菱鎂礦產業訊息-菱鎂混泥土
圖片來源：台灣WORD
資料來源：2016-05-06 鎂業供應鏈服務平台
我國從50年代就開始對菱鎂混凝土材料進行了研究與應用，但是由於其耐水性差、返鹵和起霜等主要原因，致使其後期強度下降，因而使用受到限制。近10幾年來，隨著我國經濟飛速發展，建材需求猛增，該材料再度引起人們的關注，研究漸趨深入，應用也日益廣泛。煤炭行業是鋼材、水泥、木材的消耗大戶，為了節鋼代木，保護生態環境，從1993年起便開展了礦用改性菱鎂混凝土製品的研究工作，目前已成功地研製出菱鎂混凝土背板、水溝蓋板、擋煤板、軌枕、錨桿托盤、單體支柱柱鞋、支架等系列製品，並已在全國10餘個礦務局進行推廣應用，取得了顯著的技術經濟效益與社會效益。但由於影響該產品質量的因素較多，有些生產單位對該技術掌握不夠，因而造成產品質量下降，這在一定程度上影響了該產品的使用效果與生命力。
1 製品質量的影響因素
1.1 原材料
生產製品所用原材料對製品的質量均有不同程度的影響，影響製品質量的主要原材料有：
(1)氧化鎂。又稱輕燒鎂粉(MgO)。生產用氧化鎂要求選用正火料(煅燒溫度為750～850℃的燒熟料)，氧化鎂的含量大於75%，且活性氧化鎂的含量不低於50%，氧化鈣的含量小於2% ，細度大於120目。正火料可以獲得最大的活性，並有利於保證製品的強度；欠火料與氯化鎂溶液反應太快，積聚產生熱膨脹應力，導致製品開裂變形；氧化鈣含量高也將造成製品開裂、翹曲。
(2)氯化鎂。又稱鹵片，(MgCl2*6H2O)。生產用一般要求含量大於90%，SO42-含量小於2%，Na+含量不能過高。SO42-含量高將與氧化鈣的水化物反應生成硫酸鈣，體積膨脹，致使製品開裂；Na+含量過高將降低製品的耐水性，且在製品的表面形成白色的鹽析物，即泛霜。生產製品時，使用的往往是按要求配置而成的濃度24～30波美度的氯化鎂溶液，濃度不宜過高也不宜太低，過高會增加製品的脆性，太低會影響其強度。
(3)填料。一般選用具有活性的火山灰質材料，如粉煤灰，要求SiO2含量大於45%，含碳量小於10%，細度大於120目，含水率小於25%。含水率高時應進行堆放蒸發後再使用。
(4)增強材料。一般有竹筋和玻璃纖維，它們能與菱鎂混凝土複合材料很好地結合，並能共同受力，增強了製品的韌性與抗彎承載能力。材料選擇要合適，竹筋最好為毛竹或慈竹，其抗拉強度大於150MPa，含水率控制在12%左右，且不得有霉爛和蟲蛀；玻璃纖維宜用無鹼或中鹼的。
(5)外加劑。通常分為無機和有機兩類。無機外加劑包括無機酸和無機鹽，它們的摻加一定程度上可提高製品的強度，但同時又降低了材質的塑性。有機外加劑包括脲醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚脂樹脂及固化劑，矽酸乙脂等表面活性劑，甲基丙烯酸甲脂乳液等等；摻加它們可以獲得理想的塑性和良好的耐水效果，但摻量的多少又直接影響到製品的性能與成本，因而必須進行合理的控制。目前常把有機與無機外加劑複合起來使用，以獲得成本較低且性能優良的製品。
1.2 配合比
(1)活性MgO/MgCl2的摩爾比。因其摩爾比不同，複合體形成的水化產物也不同，其結構的穩定程度也不一樣。當活性MgO/MgCl2的摩爾比小於4時，複合體開始形成的主要水化產物是5Mg(OH)2*MgCl2*8H2O(簡稱5*1*8結構)，同時存在少量剩餘的MgCl2；但隨著時間的延長，5*1*8結構將轉化為3Mg(OH)2*MgCl2*8H2O(簡稱3*1*8結構)，其轉化速度隨著摩爾比的降低而加快。當活性MgO/MgCl2的摩爾比為4～6時，生成的水化物5*1*8結構穩定，碳化緩慢。當活性MgO/MgCl2的摩爾比大於6時，常溫下形成Mg(OH)2與5*1*8結構，這時的5*1*8結構不穩定，並將轉化成3*1*8結構。由於5*1*8結構是複合體強度的主要貢獻者，所以活性MgO/MgCl2的摩爾比小於4和大於6時配合比的混凝土後期強度均有不同程度降低。
(2)填料、鋸末與MgO的比例。填料與鋸末的顆粒大小、加量、含水率等都對製品性能有一定的影響。顆粒太大，加量太多，雖可降低製品的表觀密度與成本，但卻難以獲得較高的強度；所以生產中一定要對其加以控制，一般二者的摻量最多不超過60% 。
1.3 生產工藝及養護製度
(1)生產工藝。根據配合比先計算各材料的用量並稱量。攪拌時，首先將粉料倒入輪碾式攪拌機(不能用砂漿攪拌機替代)並攪拌均勻，再將事先配置好的氯化鎂溶液徐徐倒入，待攪拌均勻後加入鋸末，再攪拌至均勻。成型時，將攪拌好的料分層倒入模具，分層夯實，並鋪設相應的增強材料，最後振動成型。
(2)養護製度。菱鎂混凝土製品的硬化反應屬於放熱反應，反應溫度上升很快而且很高。養護時應對其反應升溫速度加以控制，以防止因過於集中的熱膨脹應力而造成製品內部結構破壞(如脆化、開裂)，同時也防止因為氧化鎂未能完全反應而造成嚴重返鹵。此外，菱鎂混凝土製品的硬化也需要一定的時間才能夠達到較穩定的性能和理想的強度，脫模後，反應仍在繼續進行；因此不能將其過早置於乾燥的空氣中養護，以免因水分散失太快而使反應不完全，並造成返霜、翹曲等現象。一般採用保濕養護，相對濕度最好為40%～60%，時間最好持續二週以上。
2 製品質量的保證措施
(1)要對原材料的細度、凝結時間、淨漿強度、安定性等物理力學性能進行檢驗，並分析其化學成分，以確保原材料和產品的質量。
(2)再次用加水水合法測定活性MgO的含量，按活性MgO/MgCl2的摩爾比為4～6初步進行混凝土配合比設計。為了獲得更高的強度，摩爾比常取5～6，有時鋸末與粉煤灰的含水率都較高，應及時測定其含水率，以便調整溶液的濃度及配合比。由於MgO極易吸潮，其活性受堆放環境與堆放時間的影響而變化很大，此外，鋸末、粉煤灰的含水率也不是一成不變的，所以必須定期測定MgO的活性、鋸末的含水率以及粉煤灰的含水率，以進行動態平衡的混凝土配合比設計，從而穩定產品的質量。
(3)外加劑是對菱鎂混凝土製品改性的關鍵因素，其種類、摻量應根據原材料及製品性能加以確定，並滿足經濟、實用的要求。
(4)嚴格按照正確的生產工藝流程進行生產，並對製品進行合理的養護，不得違反操作規程及養護製度。
(5)建立產品檢驗機構，完善檢驗制度，認真抓好產品的出廠檢驗工作，確保產品質量，提高產品的合格率。
3 結語
經過改性的礦用菱鎂混凝土製品具有重量輕、強度高、韌性好、阻燃、耐水等特點，應用在煤礦中更具有其它製品不可比擬的優越性。只要生產單位能掌握其技術關鍵並嚴格產品質量管理，就可保證產品質量。該產品的大力推廣應用，不僅將繁榮煤礦第三產業，而且將產生巨大的經濟效益與社會效益。
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資料來源：2016-05-06 鎂業供應鏈服務平台
我國從50年代就開始對菱鎂混凝土材料進行了研究與應用，但是由於其耐水性差、返鹵和起霜等主要原因，致使其後期強度下降，因而使用受到限制。近10幾年來，隨著我國經濟飛速發展，建材需求猛增，該材料再度引起人們的關注，研究漸趨深入，應用也日益廣泛。煤炭行業是鋼材、水泥、木材的消耗大戶，為了節鋼代木，保護生態環境，從1993年起便開展了礦用改性菱鎂混凝土製品的研究工作，目前已成功地研製出菱鎂混凝土背板、水溝蓋板、擋煤板、軌枕、錨桿托盤、單體支柱柱鞋、支架等系列製品，並已在全國10餘個礦務局進行推廣應用，取得了顯著的技術經濟效益與社會效益。但由於影響該產品質量的因素較多，有些生產單位對該技術掌握不夠，因而造成產品質量下降，這在一定程度上影響了該產品的使用效果與生命力。
1 製品質量的影響因素
1.1 原材料
生產製品所用原材料對製品的質量均有不同程度的影響，影響製品質量的主要原材料有：
(1)氧化鎂。又稱輕燒鎂粉(MgO)。生產用氧化鎂要求選用正火料(煅燒溫度為750～850℃的燒熟料)，氧化鎂的含量大於75%，且活性氧化鎂的含量不低於50%，氧化鈣的含量小於2% ，細度大於120目。正火料可以獲得最大的活性，並有利於保證製品的強度；欠火料與氯化鎂溶液反應太快，積聚產生熱膨脹應力，導致製品開裂變形；氧化鈣含量高也將造成製品開裂、翹曲。
(2)氯化鎂。又稱鹵片，(MgCl2*6H2O)。生產用一般要求含量大於90%，SO42-含量小於2%，Na+含量不能過高。SO42-含量高將與氧化鈣的水化物反應生成硫酸鈣，體積膨脹，致使製品開裂；Na+含量過高將降低製品的耐水性，且在製品的表面形成白色的鹽析物，即泛霜。生產製品時，使用的往往是按要求配置而成的濃度24～30波美度的氯化鎂溶液，濃度不宜過高也不宜太低，過高會增加製品的脆性，太低會影響其強度。
(3)填料。一般選用具有活性的火山灰質材料，如粉煤灰，要求SiO2含量大於45%，含碳量小於10%，細度大於120目，含水率小於25%。含水率高時應進行堆放蒸發後再使用。
(4)增強材料。一般有竹筋和玻璃纖維，它們能與菱鎂混凝土複合材料很好地結合，並能共同受力，增強了製品的韌性與抗彎承載能力。材料選擇要合適，竹筋最好為毛竹或慈竹，其抗拉強度大於150MPa，含水率控制在12%左右，且不得有霉爛和蟲蛀；玻璃纖維宜用無鹼或中鹼的。
(5)外加劑。通常分為無機和有機兩類。無機外加劑包括無機酸和無機鹽，它們的摻加一定程度上可提高製品的強度，但同時又降低了材質的塑性。有機外加劑包括脲醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚脂樹脂及固化劑，矽酸乙脂等表面活性劑，甲基丙烯酸甲脂乳液等等；摻加它們可以獲得理想的塑性和良好的耐水效果，但摻量的多少又直接影響到製品的性能與成本，因而必須進行合理的控制。目前常把有機與無機外加劑複合起來使用，以獲得成本較低且性能優良的製品。
1.2 配合比
(1)活性MgO/MgCl2的摩爾比。因其摩爾比不同，複合體形成的水化產物也不同，其結構的穩定程度也不一樣。當活性MgO/MgCl2的摩爾比小於4時，複合體開始形成的主要水化產物是5Mg(OH)2*MgCl2*8H2O(簡稱5*1*8結構)，同時存在少量剩餘的MgCl2；但隨著時間的延長，5*1*8結構將轉化為3Mg(OH)2*MgCl2*8H2O(簡稱3*1*8結構)，其轉化速度隨著摩爾比的降低而加快。當活性MgO/MgCl2的摩爾比為4～6時，生成的水化物5*1*8結構穩定，碳化緩慢。當活性MgO/MgCl2的摩爾比大於6時，常溫下形成Mg(OH)2與5*1*8結構，這時的5*1*8結構不穩定，並將轉化成3*1*8結構。由於5*1*8結構是複合體強度的主要貢獻者，所以活性MgO/MgCl2的摩爾比小於4和大於6時配合比的混凝土後期強度均有不同程度降低。
(2)填料、鋸末與MgO的比例。填料與鋸末的顆粒大小、加量、含水率等都對製品性能有一定的影響。顆粒太大，加量太多，雖可降低製品的表觀密度與成本，但卻難以獲得較高的強度；所以生產中一定要對其加以控制，一般二者的摻量最多不超過60% 。
1.3 生產工藝及養護製度
(1)生產工藝。根據配合比先計算各材料的用量並稱量。攪拌時，首先將粉料倒入輪碾式攪拌機(不能用砂漿攪拌機替代)並攪拌均勻，再將事先配置好的氯化鎂溶液徐徐倒入，待攪拌均勻後加入鋸末，再攪拌至均勻。成型時，將攪拌好的料分層倒入模具，分層夯實，並鋪設相應的增強材料，最後振動成型。
(2)養護製度。菱鎂混凝土製品的硬化反應屬於放熱反應，反應溫度上升很快而且很高。養護時應對其反應升溫速度加以控制，以防止因過於集中的熱膨脹應力而造成製品內部結構破壞(如脆化、開裂)，同時也防止因為氧化鎂未能完全反應而造成嚴重返鹵。此外，菱鎂混凝土製品的硬化也需要一定的時間才能夠達到較穩定的性能和理想的強度，脫模後，反應仍在繼續進行；因此不能將其過早置於乾燥的空氣中養護，以免因水分散失太快而使反應不完全，並造成返霜、翹曲等現象。一般採用保濕養護，相對濕度最好為40%～60%，時間最好持續二週以上。
2 製品質量的保證措施
(1)要對原材料的細度、凝結時間、淨漿強度、安定性等物理力學性能進行檢驗，並分析其化學成分，以確保原材料和產品的質量。
(2)再次用加水水合法測定活性MgO的含量，按活性MgO/MgCl2的摩爾比為4～6初步進行混凝土配合比設計。為了獲得更高的強度，摩爾比常取5～6，有時鋸末與粉煤灰的含水率都較高，應及時測定其含水率，以便調整溶液的濃度及配合比。由於MgO極易吸潮，其活性受堆放環境與堆放時間的影響而變化很大，此外，鋸末、粉煤灰的含水率也不是一成不變的，所以必須定期測定MgO的活性、鋸末的含水率以及粉煤灰的含水率，以進行動態平衡的混凝土配合比設計，從而穩定產品的質量。
(3)外加劑是對菱鎂混凝土製品改性的關鍵因素，其種類、摻量應根據原材料及製品性能加以確定，並滿足經濟、實用的要求。
(4)嚴格按照正確的生產工藝流程進行生產，並對製品進行合理的養護，不得違反操作規程及養護製度。
(5)建立產品檢驗機構，完善檢驗制度，認真抓好產品的出廠檢驗工作，確保產品質量，提高產品的合格率。
3 結語
經過改性的礦用菱鎂混凝土製品具有重量輕、強度高、韌性好、阻燃、耐水等特點，應用在煤礦中更具有其它製品不可比擬的優越性。只要生產單位能掌握其技術關鍵並嚴格產品質量管理，就可保證產品質量。該產品的大力推廣應用，不僅將繁榮煤礦第三產業，而且將產生巨大的經濟效益與社會效益。
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