氯氧镁水泥的研究进展
摘要：镁水泥是指由氧化镁、氯化镁和水在一定的比例下形成的气硬性的胶凝材料。它有很多优于普通硅酸盐水泥的性能，但其耐水性差等缺点也很突出。为了使氯氧镁水泥得到更好的应用，总结和分析了氯氧镁水泥的研究进展。
关键词：氯氧镁水泥； 耐水性； 研究现状；力学性能；
- 引言
氯氧镁水泥（MOC）是由轻烧粉和氯化镁溶液按一定比例混合而成的一种新型镁质气硬性胶凝材料，于1867年被瑞典学者索瑞尔（Sorrel）发现，因此也称为索瑞尔水泥。氯氧镁水泥一般由两部分组成：一是MgO、MgCl2、H2O等基本材料，氯氧镁水泥硬化体就是由以上基本材料作用形成的MgO-MgCl2-H2O 三元化合物的结晶复盐，其主要结晶相为3MgO.1MgCl2.8H2O（简称318相或3相）和5MgO.1MgCl2.8H2O（简称518相或5相）；二是对氯氧镁水泥的性能起改善作用的有机或无机外加剂材料。
氯氧镁水泥作为一种新型镁质气硬性胶凝材料，具有很多优良性能：(1)凝结硬化速度快；(2)粘结性能优异，与一些有机或无机骨料（如木粉、锯木屑、砂石和矿石粉末等）有很好的粘结力；(3)耐磨耐腐蚀性好，镁水泥的耐磨性为普通硅酸盐水泥的３倍，镁水泥浆体滤液呈弱碱性，一般金属材料才会被它腐蚀；(4)隔热阻燃性好，镁水泥的导热系数仅0.14～0.23w/(m.k)，组成它的原材料MgO和MgCl2都不可燃，因而赋予它良好的阻燃性，被普遍用作防水堵漏、装饰板材、防火涂层等材料。虽然镁水泥的优点很多，但也存在明显缺陷：(1)抗水性差，一般菱镁制品的28d强度经浸水后损失70%～80%；(2)水化反应热大且集中，产品翘曲变形，当镁水泥原料中MgO含量过高或原料配比不当时反应热集中放出，致使产品发生翘曲和变形，影响产品质量；(3)吸潮返卤，镁水泥制品在潮湿环境下表面会有出现大水珠即为吸潮返卤现象。这些弊病很大程度影响了镁水泥制品的质量，制约其进一步发展。
氯氧镁水泥及制品已经过国内外专家学者一百多年的潜心研究和不懈努力，取得了丰硕成果， 试验研究比较认同5·1·8结构较合理。有些国内研究成果，至今仍未推广应用到生产实践当中，在产品的技术性能上没有发挥其优势。譬如，业内资深专家朱玉杰教授曾在1991年《北京建材》第二期《菱镁制品养护机理探讨与生产实践》一文中指出： 从温度60 ℃以上养护的氯氧镁制品的x光衍射分析结果得知， 其制品中5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O的衍射峰消失，大量的水镁石〔Mg(OH)2〕结晶出现，制品中游离的MgO和MgCl2大量出现,养护的制品吸潮返卤严重，他还指出5·1·8结晶相不具备吸潮返卤性, 且热稳定性较差,在热分析中发现从70 ℃就开始分解,产生逆向反应, 其过程是5Mg (OH)2·MgCl2·8H2O→5Mg (OH)2 MgCl2 8H2O, 在90 ℃恒温30 min后5·1·8结晶相不复存在,全部变成水镁石〔Mg(OH)2〕,MgCl2游离出来，制品出现严重的吸潮返卤现象。虽然此结论已提出了很多年， 但仍未引起业内足够的重视，也没有真正起到指导生产的作用，以致于很多生产单位出现过烧板现象（即产品经高温养护产生酥松脆软，模板经高温产生变形报废），造成很大损失。
- 国内外研究现状
水化反应机理：国外在镁水泥水化反应机理方面的研究比较有代表性的是H.Bilinski的简单离子反应论和Ved、Sorrel等人的聚合络离子反应理论。国内对镁水泥早期水化反应机理研究比较有代表性的有张振禹的直接反应论，即Mg（OH）2 和MgCl2 直接反应；余红发课题组的统一化学理论，认为5相和3相的形成是由Mg（OH）2 离解产生的Mg2 、OH-和MgCl2 水溶液中的Cl-反应生成；邓德华的同核碱式盐理论，认为5相或3相的形成是由于产生配聚，形成多核水合羟镁离子。Sorrel 通过XRD实验研究否定了张和余的观点，他认为在5相和3相形成之前并没有形成Mg（OH）2。现在普遍比较接受的观点是镁水泥的水化反应分两部分完成，即先形成一部分胶凝，然后再在胶凝的表面形成水化相，最后再交叉连生形成网状结构。
应用：镁水泥被发明以来就被应用到了许多方面，在国外镁水泥材料主要应用在建筑材料方面，如墙体材料、装饰板、天花板和地面板材。荷兰的Eitomation公司、德国的Weiler公司、西班牙的Herrando IndustrialS.A公司都是以氯氧镁制品为主的世界大企业。相对于国外我国菱镁材料的发展历程并不是一帆风顺，起初70年代左右，由于只看到镁水泥材料超高的强度，没有进行深入的研究，一些盲目追求利益的民间机构研发的新产品，玻璃瓦、浴缸和沼气池等由于技术不成熟，产品很快就发生病害并失效，给镁水泥的研究和应用带来严重的影响。80年代中期时，随着玻璃纤维引入到镁水泥中，镁水泥的发展又逐渐恢复了势头，后来一些研究者和企业也对其进行了研究，但只是涉及到一些简单的产品或工艺品等。最后在国家科技攻关研究工作开展后，镁水泥研究才慢慢地步入科学化研究的正轨。现如今镁水泥比较成熟的产品或者应用有：代木材料，主要依据是镁水泥材料耐腐蚀，质量轻；建材制品，农用具械、蔬菜大棚架、烟囱、粮仓以及地下输水管等，但这些胶凝材料主要应用在一些不太承重及非重要部位，在较大工程中并没有应用。近年来，随着镁水泥研究的进一步深入，已有镁水泥在公路工程等其它交通行业领域中的应用报道。长安大学的艾涛课题组将镁水泥胶凝材料破碎后作为集料，作为畜盐材料路面除冰雪的一种方式。同时镁水泥混凝土由于早强、快凝，与无机、有机材料都有很好的粘接力被用在抢险救灾、军事和修补工程中。借鉴镁水泥胶凝材料在其他领域的研究成果并分析了镁水泥在公路工程中应用的可行性，青海省交通科学研究院和长安大学以及青海省盐湖研究所合作，对氯氧镁水泥混凝土在高寒地区公路工程中的应用进行了系统的研究，并开创性地铺设了国内第一条镁水泥混凝土道路，后期质量检测结果表明其满足设计要求，并且在此基础上提出了适宜于青海省等西部地区的镁水泥混凝土路面施工工艺关键点。目前，长安大学正在和青海省科学研究院合作将氯氧镁水泥胶凝材料应用于高海拔地区的基层材料中，用来研究氯氧镁水泥对基层抗裂和收缩性能的影响。
- 研究结论
鉴于氯氧镁水泥是一种气硬性胶凝材料，其耐水性差的问题并未彻底解决，在露天和潮湿环境中使用会逐渐失去所具有的一切优良的物理力学性能，并且其原料的资源和产量有限，为了用好现有的原材料，防止造成浪费，对其使用范围和当务之急建议如下：
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