摘要:

本文综述了氯氧镁水泥的研究进展，介绍了氯氧镁水泥的各种优异的性能、缺陷和相变机理，总结了氯氧镁水泥的改性方法及其制品的开发利用的情况。

1.概述

1867年索瑞尔（Sorel）发现用细粉末的氧化镁与浓的氯化镁水溶液混合后形成的胶凝物，它具有水泥的性质，这种物质称为索瑞尔水泥 (Sorel Cement).因为它主要是由氯化镁（MgC12）和氧化镁（MgO）凝结形成的，所以也叫氯氧镁水泥(Magnesium Oxychloride Cement或MOC)。

氯氧镁水泥的材料主要由两大部分组成:一部分是基本材料（MgO、 MgC12和H20），它们形成的MgO-MgC12-H20三元化合物结晶复盐是氯氧镁水泥的硬化体，其中最主要的是3MgO·1 MgC12·8 H20结晶相简称3相和5MgO·1MgC12·8 H20结晶相简称5相。另一部分是外加剂，是指各种能改善氯氧镁水泥性能的有机和无机材料。

在国际卫生组织公布了石棉为第一类名列榜首发致癌物质，从而禁止了石棉及含有石棉的板材在建筑工程中使用，氯氧镁水泥板材成了取而代之的理想材料，原因在于它具有许多优于硅酸盐水泥的性能（如：凝结快硬化快、机械强度高、耐磨性好、碱度低耐腐蚀、黏结性好、耐火隔热性能好等）。同时，氯氧镁水泥还存在着许多缺陷（如：返卤泛霜、耐水性差、翘曲变形、开裂等），严重制约了它的发展。为寻求解决这些缺陷的方法，国内外研究人员进行了大量的研究并取得了很大的进展。
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2.氯氧镁水泥的相变机理

氯氧镁水泥的主要原料是轻烧氯氧镁水泥粉（MgO）和六水氯化镁（MgC12·6H20）。两者在水溶液中就形成了MgO- MgC12-H20三元反应体系，它们之间进行着十分复杂的化学反应。主要反应产物有四个晶相：5MgO·MgC12·8H20相（5相）、3MgO·MgC12·8H20相（3相）、2MgO·MgC12·4H20相（2相）、9MgO·MgC12·5H20相（9相），所有这些相都可以用化学式Mgx(OH)y·C1·nH20表示。可以认为这些相是通过Mg(OH)2和MgC12 发生反应，或者是简单离子Mg2+、Cl-和OH-之间的结合而得。

氯氧镁水泥在常温下硬化的主要产物为5相和3相，它们是氯氧镁水泥硬化体的主要成分，决定着氯氧镁水泥的性能。因为5相为亚稳定相，所以5相和3相在一定的条件下可以相互转变。这些相的转变与MgO/MgC12之比具有很密切的关系，有的学者总结出了5相和3相的稳定性与PH值之间的关系：

PH=6.1-6.3时，?????? 3相稳定
PH=7.6-7.7时，?????? 5相稳定
PH=8.2-9.0时，??? [Mg(OH)2]稳定

一般情况下，氯氧镁水泥水化反应3-4h后系统中开始出现5相，随之未溶解的MgO逐渐溶解减少，5相逐渐增加，硬化反应一天后，5相几乎达到最大值，MgO消失。

由于氯氧镁水泥的MgO- MgC12-H20三元体系是一个亚稳定结晶体系，具有一定的不稳定性，所以氯氧镁水泥在长期的使用过程中，各个相会随着环境的不同而发生各种各样的转变，从而影响到氯氧镁水泥的稳定性，最终导致氯氧镁水泥丧失应有的强度和韧性。
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2.1 在大气中的相变

大多数的氯氧镁水泥制品都是暴露在大气中的，因此大气对它的影响是最大的。特别是大气中的CO2和水蒸气对它的影响。
许多研究表明5相和3相在大气中受到CO2和水蒸气的作用，会发生相变生成2MgCO3·Mg(OH)2·MgCl2·6H2O(氯碳酸镁盐)。其反应如下：

5MgO·MgC12·8H20+CO2+H2O→2MgCO3·Mg(OH)2·MgCl2·6H2O
3MgO·MgC12·8H20+CO2+H2O→2MgCO3·Mg(OH)2·MgCl2·6H2O

此时反应并没有结束，2MgCO3·Mg(OH)2·MgCl2·6H2O还不是最终稳定产物。在CO2和水蒸气的作用下还会继续碳化和溶解，经过雨水的冲刷后，复盐中的MgC12被冲走，最后又转变为Mg(OH)2·MgCO3·3H2O和水氯氧镁水泥矿4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O以及MgCO3等。相变反应式如下：

2MgCO3·Mg(OH)2·MgCl2·6H2O+CO2+H2O→
4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O+MgCO3·Mg(OH)2·3H2O+MgCO3
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2.2? 在水中的相变

虽然氯氧镁水泥很少在水中使用，但氯氧镁水泥制品是用于室外，难免要受雨水浸泡，尤其是在雨量较多的地区，氯氧镁水泥制品长期与雨水相接触，相变不容忽视。

近些年，不少研究人员应用先进的分析设备证明：氯氧镁水泥的硬化体浸水后5相和3相会向Mg(OH)2相转变。随着浸水时间的延长， 5相和3相含量逐渐减少，Mg(OH)2含量增加。其结构从5相和3相紧密的纤维状紧密结构转变成了Mg(OH)2的层状松散结构。导致制品的孔隙率增大，强度下降，且更易吸潮。由于在反应过程中有游离的MgCl2生成，会通过毛细孔迁移到制品表面，出现返卤泛霜现象影响了制品的外观。