新型硫氧镁胶凝材料研究+文献综述(4)
善硫氧镁水泥的强度[8]
。实验中，他们按照MgO-MgSO4-H2O三元体系相图制备
了一系列的硫氧镁水泥浆体，测量了固体体积和表观体积以确定其孔隙率，同时
还检测了硬化浆体的弹性模量和微硬度及热失重等。 在试验中发现硫氧镁水泥硬
化浆体中孔隙率与所用压力间存在一定的关系， 如果用压力的对数值与孔隙率作
图就能得到一条直线，并且在这条直线上，当孔隙率为7.5%时，直线的斜率会
突然变陡，弹性模量和显微硬度也随着孔隙率的变化而变化，但变化的方向却恰
好相反，也就是说密实浆体的弹性模量较高而显微硬度却较低。对于这一现象
Beaudoin和 Ramachandran认为弹性模量取决于颗粒间的结合力，显微硬度取决
于固体成分的强度。在压实过程中，颗粒间的结合力破坏，颗粒滑移，一旦将压
力除去，只有一部分颗粒间结合力保持不变，因此，弹性模量随压力增加而降低;
相反，显微硬度反映的是晶体组分的性能，压实对晶体相有利，因而显微硬度会
随压力的增加而增加。 Beaudoin 和Ramachandran在实验中还发现:当孔隙率相同
时，硫氧镁水泥硬化浆体并不不比氯氧镁水泥强度低。因为硫氧镁水泥易形成多
孔结构，同样体积的试件硫氧镁水泥的孔隙率要比氯氧镁水泥大得多，这就造成
了硫氧镁水泥强度远低于氯氧镁水泥。如果在相同孔隙率条件下，硫氧镁水泥仅
仅比氯氧镁水泥略低一点[9]
。另外，由于硫氧镁水泥水化反应很难达到平衡态，
也就是说硫氧镁水泥石中存在许多未反应完全的带有不同结晶水的硫酸镁晶体
或凝胶态物质，这些物质的存在也严重地降低了硫氧镁水泥石的强度，因此，硫
氧镁水泥石强度较低。
由于硫氧镁水泥的MgO-MgSO4-H2O三元体系很难达到平衡态， 即凝结硬化
后的组成也是不确定的。1957年，Demediuk和 Cole对30—120℃下的硫酸镁水
溶液过量时的混合物进行了研究，揭示出在低温下体系中有二种结晶相存在，它
们分别是Mg(OH)2, MgSO4•7H2O和3Mg(OH)2• MgSO4• 8H2O的晶体相;在较高温
度下则形成一些其它的结晶性很好的晶相，5Mg(OH)2•MgSO4•3H2O、
Mg(OH)2•MgSO4• 5H2O、Mg(OH)2•2MgSO4•3H2O，并建立了它们之间相对含量
与初始组成的关系[10]
。例如，当硫氧镁溶液浓度较低时，在 40℃以上形成稳定
5•1•3 相，高温时，5•1•3 相与 1•1•5 相伴随形成。这些科研成果不仅丰富了硫氧
镁水泥的基础理论，而且对改善硫氧镁材料性能提供了依据，对生产实践和实际
应用都具有十分重要的指导意义。
1.7 硫氧镁胶凝体系水化机理
MgO-MgSO4-H2O胶凝体系水化过程可分为5 个阶段，即起始期、诱导期、
加速期、减速期和衰减期。
起始期和诱导期：轻烧氧化镁于硫酸镁溶液经混合后，MgO 以微小颗粒状
态均匀分散在 Mg2+
及水分子组成的均相介质中进行如下水解
反应：
MgO+（x+1）H2O=[Mg(OH)(H2O)x]
在这两个水化阶段，水解反应（1）的速度很慢，放热速率很低。
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