在建筑、道路、橋梁、隧道、機(jī)場(chǎng)和大壩等土木工程中大量使用以鈣鹽為水化產(chǎn)物的無(wú)機(jī)膠凝材料,其中常見(jiàn)的鈣質(zhì)膠凝材料包括石灰、石膏、硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥,鈣質(zhì)膠凝材料為現(xiàn)代土木工程的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。與鈣質(zhì)膠凝材料類似,還存在以鎂鹽為水化產(chǎn)物的另一類無(wú)機(jī)膠凝材料,即鎂質(zhì)膠凝材料,常見(jiàn)的鎂質(zhì)膠凝材料包括氯氧鎂水泥、硫氧鎂水泥和磷酸鎂水泥,雖然鎂是地球中元素組成總量?jī)H次于鐵、氧、硅之后的第4位元素(占12.7%),其原料來(lái)源比鈣質(zhì)膠凝材料更加豐富,但是因種種原因,這種無(wú)機(jī)膠凝材料在土木工程中的應(yīng)用未能進(jìn)一步普遍。
我們?cè)谥袊?guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目的大量經(jīng)費(fèi)支持下,合成了一種新的堿式硫酸鎂純相樣品,通過(guò)中德兩國(guó)科研機(jī)構(gòu)的合作,成功解析其化學(xué)成分與晶體結(jié)構(gòu),該晶相簡(jiǎn)稱5•1•7相,5•1•7的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)已進(jìn)入國(guó)際無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)(The Inorganic Crystal Structure Database,ICSD),卡片號(hào)CSD-No.425847。運(yùn)用先進(jìn)的測(cè)試手段,我們發(fā)現(xiàn)5•1•7相與傳統(tǒng)硫氧鎂水泥的水化產(chǎn)物3•1•8相相比,具有完全不同的性質(zhì),它在水中的溶解度非常低,僅能溶解0.034g/100g水,約為3•1•8相溶解度的1/1241,同時(shí)也僅有氯氧鎂水泥主要水化產(chǎn)物5•1•8相的溶解度的1/2359,與硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物CSH凝膠與鈣礬石的溶解度數(shù)據(jù)同處于一個(gè)非常低的數(shù)量級(jí)。為了區(qū)別于傳統(tǒng)的硫氧鎂水泥,按照水泥命名的規(guī)律,將這種形成以5•1•7相為主要水化產(chǎn)物的新型硫氧鎂水泥命名為堿式硫酸鎂水泥,該水泥具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、低堿、抗水、不吸潮返鹵、耐高溫性好、不銹蝕鋼筋等優(yōu)勢(shì),適合于制作建筑工業(yè)的結(jié)構(gòu)材料、保溫材料和裝飾材料等。堿式硫酸鎂水泥的理論創(chuàng)新引起了企業(yè)界的青睞,正在穩(wěn)步地推廣、實(shí)施。
通過(guò)對(duì)該水泥特性的深度解析,開(kāi)發(fā)出一系列深化應(yīng)用產(chǎn)品:抹面噴涂砂漿、修補(bǔ)砂漿、防水砂漿等,已經(jīng)通過(guò)國(guó)家相關(guān)部門檢測(cè)。根據(jù)其良好的耐水性、耐火性、熱傳導(dǎo)效率低等特點(diǎn),將其應(yīng)用于各類水泥制品與結(jié)構(gòu)之中。可替代木材,用于裝備制造業(yè)的包裝材料、用于煤碳工業(yè)礦井支架和護(hù)板、農(nóng)村的糧倉(cāng)和大棚骨架、市政工程中美觀的護(hù)欄和藝術(shù)景觀,甚至木器制品中的隔板等等;可替換現(xiàn)代建筑中所用的墻體材料,制成更高效保溫的建筑節(jié)能墻體和屋面、各種更環(huán)保的裝飾材料,如既防火又抗折的防火板,其韌性堪比木材制品;可制作大幅面的仿石與仿木建筑裝飾材料;可用于新型建筑結(jié)構(gòu),如海事工程、軍事工程、橋梁大壩等;還可用于機(jī)場(chǎng)跑道的快速修復(fù)、防水工程的快速修復(fù)等等。 它完全符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

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