基于测量高温侵蚀厚度的氯氧镁水泥抗水性快速评价方法

  目的:抗水性是菱镁制品重要的质量指标之一,现行菱镁行业产品标准一般规定测定氯氧镁水泥(Magnesium Oxychloride Cement,MOC)产品常温浸水28d后的抗压强度予以评价,因而现行检测方法必须用到压力试验机(约为5万元)等价格昂贵的实验设备。本文旨在缩短目前检测菱镁产品抗水性的试验时间、简化检测设备,为菱镁产品质量控制和检测提供便捷、快速的抗水性评价方法。将抗水性检测的主动权交给产品客户,以便肃整菱镁市场上产品的质量、规范菱镁产品市场。
  方法:提出抗水性快速评价方法需要满足的理论基础并予以实验验证,讨论MOC在水中的强度退化规律及其影响因素;之后提出快速评价抗水性方法的操作步骤,并对评价结果的准确度予以验证,同时分析定量评价的误差来源。
  结果:1、MOC试件在水中的溶蚀速率与抗水性和温度有关,与试件尺寸和一定范围内的搅拌速率和固液比无关,温度越高其溶蚀速率越快;MOC试件浸水后的强度保留率决定于相对侵蚀厚度,与试件尺寸和浸水温度等因素无关;根据MOC试件在水中的强度退化的速率,可将强度退化过程划分为强度稳定期、快速下降期、缓慢下降期和残余强度4个阶段,这4个阶段可作为半定量评价MOC抗水性的评价指标。
  2、基于测量高温侵蚀厚度的MOC抗水性评价方法的理论基础是Arrhenius公式:1)MOC的强度下降由5Mg(OH)2・MgCl2・8H2O(P5)在水中分解引起;2)MOC在水中的强度损失率与P5的分解速率有关;3)在评价方法所涉及的温度范围内(<75℃),温度对P5的组成和结构无明显影响,而且引起强度下降的化学反应机理基本相同。该方法的操作过程如下:1)建立相关数据库,包括侵蚀速率的Arrhenius关系数据库和Rs=f(ld)关系数据库;2)测定高温(75℃)条件下的侵蚀速率;3)计算低温条件下的侵蚀速率;4)计算低温条件下的侵蚀厚度,判断试件所处的强度退化阶段;5)计算低温条件下的软化系数(Rs,也为强度保留率)。定性判定MOC的抗水性,只需做第2)步;半定量评价抗水性,只需做到第4)步。
  3、定性评价MOC抗水性的方法及标准为:将MOC试件浸入75℃的水中,10h后取出,从平面处切割并测定侵蚀厚度;若侵蚀厚度约为1mm,则产品的抗水性相当于添加1%磷酸盐的抗水改性效果,28d的软化系数约为0.8。半定量或定量评价MOC抗水性的设备仅为恒温水浴锅、切割设备(锯条)和测量设备(游标卡尺),可在24h得到评价结果;半定量评价MOC抗水性的预测值与实验值完全吻合,定量评价MOC浸水后软化系数的相对误差小于17.37%。该方法定量分析的误差主要来源于侵蚀厚度的测定及Rs=f(ld)关系的准确度。
  结论:基于测定高温侵蚀厚度的MOC抗水性评价方法能简单、方便、快速地得到产品的抗水性评价结果;定性评价仅需10h,半定量和定量评价的实验时间由原来的约1月缩短到1d、且评价结果的准确度高。定性评价的设备可选用常用的户用保温暖瓶代替,半定量和定量评价的设备总价值约为1000元,设备价值约为原来的1/50。
  该方法除快速评价MOC的抗水性外,还能根据检测试件浸水后的表面状况检测产品是否选择了合格的氧化镁原料、合理的原料配比及养护工艺。