摘 要

在混凝土领域广泛使用的有机复合材料因其成本高，而且会降低混凝土的耐热，耐光性而使得科研工作者把目光瞄准了无机胶粘剂。

在参考了国内外一些文献对于氯氧镁水泥无机胶粘剂的多种改性方法之后，本文确定通过改变添加剂（二氧化硅粉末，粉煤灰）的种类，形态，比率，结构体，通过改变这些性质来改变氯氧镁水泥的性质。粉煤灰作为常用的氯氧镁水泥改性剂能显著提高水泥的耐水性能，然而却会降低其抗压抗折强度。本实验预先合成了不同比例的二氧化硅包裹的粉煤灰，通过在粉煤灰上修饰二氧化硅以期在更少的掺杂比率上下获得更好的防水性能，减小其强度损失。本实验还同时改变了掺杂的方式，改用不同浓度的硅溶胶浸泡水泥块的方法，使得二氧化硅能进入到水泥的孔隙当中，同时完成几组由二氧化硅和粉煤灰单独改性的水泥块，和一组空白水泥块，测试其抗压性能和防水性能。使得氯氧镁水泥能够根据不同的施工要求获得不同的性能。

关键词：氯氧镁水泥 改性 二氧化硅 粉煤灰

Abstract

Widely used in the field of concrete organic composite materials because of its high price heat resistance and poor light resistance to the shortcomings of the researchers aimed at the inorganic adhesive.

After reference to a number of domestic and foreign literature on the magnesium chloride cement inorganic adhesive after a variety of modified methods, this experiment to determine the type of additives to change the form, proportion, structure of the method to change the nature of magnesium chloride cement. As the commonly used magnesium chloride cement modifier fly ash can significantly improve the water resistance of cement. The silica in the fly ash can produce magnesium phosphate with magnesium ions, Magnesium phosphate can improve the adhesion between the crystal. In this experiment, different proportions of silica-coated fly ash were synthesized in advance, Reduce the amount of modifier by adding silica to the fly ash for better water resistance. This experiment also changes the mixing method, The quick method of soaking cement with silica sol is that the silica penetrates into the pores of the cement block At the same time, the experiment completed several sets of classical modification methods for comparison. Test their compression performance and waterproof performance, In this way, under different requirements of magnesium chloride cement can get different performance.

Key words: Magnesium oxychloride cement；modified；fly ash；Silica

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 氯氧镁水泥的概况 2

1.2.1 氯氧镁水泥的基本组成 2

1.2.2 氯氧镁水泥的硬化机理 2

1.2.3 氯氧镁水泥的改性研究 3

1.3纳米二氧化硅对水泥的影响 5

1.3.1对水泥水化硬化及强度的影响 5

1.3.2 对水泥基料寿命的影响 5

1.4 课题研究的意义和目的 6

1.5 课题研究内容 7

第二章 实验部分 8

2.1 二氧化硅包裹粉煤灰微球的合成 8

2.1.1合成机理 8

2.1.2实验仪器与药品 8

2.1.3合成二氧化硅包裹的粉煤灰微球^[18] 9

2.1.4纳米二氧化硅的制备 9

2.2 氯氧镁水泥的制备和改性 10

2.2.1实验所用药品及仪器 10

2.2.2制备和改性氯氧镁水泥 10

2.3 改性氯氧镁水泥的性能测试和表征 11

2.3.1改性氯氧镁水泥的抗压强度测试 11

2.3.2 改性氯氧镁水泥的防水性能测试 11

2.3.3 改性剂的表面形态表征 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 改性氯氧镁水泥的强度变化 12

3.2 改性氯氧镁水泥抗水性分析 14

3.3 综合两种性质分析 16

第四章 总结与展望 19

4.1 总结 19

4.2 展望 19

参考文献 19

致谢 20

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着科学技术的高速发展，科学家和医务工作者对生命科学的认知达到一个又一个的新高度，人类的平均寿命大大延长，加之世界人口剧增，房屋用地紧张，使得人们对建筑材料的使用寿命和强度提出了新的要求。美国白宫科技办公室于1997年将“结构检测鉴定和维修加固改造”列为年美国研究与开发的十个重点

领域之一^[1]。有专家预测，再过二十到三十年，我国建筑业将以维修加固为主，所以，胶粘剂的改进研发生产，成为了建筑业在发展中必不可少，亟待解决的一环。

受高科技纤维—碳纤维、硅纤维、复合材料在航空航天工业中的应用的启发，发达国家首先兴起了将碳纤维复合材料或玻璃纤维复合材料加入混凝土中进行加固的热潮，发展中国家随之加入。迄今为止，对玻璃复合材料所做的研究全部采用有机胶作粘接剂。环氧树脂因其粘接强度高、收缩率小、耐介质性优于其他树脂，易于改性和施工等优点成为混凝土加固研究领域的宠儿。但是环氧树脂的缺点不只是成本高，耐光老化、热老化以及耐火性均不及无机胶粘剂。现阶段国内常用的无机胶粘剂大致有四种：硅酸盐类，磷酸盐类，氧化铜无机胶粘剂以及氯氧镁水泥。其中，硅酸盐类无机胶粘剂的水化体系呈碱性，对玻璃纤维类的材料有较强腐蚀能力。磷酸盐类和氧化铜类需要在高热高压的条件下实现固化，不能应用于施工。氯氧镁水泥是一种气硬性凝胶材料，适用于粘接多种基料，是代替有机胶加固混凝土结构的的备选材料^[1]。

氯氧镁水泥是于1867年由法国人索瑞尔发现的，又称索瑞尔水泥。它是由氯化镁和氧化镁的粉末经水搅拌混合而成的。氯氧镁水泥在我国曾一度用来翻修旧地板，制作空心板材和屋架，制作波形瓦、内墙装饰和家具饰面等，但是因其存在返卤、变形等质量问题而被终止使用^[2]。一直到国际卫生组织禁止了石棉等致癌物质在板材中的应用，氯氧镁水泥才能取而代之重新被广泛利用起来。氯氧镁水泥相对于硅酸盐水泥有很多优点，如凝结块硬化快、机械强度高、耐磨性好、碱度低、耐腐蚀、粘接性好、耐火隔热性好等^[3]。但也因其存在诸多缺陷而严重制约其发展。后由国家计委组织，中国科学院主持，将《镁水泥开发》列为国家重点科技攻关项目，规模浩大，投资巨额，取得的长足的进步。

1.2 氯氧镁水泥的概况

1.2.1 氯氧镁水泥的基本组成

氯氧镁水泥的基本组成为MgO和Mgcl₂。MgO粉末为其主要原料之一，对此我国制定了一系列标准规范其质量，控制其杂质。MgO通常来源于菱镁矿，白云石和蛇纹石等碳酸盐镁矿。这几种矿藏在我国比较丰富，主要分布于山东辽宁等地。矿石经过煅烧即的氧化镁，反应大致均为碳酸镁分解放出二氧化碳气体，得到氧化镁产品。然而煅烧的矿源不同，煅烧的温度和时间都不相同，所得的氧化镁的颜色、密度、晶体大小、活性都不尽相同。一般用于生成氯氧镁水泥的轻烧菱镁粉就是在800-850℃温度下煅烧，MgO含量在75%以上的活性较高的矿粉，又称75粉。75粉由于活性较高，易于空气中的水分和二氧化碳发生反应。所以在储存和运输的时候应注意封闭性，防水防潮，储存期最好在三个月以下，以保证氧化镁的活性^[4]。