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                                         2010-09-01 

                        由氯氧鎂碳化引起索瑞爾水泥拋光磚上產(chǎn)生裂縫的研究

                                 翻譯：李戰(zhàn)發(fā)，校對(duì)：曹永敏

    摘要：氯氧鎂拋光磚放置5個(gè)月后會(huì)使得制品的兩個(gè)面朝同一個(gè)方向彎曲，同時(shí)生成兩種垂直的裂紋體系。取樣品表層結(jié)皮粉化后用蒸餾水處理，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)沉積層。在下層有：氫氧鎂石，F(xiàn) ，氯酸鉀鹽和少量的F 。在上層有：方鎂石，F(xiàn) 和氫氧鎂石。
F 和氯甲酸鹽共同存在表明碳化反應(yīng)是與F 作用的。碳化反應(yīng)后使得體積增大并產(chǎn)生足夠大的壓力而引起裂紋。由于大氣中二氧化碳的存在，氧化鈣雜質(zhì)的存在會(huì)生成文石，這個(gè)過程與生成氯甲酸鹽是同時(shí)進(jìn)行的，而且鎂離子會(huì)抑制方解石的形成。
 
                                             前言
    氯氧鎂（或者說索瑞爾水泥）以4種不同的分子形式存在（F ，F(xiàn) ，F(xiàn) 和F ），它們的命名方式是采取分子式中每摩爾MgCl 對(duì)應(yīng)的Mg(OH) 的數(shù)目來命名的。在室溫（＜100℃)下F 和F 最穩(wěn)定。
本文只是系列研究提高拋光磚性能工程的一部分，因此，實(shí)驗(yàn)中所用的原材料都是工業(yè)級(jí)的。文章論述了氯氧化物的一種特殊應(yīng)用，通過索瑞爾水泥把磨料微粒黏合起來制成裝飾石材用的拋光磚。
有時(shí)候，這些拋光磚放置一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)裂紋，這些裂紋消弱了水泥的粘結(jié)性能從而導(dǎo)致力學(xué)性能下降，縮短了磚的使用壽命。
    本文就是為了探尋出現(xiàn)彎曲表面和磚裂縫的原因。
 
                                         材料與方法
    煅燒完全的氧化鎂，氯化鎂混合，再加使料漿稠度合適的水，比如，他們的摩爾比為7：1：13。
把固化好的磚放置在小盒子里，試樣形狀為等腰三角形，尺寸為：b=7.5cm，h=17cm，厚度為6.5cm，如圖一（A）所示。
    五個(gè)月后觀察試樣發(fā)現(xiàn)兩個(gè)等腰三角形的對(duì)等面顯著地朝一個(gè)方向彎曲形成一個(gè)凸面和一個(gè)凹面。（如圖一，B）。
    另外在凸彎曲上有很多小裂紋與彎曲軸平行，同時(shí)有一個(gè)與小裂紋垂直的長(zhǎng)且寬的裂紋出現(xiàn)。
應(yīng)當(dāng)指出的是磚的中心和表層顏色不同，中心的顏色為灰色，表層的顏色為暗灰色。凹面的表層差不多為1厘米后，而凸面的表層超過3厘米厚。
    在燒杯中用蒸餾水溶解10g表層粉末樣品試圖分離磚的水泥相。樣品經(jīng)過多次洗滌過濾，把固體殘留物在室溫下干燥，獲得的沉淀物有一個(gè)較為明顯的層次分布 。
    1. 沉在燒杯底部的厚層晶粒粗大，顏色為暗灰色。
    2. 燒杯上部薄層晶粒就比較小，顏色呈灰色，是典型的干燥裂紋。
    為了避免因機(jī)械研磨而引起的相轉(zhuǎn)換，而是通過人工慢慢研磨。采用西門子d500自動(dòng)化x射線衍射儀對(duì)不同樣本的晶相進(jìn)行分析。
 
                                         結(jié)果和討論
    X射線分析在下層的為：氫氧鎂石，F(xiàn) ，文石，氯甲酸鹽和少量的F 。在上層為：方鎂石，F(xiàn) ，氫氧鎂石和少量的氯甲酸鹽。
    粗粒度的部分在沉積過程中最先沉淀下來，因此F 和氯甲酸鹽粒子尺寸最大，也表明碳化物能起兩相聚集粒子黏結(jié)作用。
    表一中列出了在深灰和淺灰色的樣品中已確定的活性相。從表中我們可以看到氯甲酸鎂鹽急劇增加（數(shù)值達(dá)到789 c/s）。同時(shí)，F(xiàn) 濃度急劇下降（由557 c/s 下降到 127 c/s），毫無疑問是大氣中的二氧化碳與F 發(fā)生碳化反應(yīng)伴隨著如下反應(yīng)：3Mg(OH)2·MgCl2·5H2O + 2CO2 →Mg(OH)2·2MgCO3·MgC12·6H20 + H2O。
    事實(shí)上，兩個(gè)初始的對(duì)稱斜面（圖1.A）彎曲表明在凸面上有較強(qiáng)的壓力出現(xiàn)，凸面上的碳化反應(yīng)也很強(qiáng)烈，樣品深灰色區(qū)域厚度較高也證明了這一點(diǎn)。
    碳化效應(yīng)和結(jié)構(gòu)重排會(huì)致使體積增加從而產(chǎn)生足夠大的壓力而引起裂紋。
    文石和氯甲酸鹽在樣品的深灰色區(qū)域同時(shí)出現(xiàn)表明兩者碳化的過程是同時(shí)進(jìn)行的。
    煅燒充分的氧化鎂里面通常含有氧化鈣雜質(zhì)。因?yàn)樯冶妊趸}更活潑，因此在反應(yīng)過程中大量的水分就先與氧化鈣水化生成氫氧化鈣，其碳化產(chǎn)生文石，因此碳酸鈣的多形體就廣泛分布于深灰色聚集體中。盡管由氧化鈣生成文石會(huì)使得體積膨脹160%，但是氧化鈣的含量很少其引起的壓力破壞是可以忽略的。
    熟石灰在沒有像氯化鎂這樣的抑制劑的情況下會(huì)產(chǎn)生方解石，很明顯，磚里富含氯化物所以沒有方解石產(chǎn)生。
已經(jīng)有大量的工作對(duì)鎂離子抑制方解石的形成做了研究。本論文中就是對(duì)這一課題的相關(guān)報(bào)道。
    氯甲酸鹽主要是由F 的碳化引起的。
    F 的碳化是比較困難的，也就是F 比F 更穩(wěn)定。另一方面，由于碳化產(chǎn)生的氫氧化鎂將起到保護(hù)F 的作用，其包圍于粒子的表面使之免受二氧化碳的侵蝕。
                                            參考資料
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                                                表一
     兩個(gè)沉積層的x射線分析。T：主要成分，t：微量成分，c/s：Counts Per Second