檸檬酸摻量對(duì)硫氧鎂水泥耐水性的影響

姜黎黎，劉江武，董文俊，郭江濤，余四文，劉 博，顏挺毅

(哈爾濱理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，哈爾濱 150080)

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檸檬酸摻量對(duì)硫氧鎂水泥耐水性的影響

姜黎黎，劉江武，董文俊，郭江濤，余四文，劉 博，顏挺毅

(哈爾濱理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，哈爾濱 150080)

為了研究檸檬酸摻量對(duì)硫氧鎂水泥耐水性能的影響，對(duì)不同檸檬酸摻量的硫氧鎂水泥浸水不同齡期前后的抗壓強(qiáng)度、水化產(chǎn)物組成及顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試，討論了檸檬酸摻量對(duì)硫氧鎂水泥耐水性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，摻入0.1%～1.5%的檸檬酸，對(duì)硫氧鎂水泥耐水性具有明顯的影響，以齡期28 d為評(píng)價(jià)基點(diǎn)，檸檬酸摻量為1.0%時(shí)，軟化系數(shù)為0.84，相對(duì)不摻檸檬酸時(shí)，軟化系數(shù)提高320%；XRD、SEM分析表明:摻入1.0%檸檬酸后更有利于5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O (5·1·7相)的生成，膠凝能力較差的Mg(OH)2相相對(duì)生成較少, 結(jié)構(gòu)較密實(shí)，因而耐水性較好。

硫氧鎂水泥； 檸檬酸； 摻量； 強(qiáng)度

1 引 言

硫氧鎂水泥是由輕燒氧化鎂與硫酸鎂溶液按一定比例混合，經(jīng)水化、凝結(jié)、硬化后形成具有一定強(qiáng)度的鎂質(zhì)膠凝材料[1-2]。在水化產(chǎn)物組成和水泥石性能方面，硫氧鎂水泥與氯氧鎂水泥有很多相同或相似之處，具有輕質(zhì)、快凝、早強(qiáng)、粘結(jié)力及耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)[3-5]。而且，由于硫氧鎂水泥采用硫酸鎂溶液代替氯化鎂溶液作為調(diào)和劑，所以對(duì)鋼筋的銹蝕不會(huì)產(chǎn)生促進(jìn)作用，返鹵現(xiàn)象也較輕微。但是，由于硫氧鎂水泥的MgO-MgSO4-H2O三元體系很難達(dá)到平衡態(tài)，水泥水化產(chǎn)物物相組成復(fù)雜且穩(wěn)定性較差，因而力學(xué)性能較差[6]。余紅發(fā)等[7]研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)摻加磷酸及磷酸鹽后，可以促進(jìn)硫氧鎂水泥水化的進(jìn)行，水化產(chǎn)物主要為穩(wěn)定性較好的針桿狀晶體5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O堿式鹽，力學(xué)性能大大提高。王海平等[8]選擇某無(wú)機(jī)酸及其鈣鹽兩種外加劑作為改性劑，發(fā)現(xiàn)這兩種外加劑均能提高硫氧鎂水泥材料的抗壓性能，無(wú)機(jī)酸外加劑對(duì)硫氧鎂水泥抗水性沒(méi)有改善作用，其鈣鹽對(duì)提高硫氧鎂水泥抗水性具有較好的效果。

本文針對(duì)硫氧鎂水泥耐水性問(wèn)題，以檸檬酸作為改性劑，研究了檸檬酸摻量對(duì)浸水不同齡期的硫氧鎂水泥抗壓強(qiáng)度、水化產(chǎn)物組成及顯微結(jié)構(gòu)的影響。

式中,[M]為質(zhì)量矩陣；為非線(xiàn)性懸掛阻尼力；為非線(xiàn)性懸掛彈簧力；{F(t)}為激擾力矢量；x為狀態(tài)量。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 原材料

試驗(yàn)用輕燒氧化鎂(MgO)為遼寧天盛鎂業(yè)有限公司生產(chǎn)，總MgO含量為87.5%，其中活性MgO(α-MgO)含量利用水合法[9]測(cè)得為 60.35%。七水硫酸鎂為萊州市守喜鎂業(yè)有限公司生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品。以北京化工廠生產(chǎn)的檸檬酸化學(xué)純?cè)噭楦男詣］p燒氧化鎂的化學(xué)成分及X 射線(xiàn)衍射晶相分析分別見(jiàn)表1和圖1。

不同摻量檸檬酸的硫氧鎂水泥各齡期強(qiáng)度發(fā)展情況如圖2(a)所示。由圖2(a)可見(jiàn)，摻入不同摻量檸檬酸的硫氧鎂水泥各齡期強(qiáng)度都有很大提高，檸檬酸摻量為活性氧化鎂質(zhì)量0.1%時(shí)效果就很顯著，主要是由于摻入檸檬酸后更有利于5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O (5·1·7相)的生成，膠凝能力較差的Mg(OH)2相相對(duì)生成較少。對(duì)于基準(zhǔn)硫氧鎂水泥(未摻檸檬酸)，摻入活性氧化鎂質(zhì)量0.1%、0.5%、1.0%和1.5%的硫氧鎂水泥抗壓強(qiáng)度，1 d齡期時(shí)分別提高91.2%、110.1%、123.3%和22.6%；3 d齡期時(shí)分別提高108.9%、128.4%、106.7%和93.9%；7 d齡期時(shí)分別提高100.1%、122.2%、106.9%和99.7%；14 d齡期時(shí)分別提高108.9%、116.5%、130.5%和125.8%；28 d齡期時(shí)分別提高117.3%、114.7%、135.9%和152.3%。摻量從1.0%增加到1.5%時(shí)，試樣E各齡期強(qiáng)度提高幅度不是很大，1 d時(shí)表現(xiàn)出較強(qiáng)的緩凝現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低，7 d后趕上并超過(guò)其他幾種摻量的試樣。

總之，地方高校播音主持專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在選擇專(zhuān)業(yè)時(shí)應(yīng)具有前瞻性，有自己獨(dú)到的見(jiàn)解，要有對(duì)自己未來(lái)發(fā)展一定的預(yù)知性和洞察力。同時(shí)一旦選擇了自己認(rèn)可的專(zhuān)業(yè)就要認(rèn)認(rèn)真真的學(xué)習(xí)，畢業(yè)后注重就業(yè)的時(shí)效性，及時(shí)找到一份自己喜愛(ài)和合適的工作，使自己的人生更有價(jià)值和意義。

表1 輕燒氧化鎂粉的化學(xué)成分

3. 1 不同檸檬酸摻量的硫氧鎂水泥浸水前后抗壓強(qiáng)度

②網(wǎng)上測(cè)試與練習(xí)功能：翻轉(zhuǎn)課堂在實(shí)施中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是加強(qiáng)對(duì)學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的監(jiān)督和評(píng)價(jià)，以保證教學(xué)過(guò)程的順利進(jìn)行。教師可通過(guò)設(shè)置一些科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u(píng)價(jià)和考核機(jī)制來(lái)對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢測(cè)。在學(xué)生完成相應(yīng)階段的學(xué)習(xí)后，可利用平臺(tái)的測(cè)試和考核功能明確自己對(duì)知識(shí)的掌握情況，而教師也可通過(guò)查閱學(xué)生完成情況掌控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時(shí)獲取翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的教學(xué)效果并對(duì)教學(xué)過(guò)程做出相對(duì)應(yīng)的調(diào)整。

表2 摻檸檬酸硫氧鎂水泥配比設(shè)計(jì)

注：aMolar ratio.bBy weight of α-MgO.

3 結(jié)果與討論

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

院內(nèi)感染是當(dāng)前衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展中急需迫切解決的一大難題，并且很易引發(fā)各種醫(yī)療糾紛，越來(lái)越引起醫(yī)療衛(wèi)生部門(mén)的重視。而血液是引起院內(nèi)感染的重要傳染源，但當(dāng)前，輸血是一項(xiàng)重要的臨床治療手段，在搶救患者生命中具有不可替代的作用，但輸血同時(shí)也引發(fā)嚴(yán)重的疾病[1]。進(jìn)行常規(guī)傳染病標(biāo)志物篩查，不僅能幫助患者診斷相關(guān)疾病，同時(shí)防止患者因輸血引發(fā)的醫(yī)療糾紛，也可降低院內(nèi)感染的傳播，保護(hù)醫(yī)護(hù)人員職業(yè)暴露的風(fēng)險(xiǎn)， 因此醫(yī)院需大力加強(qiáng)血源性感染的控制及自我保護(hù)意識(shí)。所以，需對(duì)進(jìn)行輸血治療的患者進(jìn)行傳染性標(biāo)志物檢測(cè)，現(xiàn)選擇本院接受輸血治療的4 875例患者的臨床資料作作為研究對(duì)象，報(bào)道如下。

按表2的硫氧鎂水泥配比在室溫下制作40 mm×40 mm×40 mm 立方體試塊，一部分試塊在28 d養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)測(cè)試抗壓強(qiáng)度，另一部分試塊分別在浸水28 d、60 d和90 d后測(cè)試抗壓強(qiáng)度，軟化系數(shù)Rf為浸水后抗壓強(qiáng)度與浸水前抗壓強(qiáng)度的比值。將養(yǎng)護(hù)至一定齡期的試塊取樣進(jìn)行X射線(xiàn)衍射晶相(XRD)分析和掃描電子顯微鏡(SEM)分析。

圖2 不同檸檬酸摻量的硫氧鎂水泥浸水前后抗壓強(qiáng)度(a)浸水前;(b)浸水后Fig.2 Compressive strength of MOS cement mixtures before and after immersion in water for different time

3.2 不同檸檬酸摻量的硫氧鎂水泥浸水前后水化產(chǎn)物

不同檸檬酸摻量的硫氧鎂水泥浸水28 d、60 d和90 d時(shí)的軟化系數(shù)如圖2(b)所示。由圖2(b)可見(jiàn)，未摻檸檬酸的硫氧鎂水泥耐水性很差，浸水28 d時(shí)軟化系數(shù)為0.2，浸水60 d時(shí)試塊碎裂。摻入不同摻量檸檬酸的硫氧鎂水泥耐水性有了很大提高，摻入活性氧化鎂質(zhì)量0.1%、0.5%、1.0%和1.5%的硫氧鎂水泥，浸水28 d時(shí)的軟化系數(shù)分別為0.72、0.78、0.84和0.91；浸水60 d時(shí)的軟化系數(shù)分別為0.6、0.64、0.76和0.82；浸水90 d時(shí)的軟化系數(shù)分別為0.55、0.58、0.71和0.75。浸水不同齡期時(shí)硫氧鎂水泥的軟化系數(shù)隨著檸檬酸摻量的增加而提高。

圖3 不同檸檬酸摻量的硫氧鎂水泥浸水前后XRDFig.3 XRD patterns of MOS cement mixtures before and after immersion in water

圖4 摻檸檬酸硫氧鎂水泥浸水前后SEM圖(a)試樣D浸水前;(b)試樣D浸水60 d后;(c)試樣C浸水前;(d)試樣C浸水60 d后Fig.4 SEM images of MOS cement modified by citric acid

檸檬酸摻量為0.5%和1.0%的硫氧鎂水泥試樣C、試樣D，自然條件下養(yǎng)護(hù)28 d和浸水60 d的XRD圖如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，硫氧鎂水泥的水化產(chǎn)物主要由5·1·7相、Mg(OH)2、未反應(yīng) MgO及原料中未分解的 MgCO3組成。自然條件下養(yǎng)護(hù)28 d(浸水前)，不同檸檬酸摻量的硫氧鎂水泥成分有所不同，試樣D(摻量為1.0%)與試樣C(摻量為0.5%)相比，5·1·7相峰強(qiáng)較高(2θ=10°)，Mg(OH)2相峰強(qiáng)較低(2θ=38°)；浸水60 d時(shí)，試樣D的5·1·7相峰強(qiáng)比試樣C的5·1·7相峰強(qiáng)大(2θ=18°，38°)，而未反應(yīng) MgO相峰強(qiáng)略高，使得Mg(OH)2相峰強(qiáng)較試樣C略低，說(shuō)明有較少的未反應(yīng) MgO相轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2相。由圖4可見(jiàn)，檸檬酸改性后的硫氧鎂水泥硬化體中5·1·7相為針桿狀晶體，晶體間互相交錯(cuò)搭接，未反應(yīng)MgO顆粒覆蓋表面及填充其間，試樣C(摻量為0.5%)與試樣D(摻量為1.0%)相比，針桿狀5·1·7相較稀疏，顆粒狀MgO較多；試樣浸水后，未反應(yīng)MgO顆粒轉(zhuǎn)化為片狀Mg(OH)2相，這一變化一方面會(huì)失去MgO顆粒的填充作用，另一方面，生成的Mg(OH)2相膠凝能力較差，轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)由于體積膨脹而引起開(kāi)裂，因而會(huì)使得硫氧鎂水泥耐水性降低。試樣C與試樣D相比，有更多的未反應(yīng) MgO存在并轉(zhuǎn)化為較多的Mg(OH)2相，因而耐水性相對(duì)較差。

4 結(jié) 論

(1)摻入不同摻量檸檬酸的硫氧鎂水泥耐水性可以得到明顯提高，其中檸檬酸摻量為0.5%、1.0%時(shí)，28 d的軟化系數(shù)分別為0.78和0.84。但是，試驗(yàn)證明，隨著浸水時(shí)間的延長(zhǎng)，軟化系數(shù)均有所下降；

(2)自然條件下養(yǎng)護(hù)28 d，摻1.0%檸檬酸的試樣水化產(chǎn)物中5·1·7相生成較多，結(jié)晶程度較好，5·1·7相峰強(qiáng)較高，Mg(OH)2相生成較少，Mg(OH)2相峰強(qiáng)較低；浸水60 d時(shí)，摻1.0%檸檬酸的試樣中的5·1·7相和未反應(yīng) MgO相峰強(qiáng)均高于摻0.5%檸檬酸的試樣，水化產(chǎn)物更穩(wěn)定；

(3)摻0.5%檸檬酸的試樣與摻1.0%檸檬酸的試樣相比，有更多的未反應(yīng) MgO存在并轉(zhuǎn)化為較多的片狀Mg(OH)2相，失去顆粒密實(shí)填充作用，更易于引起開(kāi)裂現(xiàn)象，因而耐水性相對(duì)較差。

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Influence of Citric Acid Addition on Water Resistance of Magnesium Oxysulfate Cement

JIANGLi-li，LIUJiang-wu，DONGWen-jun，GUOJiang-tao，YUSi-wen，LIUBo，YANTing-yi

(College of Civil Engineering and Architecture,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China)

In order to study the water resistance of magnesium oxysulfate cement(MOS), the MOS cement pastes mixed with different amount of citric acid were tested on the compressive strength before and after immersion in water. The results show that MOS cement containing citric acid has higher water resistance than that without modifier additives for it is favorable to the formation of 5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O(5·1·7 phase) and has a more compact microstructure. The water resistance of MOS cement was influenced by the amount of citric acid. For the extend of 0.1%-1.5%, mixtures with 1.0% citric acid can produce more 5·1·7 phase and less Mg(OH)2, which benefits the water resistance of MOS cement.

magnesium oxysulfate cement;citric acid;addition amount;strength

姜黎黎(1975-)，女，博士，副教授.主要從事復(fù)合材料及其力學(xué)性能的研究.

TQ177.5

A

1001-1625(2016)12-4093-04