鎂基膠凝材料用輕燒粉性能指標需要滿足《菱鎂制品用輕燒氧化鎂》(WB/T 1019—
2002)的相關規定。筆者通過多年實踐發現,在實際生產中,輕燒粉需要嚴格把控以下幾個
指標。
① 活性氧化鎂含量?;钚匝趸V能夠與水反應生成氫氧化鎂,繼續反應生成 5·1·8 晶體、3·1·8 晶體或 5·1·7 晶體,是輕燒粉中的有效成分,直接影響產品質量。實際生產過程中需要隨時監測活性含量的變化。新進輕燒粉必須進行活性氧化鎂含量檢測。存放時間過長或者因存放不當造成活性降低、受潮結塊的輕燒粉使用前必須檢測活性氧化鎂含量并及時調整配方配比。如果輕燒粉活性氧化鎂含量過低,不能單獨使用,需要與新進輕燒粉按比例調和使用,以控制產品質量,降低次品率。輕燒粉活性氧化鎂含量具體檢測方法如下。
將試樣置于(100±5)℃的干燥箱中干燥 1h,取出后置于干燥器中冷卻至室溫。準確稱取 100g 輕燒粉,放入已烘干至恒重的燒杯中(記錄燒杯的干重),向燒杯中注入 400mL 蒸餾水,并用玻璃棒攪拌均勻,注意攪拌時試樣不可損失(玻璃棒上黏附的輕燒粉用蒸餾水沖入燒杯)。將試樣置于(100±5)℃的干燥箱中水化 2~2.5h 后,將烘箱溫度調至 150℃,
活性氧化鎂含量按下式計算。
活性 含量MgO= ×W45?100式中 W——輕燒粉水化反應后的干重,g;100 ——輕燒粉樣品的質量,g;45 ——換算常數(100×0.45)。
② 細度。輕燒粉顆粒細度直接影響到輕燒粉顆粒的比表面積。細度越大,反應越快、越充分,放熱越集中;反之細度越低,反應越慢,強度越低。如果制品體積過大,反應速率快,容易造成反應過激,溫度過高,破壞制品結構。目前輕燒粉細度大都控制在 200 目,針對滲透板等有特殊要求的產品需要使用 325 目輕燒粉。實際生產中,根據不同制品、不同的生產環境也可以要求廠家調整輕燒粉細度,以更好地控制產品質量。檢測方法參照標準《菱鎂制品用輕燒氧化鎂》(WB/T 1019—2002)。
③ 活性氧化鈣含量?;钚匝趸}能夠與水反應生成氫氧化鈣,同時劇烈放熱,加快料漿凝固。嚴重的會出現操作時間過短甚至來不及操作的情況。同時活性氧化鈣水化生成的鈣離子與硫酸根離子反應生成硫酸鈣,即石膏,這是一個體積膨脹的化學反應,會造成制品出現裂紋。同時氫氧化鈣還會與某些穩泡劑成分發生反應,影響泡沫穩定性,造成發泡制品塌陷,所以使用前必須對輕燒粉進行活性氧化鈣含量檢測?!读怄V制品用輕燒氧化鎂》(WB/T 1019—2002)指出,輕燒粉中活性氧化鈣的檢測應參照《水泥化學分析方法》(GB/T 176)中游離氧化鈣的測定方法。通常輕燒粉活性氧化鈣含量較低。個別生產廠家和檢測單位依據《鎂鋁系耐火材料化學分析方法》(GB/T 5069—2007)對輕燒粉進行成分檢測,得到的數據中氧化鈣含量其實是輕燒粉中總的氧化鈣含量,絕大部分以碳酸鈣形式存在。碳酸鈣在鎂基膠凝材料反應體系中相當于一種無機填充料,并不參與反應,對實際生產的指導意義不大。
④ 燒失量。輕燒粉在 (1025±25)℃高溫下煅燒時,其中的碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂煅燒發生分解,釋放出 CO2 和水蒸氣,造成質量減少,損失的質量與輕燒粉總質量的比值稱為燒失量。燒失量的高低對輕燒粉的使用有重要的影響,所以新進輕燒粉使用前必須進行燒失量的檢測。CaCO CaO CO3 2???→ + ↑高溫MgCO MgO CO3 2???→ + ↑高溫Mg OH MgO H O( )2 ???高溫→+ 2 ↑燒失量過高時燒粉欠燒部分多,欠燒氧化鎂晶格排列存在缺陷,反應速率快,初凝時間短,適宜冬季低溫使用;燒失量低時輕燒粉過燒部分多,過燒部分氧化鎂晶格排列緊密,活性降低,反應速率慢,適宜夏季高溫使用。遼寧省海城地區的輕燒粉都是由煤氣反射窯生產的燒失量一般為 4%~9%,使用過程中應根據氣溫高低進行調整。然而針對由回轉窯(新疆藍天鎂業股份有限公司)生產的輕燒粉,煅燒溫度低,煅燒充分,燒失量普遍偏低(1%~3%),不再適用標準《菱鎂制品用輕燒氧化鎂》(WB/T 1019—2002)的相關規章 定,燒失量大小對于反應速率不再具備指導意義。在實際生產中結合濟南鎂嘉圖新型材料開發有限公司生產的調凝劑也能夠正常生產。
⑤ 凝結時間。凝結是指氧化鎂料漿失去可塑性并具有一定機械強度的過程,根據凝結狀態的不同階段分為初凝和終凝。在實際生產中,影響凝結時間的因素很多。溫度是影響凝結時間的重要因素,溫度高則反應速率加快,凝結時間變短;溫度低則反應速率變慢甚至停止;摩爾比也會影響凝結時間,摩爾比不同表示反應物的數量不同,鹵水濃度一定時,適當增加摩爾比可以提高料漿的 pH 值,使化學反應更迅速、更充分;填充料的種類和加入量也會影響凝結時間,惰性填充料性質穩定,不參與化學反應,影響較小,若填充料具有吸水、酸堿性等特性,則會改變反應物數量及反應環境,影響凝結時間;凝結時間還與調和劑濃度有關,濃度高,反應速率快,凝結快。除上述外部因素外,凝結時間還與輕燒粉自身質量有很大關系,如細度、活性氧化鎂含量以及燒失量等。一般來講氧化鎂越細,則比表面積越大,與溶液接觸越充分,加快化學反應速率;活性氧化鎂含量越高,則參與反應的有效物質量越大,促進化學反應的右移,生成凝結相;燒失量越高,晶格缺陷氧化鎂越多,反應越迅速,凝結時間越短。凝結時間對生產至關重要,比如在生產防火門芯板時,由于料漿采用了發泡工藝,要求在泡沫破損之前,料漿應具有一定的機械強度對泡沫加以支撐,即料漿達到初凝;終凝時間則與生產效率緊密相關,一般工業生產都是當天生產,第二天脫模并再次生產,循環往復。如果終凝時間過長,則產品第二天不能脫模,占用模具,降低生產效率。所以批量生產的制品應該在一個生產周期內能夠脫模并具有足夠的機械強度來搬運摞放。綜上所述,凝結時間非常重要,在使用之前應對凝結時間進行測定,《菱鎂制品用輕燒氧化鎂》(WB/T 1019—2002)中凝結時間的測定方法如下。
a. 原材料。氧化鎂 500g,氯化鎂和拌和水用量按照活性 MgO∶MgCl2∶H2O=5∶1∶13(摩爾比)添加,氯化鎂與水需要提前攪拌混合均勻制成溶液。
b. 制備。將攪拌鍋和攪拌葉片先用濕布擦凈,將稱好的 500g 氧化鎂試樣倒入攪拌鍋內,拌和時,先將鍋放在攪拌機的鍋座上,升至攪拌位置,啟動攪拌機,并徐徐加入氯化鎂溶液,低速攪拌 120s,停 15s,同時將葉片和鍋壁上的料漿刮入鍋中間,接著高速攪拌 120s 停機。然后立即將料漿裝入圓模,振動數次,刮平,放入標準養護箱養護 [ 溫度(20±2)℃,
相對濕度(70±5)%]。
c. 測量。試件在養護箱中養護 30min 后進行次測定。測定時,從養護箱內取出圓模放到維卡儀試針下,使試針與凈漿面接觸,擰緊螺栓 1~2s 后突然放松,試針垂直自由沉入凈漿,觀察試針停止下沉時指針讀數。當試針沉至距離底板 2~3mm 時,即達到初凝狀態;當下沉不超過 1~0.5mm 時,達到終凝狀態。筆者將實驗室檢測與實際生產相結合發現,《菱鎂制品用輕燒氧化鎂》給出的 5∶1∶13的配比適用于實驗室,與實際生產并不相符,溶液濃度高、水量小,在凝結固化過程中水會煤氣反射窯無機膠凝材料創新實務因蒸發等原因損失,導致反應體系中水量不足。另外,標準給出的是凈漿的檢測方法,在實際生產中應用凈漿的情況很少,可以由凈漿檢測推廣到料漿檢測,如防火板料漿、防火門芯板料漿等,對實際生產指導作用更顯著。
另外,在以上指標均合格的情況下,輕燒粉中的其他物質如氧化鐵(含量過高輕燒粉會發黃,制品白度不夠)、氧化硅、氧化鋁等指標也很重要,同樣需要進行檢測。