％（存放时间为ｌ２个月）。 表１轻烧氧化镁粉的化学组成 Ｔａｂ．１ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｂｕｒｎｅｄ ｍａｇｎｅｓｉａ ｐｏｗｄｅｒ （２）硫酸镁：为分析纯ＭｇＳＯ ・７Ｈ：Ｏ片状晶体，天津科密欧化工有限公司生产。 （３）玻璃纤维：中碱玻璃纤维网格布。 （４）木屑：杨木屑，细度不低于２Ｏ目。 （５）外加齐０：自制复合外加齐０。 ２．２板材制备 目前，镁水泥多采用氯化镁或硫酸镁溶液拌合轻烧粉进行制备。为了使碱式硫酸镁水泥可以更好地推 广使用，本文采用直接球磨法制备碱式硫酸镁水泥粉料，即将轻烧粉、硫酸镁、外加剂按照一定配合比混合球 磨５～１０ ｍｉｎ至１８０ ｍ的方孔筛的筛余量低于１０％。 板材制备，将碱式硫酸镁水泥粉料、木屑和水按照一定比例（本文采用水合法测定氧化镁活性，摩尔 比 的选择为５—１Ｏ，水灰比选择范围为０．３５—０．４５）混合搅拌均匀后形成料浆。将料浆分层加入４０ ｍｍ ×４０ ｍｍ×１６０ ｍｍ的模具，并铺设玻璃纤维网格布，网格布距离试件下表面的距离为（５±０．３）ｍｍ。 ２．３实验方法 将成型好的试件置于温度为（２０±３）℃，相对湿度为３０％±５％的室内环境中养护１ ｄ后拆模。然后分 ２０７４ 试验与技术 硅酸盐通报 第３６卷 别置于室内（２０ ｃＩ＝），烘箱（５０℃和８０ ｏＣ）下继续养护不同龄期。其中在５０ ｏＣ和８０℃养护的试件，７ ｄ后取 一 、嗣强Ⅱａ ｌｓ一璺 山 出并继续在室内养护至龄期为２８ ｄ。测试不同龄期下的抗折强度和抗压强度。试件进行力学性能测试后， 利用ｘ射线衍射仪（ＸＨｅｒｔ ｐｒｏ）分析不同水龄期的水化相组成，利用扫描电子显微镜（ＪＳＭ－６３００）分析其微观 ２ Ｏ ８ ６ ４ ２ Ｏ 形貌。 ３结果与讨论 ３．１摩尔比、水灰比和氧化镁活性的影响 考虑到，碱式硫酸镁水泥在常温下水化的主要强度相为５１７相，生成每摩尔此强度相中需要消耗原料中 ａ．ＭｇＯ与ＭｇＳＯ 的摩尔比为５，因此本试验选择的摩尔比至少为５。从图１可以看出，随着摩尔比的增加，板 材抗折强度和抗压强度呈现先增加后减小的趋势，当摩尔配比为６～８时整体的强度最高。例如摩尔配比为 ６时，２８ ｄ的抗折强度为１１．０ ＭＰａ，相比摩尔配比为５和ｌ０时的８．５ ＭＰａ和９．２ ＭＰａ分别提高了２９．４１％和 １９．５６％。当ａ．ＭｇＯ／ＭｇＳＯ 较小时，即当ａ．ＭｇＯ含量较低时，水泥水化过程中的孔隙溶液中ＯＨ一和固相中 ａ．ＭｇＯ水化层含量较少，导致强度相５ １７相生成缓慢，因此导致其早期强度较低。而当ａ－ＭｇＯ含量较高时， 生成５１７相后剩余的ａ．ＭｇＯ水化成强度较低的Ｍｇ（ＯＨ） ，即单位体积的板材中５１７相含量较少，因此强度 也会明显降低。因此，建议在制备板材时选择摩尔配比应在６～８之间。但从图２，可以看出随着ａ—ＭｇＯ／ 日 重 ８鲁 Ｉｓｓ 昔０Ｕ ＭｇｓＯ４的增加，板材的表观密度增大，因此选择摩尔配比为６时，可制备出更加轻质高强的复合板材。 ∞驺∞ ｍ Ｏ Ｍ５ Ｍ６ Ｍ７ Ｍ８ Ｍ９ Ｍｌ０ Ｍ５ Ｍ６ Ｍ７ Ｍ８ Ｍ９ Ｍ１０ ＭｇＯ／ＭｇＳＯ４ ｍｏｌｅ ｒａｔｉｏ ＭｇＯ／ＭｇＳＯ４ ｍｏｌｅ ｒａｔｉｏ 图１摩尔比对复合板材抗折强度和抗压强度的影响（不加玻璃纤维，水灰比为０．３５）（ａ）抗折强度；（ｂ）抗压强度 Ｆｉｇ．１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ （ｎｏ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ，ｗａｔｅｒ ｃｅｍｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｉｓ ０．３５） 从图３可以看出，在０．３０～０．４５随着水灰比的增 加，板材的强度（尤其是早期强度）先增加后减小的趋 舍 势。原因是当水灰比较小时，浆体显得松散，降低了骨 料与镁水泥之间的粘结力，而当水灰比较大时，水泥硬 化后孔隙率增加，使得板材整体强度下降。此外，图３ 还可以看出，随着养护龄期的增加，因水灰比增大所引 起的强度降低的趋势明显减弱。例如当水灰比为０．３５ 和０．４５的板材在３ ｄ时抗压强度和抗折强度分别相 差１４．５％和１７．０％，而２８ ｄ时分别相差仅１０．Ｏ％和 薹 ｌ 导 １３．７％。因此，才采用低水灰比时可使板材早期强度 ． 图２摩尔比下板材密度的变化 Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏａｒｄ ｕｒｌｄｅｒ ｔｈｅ ｍｏｌｅ ｒａｔｉｏ 较高，而适当增大水灰比，可降低一定的原材料成本而 又不过分降低其后期强度。 轻烧粉在存放过程中，其ａ—ＭｇＯ的含量往往随着存放时间的延长而不断降低，这必然导致板材性能的 改变。从图４可以看出，随着ａ—ＭｇＯ含量的降低，其早期强度和后期抗折强度均呈现降低的趋势。从其水 第６期 邢赛男等：玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥制备工艺研究 对 、冉 口 丑∞一耋 ａｌ ５ ２ ９ 对 暑Ｉｌｉ 基扫曲一蛩恐 ２Ｏ７５ Ｏ 化放热速率来看（图５），随着氧化镁活性的降低，其诱导期明显延长，即水化速率降低。其主要的原因在于， 轻烧粉在存放过程中，表面与空气中的水蒸气或者二氧化碳发生反应，生成氢氧化镁或者碳酸镁相，包覆在 ａ—ＭｇＯ表面，延缓了水化。因此，建议厂家在制备碱式硫酸镁水泥制品时，其轻烧粉最好不要大量积压，应根 据其生产规模适量采购。 ６ ３ Ｗａｔｅｒ ｃｅｒｎｅｎｔ ｒａｔｉｏ 图３水灰比对复合板材抗折强度和抗压强度的影响（玻璃纤维３层，摩尔比６．０，木屑掺量为２０％） Ｆｉｇ．３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｅｍｅｎｔｉｏ ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｅ ｂｏａｒｄ ＾Ｉｌ ，ｆ ｈ ｏｆ ｔ盘跏ｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｌ２ ８｝Ｉ ｔ时鲁毳 ｒａｔ目譬 ＾１窃２咖０ｕ 甜山（３ ｌａｙｅｒｓ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ，ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ６．０，ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｓａｗｄｕｓｔ ｍｉｘｅｄ ｗｉｔｈ ２０％） ４５ ５Ｏ ６３ Ｔｉｍｅ／ｈ Ａｃｔｉｖｅ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｃｏｎｔｅｎ￣Ａ 图４氧化镁活性对复合板材抗折强度的影响 Ｆｉｇ．４ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ 图５ 氧化镁活性对板材水化放热速率的影响 Ｆｉｇ．５ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ ｂｏａｒｄ ３．２外加剂掺量的影响 Ａｄｄｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｅｎｔ／％ Ａｄｄｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｅｎＶ％ 图６外加剂掺量对复合板材强度的影响 Ｆｉｇ．６ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ 图６为外加剂掺量对复合板材强度的影响。可以看出，外加剂的添加对复合板材的强度影响非常大。 ２０７６ 试验 技术 第３６卷 在不加外加剂时，其抗折强度和抗压强度分别仪为７．８４ ＭＰａ和１７．３５ ＭＰａ，而加入０．３３％的外加剂时，增长 为ｌ７．９９５ ＭＰａ和３６．５ ＭＰａ，分别提高ｒ １３０％和ｌ １０％。从水化后的微观形貌来看（图７），不加外加剂时， 其主要的水化相为片状Ｍｇ（ＯＨ） 晶体，而加入０．３３％的外加剂时，其主要的水化相晶须状的５１７相。高强 的５１７相的生成，是导致碱式硫酸镁水泥制品和传统硫氧镁水泥（不含外加剂）制品强度增高的主要原因。 从图６可以看出，当外加剂增加到一定程度（０．３３％）时，其强度有所降低。而在试验过程中发现，外加剂的 加入具有明显的缓凝作用，添加１．０％时，其板材凶强度增长慢而无法正常脱模。可见，外加剂对镁水泥中 ａ．ＭｇＯ的水化具有一定的抑制作用，掺加量越多，抑制作用越明显，必然导致其强度相的生成缓慢。因此外 加剂并不是越多越好，本实验中以外加剂掺量为０．３３％时最佳。 ７外加剂对碱式硫酸镁水泥微观形貌的影响（ａ）、（Ｉ】）为不添ｈＨ￣ｔ－Ｄｌｉ剂； （ｃ・）、（ｄ）为添加０．３３％￣ｂＤＨＴｆ，］的碱式硫酸镁水泥 Ｆｉｇ．７ Ｅｆｆｅｃｔ ｔ）ｆ ａ（ｈｎｉｘｔｕｌ ｅｓ【ｌＩ１ Ｉｌｌｉ（、ｒｏｓｔｒｔｌ（‘ｔｕ ｏｆ ｔ’￣ｌｌｌｆ＇ｎｔ ｂａｓｉｃ ｌｌｌａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ（ａ）．（ｈ）ｗｉｔｈｏｕｔ ａｄｄｉｎｇ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ； （（・），（ｔ｛）ａｓ ｔｈｅ ｌｉａｓｉ（・ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ（＇ｅｌｌｌｌ？ｌｌｔ ａ（ｈｎｉｘｔｕｒｅ ａｄｄｅｄ ０．３３％ ３．３玻璃纤维网格布层数的影响 图８为网格布层数对复合板材强度的影响，可以看出，随着网格布层数的增强，其抗折强度明显增加。 网格布层数分别为ｌ，２，３层时，其２８ ｄ的抗折强度分别提高９．８％，２０．８％和４５．４％。其原因是，板材受弯 时，底面受拉，而上层受压，底面铺设的网格布层数越多，底面抗拉强度越高，其整体的抗折强度越高。从图 ８（ｂ）可以看出，网格布的铺设对板材的抗压强度几乎没有影响。网格布层数从０增加到３时，其２８ ｄ的压 折比由３．３９降低至２．３５，因此其板材的韧性增加明显。 ８ 网格层数对复合板材强度的影响 Ｆｉｇ．８ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｇｒｉｔｌ ｎｕｎｌｂｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓｌｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａＭ 表２为三种镁水泥所制备的复合板材的强度对比情况。可以看出，碱式硫酸镁水泥复合板材的强度最 高，甚至超过氯氧镁水泥的强度，其抗折强度和抗压强度比氯氧镁水泥强度分别高出１４％和１２％。且考虑 到，碱式硫酸镁水泥不含氯离子，不易吸潮返卤，因此以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料制备镁水泥复合板材将 具有广泛的发展前景。 第６期 邢赛男等：玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥制备工艺研究 时基毳ｑ ｌｓ Ｉ｜Ｉｘ。 表２不同玻璃纤维增强复合板材性能比较 Ｔａｂ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ 注：所有镁水泥所采用的水灰比均为０．３５，玻璃纤维层数均为３层，犀尔比均为６．０，木屑掺量均为２０％。 ３．４养护温度的影响 为了加速板材的生产效率，尤其是冬天生产，有时厂家可以采用早期高温养护的方式。因此有必要研究 温度对板材强度的影响及影响机理。图９为不同早期养护温度对板材性能的影响，可以看出提高养护温度， 可以明显提高其早期强度。例如２０℃养护１ ｄ后，５０℃和８０℃再养护１２ ｈ后，其抗折强度分别达到７．６ ＭＰａ和９．８ ＭＰａ，相比同龄期２０℃养护时的４．０ ＭＰａ分别提高９０％和１４５％。早期５Ｏ℃养护７ ｄ后，置于 ２０℃继续养护至２８ ｄ时，其抗折强度仅比始终在２０℃下养护２８ ｄ时降低２．７％。而早期养护温度为８０℃， 其抗折强度下降幅度达到２２．３％。从图９（ｂ）可以看出，高温养护不会降低反而会略为提高其抗压强度。 时ｄｌ ｑ尝 ｓｓａＪｄｇｕ 图９养护温度养护对ＢＭＳ强度的影响（ａ）抗折强度；（ｂ）抗压强度 Ｆｉｇ．９ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｕｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ＢＭＳ 图１Ｏ为养护温度对板材物相组成的影响。可以看出，当温度为５０℃，其主要的强度相仍然为５１７相。 与２０℃相比，２８ ｄ后氧化镁的衍射峰强度明显降低，表明其水化程度较高，这也是导致其抗压强度略高于 ２０℃养护时的主要原因。而８０ ｃ【＝养护时，其水化强度相发生了明显改变，水化３ ｄ时，其强度相由５１７相转 变为５１３相，这是导致其８Ｏ ｃｃ养护时，在３ ｄ抗折强度相比２ ｄ时降低的主要原因。而随着养护时间的延 长，氧化镁继续水化，强度相５１３相含量不断增加，使其强度后期增长。综合考虑因强度相不同所引起的抗 折和抗压强度的差异，基于以上分析，可得到如下结论：在碱式硫酸镁水泥的水化相中，抗压强度大小顺序为 ５１７ ５１３＞＞Ｍｇ（ＯＨ）２，抗折强度为５１７＞５１３＞Ｍｇ（ＯＨ）２。 （ｂ）ｉ． ， … 。—。 ，ｖ 、 —Ｕ ——、＾ ＾＾ —～ 、 ｉ ｌＯ ２０ ３Ｏ ４Ｏ ５０ ８Ｏ０℃养护３护ｌｄ ∞ ：１Ｏ ２０ ３Ｏ ４０ ５０ ６０ ７０ ６０ ７Ｏ ２ｏ／（。） ２０／（。） 图１０不同养护温度的复合板材的ＸＲＤ图谱 Ｆｉｇ．１０ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｕｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ２０７８ 试验与技术 硅酸盐通报 第３６卷 ４ 结 论 （１）通过控制原料配比（摩尔比、水灰比）可得到性能优良的复合板材，选择ａ－ＭｇＯ／ＭｇＳ０４摩尔比为６．０、 水灰比为０．３５时，可以得到轻质高强的复合板材，在考虑降低原料成本并且后期强度差别不大的情况下，可以适 当调节原料配比；而且在板材中铺设３层网格布的效果最好，较之不铺设的强度增高４５．４％；氧化镁活性越 高，板材的强度越高，因此建议工厂购买原料后，即刻使用，不宜放置过久； （２）外加剂的加入对复合板材性能的影响很大。板材加入０．３３％的外加剂抗折强度高出不加外加剂的 的１．３倍，但是过量的外加剂对镁水泥中ａ—ＭｇＯ的水化具有一定的抑制作用，掺加量越多，抑制作用越明 显，导致其强度相的生成缓慢。可见选择适当掺量的外加剂可以在很大程度上提高板材的性能； （３）养护工艺对复合板材的性能有很大的影响。采用早期高温养护的方式可以加速板材的生产效率， 提高养护温度，其早期强度也随之增强。后期强度随着龄期的增长依然有升高的趋势。因此，在复合板材的 工业生产中适当提高其养护温度，既可以提高生产效率，又可以保证强度的耐久性。 参［１］ 黄西平，张［３］ 周［５］ 李［６］ 李考文献 琦，郭淑元，等．我国镁资源利用现状及开发前景［Ｊ］．海湖盐与化工，２００４，３３（６）：１－６ ［２］ 乌志明，李法强．青海盐湖氯化镁资源开发［Ｊ 盐湖研究，２００１，９（２）：６１－６５． 园，李丽娟，吴志坚，等．青海资源开发及综合利用［Ｊ］．化学进展，２０１３，２５（１０）：１６１３－１６２４． 颖，余红发．氯氧镁水泥的水化产物、相转变规律和抗水性评价方法的研究进展［Ｊ］．硅酸盐学报，２０１３，４１（１ １）：１４６５—１４７３ 颖，余红发．基于测量高温侵蚀厚度的氯氧镁水泥抗水性的快速评价方法［Ｊ］．硅酸盐学报，２０１４，４２（８）：１０４７－１０５４． 静，等．改性硫氧镁水泥物相组成及性能影响［Ｊ］．新型建筑材料，２０１３（５）：６８－７２． ［４］ 刘雄亚．高性能玻璃纤维增强氯氧镁水泥复合材料的研究和应用［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，１９９７（１）：３６３９ ［７］ 吴成友，余红发，文［８］ 吴成友．碱式硫酸镁水泥的基本理论及其在土木工程中的应用基础研究［Ｄ］．北京：中国科学院大学，２０１４． ［９］ Ｗｕ Ｃ Ｙ，Ｙｕ Ｈ Ｆ，Ｄｏｎｇ Ｊ Ｍ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ ｏｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｙｓｕｌｆａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１５，４８ （４）：９０７－９１７． Ｊ Ｍ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｍａｔｅｒｉａｌ ｒａｔｉｏ，ｌｆｙ ａｓｈ ａｎｄ ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ｏｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｙｓｕｌｆａｔｅ ｅｅｍｅｎ［Ｊ］．ＡＣＩＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｊｏｕｒｎａｌ，２０１４，１１１ ［１Ｏ］ Ｗｕ Ｃ Ｙ，Ｙｕ Ｈ Ｆ，Ｄｏｎｇ （３）：２９１－２９７． 董金美，余红发．水合法测定活性ＭｇＯ含量的试验条件研究［Ｊ］．盐湖研究，２０１０，１８（１）：３８４１．
