0　引言

镁水泥是由法国化学家索瑞尔［1］（Sorel）于1867年发明的MgO-MgCl2-H2O三元体系气硬性胶凝材料，硫氧镁水泥是之后发展起来的另一种镁水泥.1933年，Aspelund首先合成了3Mg（OH）2·MgSO4·8H2O、3Mg（OH）2·MgSO4·9H2O形式的硫氧镁化合物.

在高中物理的学习过程中，对于很多的物理练习题来说，我们通常都非常的恐惧，因为题目中不仅含有大量的文字叙述，而且需要在其中提取相应的物理知识，并且对物理知识进行一定的计算和解答，得到最终的正确答案.在物理简单的过程中有很多关于计算的问题，需要有很强的技巧性才能够快速得出正确的答案，而并不是通过一些传统的算法进行硬性的计算，这样会增加计算的时间和难度.

秋季安全生产调研反馈问题解决落实得怎么样？春节前“零事故”安全保障措施有哪些？……11月26日，郯城县高峰头镇人大举行联席会议，就全镇安全生产工作情况开展专题询问。镇安监办、经贸办、派出所、交通运输及7大社区、48个村庄、23家涉危涉爆经营项目负责人到会应询。

碱式硫酸镁水泥（BMS）是通过加入少量的外加剂对硫氧镁水泥进行改性，改变了MgO-MgSO4-H2O三元胶凝体系的水化过程和最终的水化产物物相组成，从而赋予其优异性能的高性能镁水泥.

邓德华［2］对硫氧镁水泥的制备及性能研究做了大量的试验，发现加入一种S型外加剂后，能显著提高硫氧镁水泥的强度，且耐水性得到改善，通过XRD图谱未能确定该新相的组成和晶体结构.吴成友等［3-5］采用外加剂技术制备了一种高强、抗水、抗腐蚀、抗碳化及具有良好护筋性能的碱式硫酸镁水泥（BMS），对碱式硫酸镁水泥的物相结构、水化产物、力学性能、耐久性能及在土木工程中的应用技术进行了大量的理论与试验研究，指出了新的物相为5Mg（OH）2·MgSO4·7H2O（517相），并取得了一系列重要的成果.陈文海等［6-8］研究了碱式硫酸镁水泥混凝土基本力学性能、抗硫酸盐腐蚀性能，结果表明：碱式硫酸镁水泥混凝土比普通硅酸盐混凝土具有更高的强度、抗裂性、抗硫酸盐腐蚀性，在结构设计方面优于普通硅酸盐混凝土.

分别称取轻烧氧化镁、七水硫酸镁放入同一搅拌锅中，用水泥净浆搅拌机干拌5 min；然后将称取的外加剂放入称量好的水中溶解，溶解后将外加剂水溶液倒入搅拌锅中，搅拌5 min；最后将搅拌好的水泥浆体静置1 min后注入40 mm*40 mm*160 mm的三联水泥胶砂塑料试模，在环境温度20℃±2℃、相对湿度60%±5%条件下养护24 h后脱模，继续在该条件下养护，部分水泥试样外观见图1.

按每个种类制作3组试件，每组试件3个，3组试件分别养护3 d、14 d、28 d，根据GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（IOS法）》［10］测量抗折强度（Rf）和抗压强度（Rc）.

1　实验

1.1　实验材料

1）轻烧氧化镁：海城东展生产的矿产品85轻烧镁粉，细度230目（0.063 mm）筛余率1.4%，用水合法［9］测得其活性氧化镁（a-MgO）含量为65%.化学组成见表1.

 

表1　轻烧氧化镁的化学组成Tab.1 Chemical compositions of light-burned magnesium oxide %

  

LL 9.66化学组成含量MgO 83.42 CaO 1.85 SiO2 4.26 Al2O3 0.27 Fe2O3 0.34 SO3 0.13 K2O 0.07

2）七水硫酸镁：柳州益嘉化工，分析纯.

3）水：学校自来水.

4）外加剂A（有机酸）、B（强碱弱酸盐）、C（强碱弱酸盐）：柳州益嘉化工，分析纯.

1.2　水泥配合比

本实验采用活性氧化镁（a-MgO）∶七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）∶水（H2O）的摩尔比为8∶1∶13，不掺外加剂编号为O，外加剂分别采用单掺A、B、C与不同摩尔比复合掺AB1、AB2、AB3、AB4、AB5、AC1、AC2、AC3、AC4、AC5，配合比设计见表2.

 

表2　水泥配合比设计Tab.2 Design of cement mixture ratio

  

编号外加剂摩尔比原料摩尔比（a-M g O∶M g S O 4·7 H 2 O∶H 2 O）外加剂种类编号原料摩尔比（a-M g O∶M g S O 4·7 H 2 O∶H 2 O）O A-1 B-1 C-1 A B 1-1 A B 2-1 A B 3-1 A B 3-2 A B 3-3 A B 3-4 A B 3-5无　1　1　1无　A　B　C A∶B=1∶3 A∶B=1∶28∶1∶13 A B 1 A B 2外加剂摩尔比A∶B=2∶1 A∶B=3∶1 A∶C=1∶3 A∶C=1∶2 A∶C=1∶1 A∶C=2∶18∶1∶13外加剂种类A B 4 A B 5 A C 1 A C 2 A C 3 A C 4 A∶B=1∶1 A B 3外加剂掺量（占轻烧氧化镁质量）/%00.20.20.20.20.20.20.40.60.81.0 A B 4-1 A B 5-1 A C 1-1 A C 2-1 A C 3-1 A C 4-1 A C 5-1 A C 5-2 A C 5-3 A C 5-4 A C 5-5 A∶C=3∶1 A C 5外加剂掺量（占轻烧氧化镁质量）/%0.20.20.20.20.20.20.20.40.60.81.0

1.3　试件制备

认识老林是在一次朋友的聚会中。确切地说，是热心的朋友撮合了他们的结识。老林并非姓林，而是姓吴，吴天成。是一家房地产公司的老总，吴总看中了一块地，想开发成楼盘，就请摄影圈的朋友帮忙做一份宣传册页，朋友就介绍了他。身兼摄影家协会秘书长的许振平自己有家平面设计公司，靠着本地人脉资源，公司经营得风生水起。几杯酒下肚，两人就有了相见恨晚的好感。买卖谈成，心情舒畅，加上吴总的睿智风趣和许振平有着相似之处，两人当下就称兄道弟起来。吴总长一岁，为兄，许为弟。

  

图1　水泥试样Fig.1 Cement sample

1.4　实验方法

本文使用有机酸A分别与不同的强碱弱酸盐B、C配制了复合型外加剂，研究了不同外加剂及外加剂用量对碱式硫酸镁水泥抗折、抗压强度的影响，并结合SEM及XRD进行表征，为碱式硫酸镁水泥的推广运用提供了更多选择性.

2　结果与讨论

2.1　外加剂对碱式硫酸镁水泥强度的影响

本文采用掺量为轻烧氧化镁质量0.2%的不同外加剂，均测量28 d的抗折、抗压强度并进行比较，选出对水泥强度提高较为优秀的外加剂种类.

在中国，随着人口数量的不断在增加，复种指数不断升高，连年增产的压力日益加大，人们对于土壤、土质、土壤养分的期盼越来越高。在人们的期盼中,镁是如何发挥作用的？

2.1.1　单掺外加剂A、B、C对碱式硫酸镁水泥强度的影响

 

表3　单掺外加剂对碱式硫酸镁水泥强度影响Tab.3 Effects of single admixture on strength of basic magnesium sulfate cement MPa

  

编号28 d抗折强度28 d抗压强度O 3.8724.36 A-18.5251.26 B-18.0542.91 C-14.5133.65

由表3可知，未掺加外加剂所得到试件28 d强度很低，这是由于产物为硫氧镁水泥水化相，其中的Mg（OH）2结晶含量高且为松散的片状，强度很低；掺加0.2%的外加剂A，抗折强度提高120%，抗压强度提高110%；掺加0.2%的外加剂B，抗折强度提高108%，抗压强度提高76%；掺加0.2%的外加剂C，抗折强度提高16%，抗压强度提高38%.这是因为外加剂A、B、C均与Mg2+产生络合作用，在Mg2+周围形成络合膜从而抑制了Mg2+与OH-结合生成Mg（OH）2，使Mg2+缓慢地形成具有较高强度的Mg（OH）2-MgSO4-H2O三元胶凝体系；外加剂A、B使其形成了较多的5Mg（OH）2·MgSO4·7H2O 针状结晶穿插交错在胶凝体系中，成为密实度好、强度更高的碱式硫酸镁水泥；而外加剂C的络合作用并未使其出现碱式硫酸镁水泥水化相，强度提高没有外加剂A、B大.

2.1.2　自配复合型外加剂对碱式硫酸镁水泥强度的影响

通过外加剂A与B、A与C之间不同的内配比配制出AB1、AB2、AB3、AB4、AB5、AC1、AC2、AC3、AC4、AC5复合型外加剂，从1到5，A所占的比例逐渐增大.由表4可知，无论掺加哪种复合型外加剂，抗压强度均随着A所占比例的增大而提高；掺加AB3复合型外加剂的抗折强度在AB型外加剂中最高，掺加AC5复合型外加剂的抗折强度在AC型外加剂中最高.掺加0.2%的AB3复合型外加剂，比未掺加外加剂的抗折强度提高302%、抗压强度提高131%，比单掺外加剂A的抗折强度提高83%、抗压强度提高10%；掺加0.2%的AC5复合型外加剂，比未掺加外加剂的抗折强度提高327%、抗压强度提高128%，比单掺外加剂A的抗折强度提高94%、抗压强度提高8%.掺加复合型外加剂AB、AC比单掺外加剂A、B、C的试件抗折强度、抗压强度均提高，这是因为复合型外加剂除了与Mg2+络合外，它们相互之间对溶液pH起到了调节作用，也抑制了Mg2+向Mg（OH）2转化，为碱式硫酸镁水泥水化相的形成提供保障.复合型外加剂AB3、AC5对碱式硫酸镁水泥强度的提高较优秀.

 

表4　复合外加剂对碱式硫酸镁水泥强度影响Tab.4 Effects of composite admixture on strength of basic magnesium sulfate cement MPa

  

编号28 d抗折强度28 d抗压强度A B 1-110.1754.39 A B 2-113.5252.66 A B 3-115.5756.20 A B 4-113.5856.67 A B 5-113.4057.15 A C 1-18.7435.62 A C 2-19.1637.14 A C 3-112.5445.14 A C 4-116.3253.41 A C 5-116.5155.45

2.2　两种优选复合型外加剂对碱式硫酸镁水泥强度的影响

本文分别对复合型外加剂AB3、AC5设计了5组不同的掺量，研究复合型外加剂掺量对水泥强度影响，并进行了对比.

2.2.1　AB3型外加剂对碱式硫酸镁水泥强度的影响

由表5和图2可知，随着AB3型外加剂用量的增加，3 d、14 d、28 d抗折强度均有不同程度的降低，3 d抗压强度降低，14 d抗压强度开始提高，28 d抗压强度提高.这是由于碱式硫酸镁水泥的水化完成时间随着AB3型外加剂用量增加而推迟，早期强度降低尤为明显，而后期强度有所提高，抗折、抗压强度的增长速度提高，早期抗折强度降低幅度大于抗压强度，抗折强度的影响需要观察更长时间.

颜晓晨知道她们不喜欢她，但她们不会给她发工资，也不会帮她找工作，颜晓晨对她们的不满，实在没有精力关心，一律无视。忙忙碌碌中，就到了周末。

 

表5　AB3型外加剂对碱式硫酸镁水泥强度影响Tab.5 Effects of admixture AB3 on strength of basic magnesium sulfate cement MPa

  

抗折强度抗压强度编号A B 3-1 A B 3-2 A B 3-3 A B 3-4 A B 3-53 d 10.409.127.615.845.1814 d 13.4511.7810.259.739.2628 d 15.5714.9514.3614.1513.783 d 48.9146.7145.7042.5342.4614 d 53.0958.7356.4156.1655.5428 d 56.2063.6764.9267.7870.59

  

图2　AB3碱式硫酸镁水泥强度Fig.2 Strength of AB3 basic magnesium sulfate cement

2.2.2　AC5型外加剂对碱式硫酸镁水泥强度的影响

据Raven透露，ofo总部现在剩余的员工已经不足500人，全球共1000人左右。而顶峰时期，ofo总部有1000多人，全球近4000人。

从图5可以看出，甲基紫的降解率随溶液pH值的增大而增加.pH<7时，增幅较小；而当pH>7时，降解率的增幅较大.这主要与染料的结构及TiO2表面电荷受酸碱性影响有关，当溶液pH值较低时，纳米TiO2颗粒表面电极电势为正，而甲基紫分子则以阳离子形式存在，两者相互排斥，纳米TiO2与甲基紫接触不充分，因此光催化降解率要低一些[7]；当7

 

表6　AC5型外加剂对碱式硫酸镁水泥强度影响Tab.6 Effects of admixtureAC5 on strength of basic magnesium sulfate cement MPa

  

编号　抗折强度抗压强度AC5-1 AC5-2 AC5-3 AC5-4 AC5-53 d 12.8114.7316.5152.7154.1255.4510.7412.9816.7351.2856.9560.349.2611.8415.8149.1457.1962.188.6711.5115.5747.5756.3364.596.2414 d 10.6128 d 15.193 d 45.4914 d 56.1928 d 66.30

  

图3　AC5碱式硫酸镁水泥强度Fig.3 Strength of AC5 basic magnesium sulfate cement

未掺加外加剂的试件如图4所示，可以观察到水化产物基本为Mg（OH）2片状结晶且之间不紧密，这是明显的硫氧镁水泥水化相特征，强度较低.

复合型外加剂不同的力学性能是基于它们不同的络合作用与溶液pH调节作用，虽然A、B络合作用更有利于碱式硫酸镁水泥水化相生成，但由于其致使碱式硫酸镁水泥主要强度相生成较慢，因此早期强度AB3型不如AC5型，而后期强度追上AC5型.

  

图4　未掺外加剂的试件28 d SEM图片Fig.428 d SEM without admixture

2.3　SEM及XRD综合分析

对比AB3和AC5，得出掺加AC5型外加剂的试件3 d抗折、抗压强度均比掺加AB3型外加剂大；14 d龄期时，掺加AB3型的抗压强度开始追上AC5型，而抗折强度低于AC5型，14 d抗压强度较高点分别出现在AB3掺量为0.4%、AC5掺量为0.6%；28 d龄期时，AC5型抗折强度较高，AB3型抗压强度较高.可以看出，AB3型外加剂比AC5型外加剂更能促使碱式硫酸镁水泥的水化完成时间延长，掺加AC5型外加剂能使碱式硫酸镁水泥产生较高的早期强度且后期抗折强度较高；掺加AB3型外加剂虽早期强度不如AC5型，但对碱式硫酸镁水泥后期抗压强度提高更有利.

由图5可知，掺加0.2%外加剂A、B、C改性的试件水化相发生了变化，其共同特征是松散的片状Mg（OH）2结晶减少并出现相互穿插的结晶形态，使试件的强度提高.掺加外加剂A改性的试件出现了较多的棒状结晶体且能观察到较细的针状结晶；掺加外加剂B改性的试件效果没有A好；掺加外加剂C改性的试件效果最差.

由图6可知，掺加0.2%复合型外加剂AB3、AC5的试件相较于分别掺外加剂A、B、C的试件片状Mg（OH）2结晶进一步减少，相互穿插的结晶形态更加清晰，强度也进一步提高.

由表6和图3可知，掺加AC5型外加剂的试件强度变化与掺加AB3型外加剂的试件类似，AC5型外加剂用量增加使碱式硫酸镁水泥的水化完成时间推迟，抗折、抗压强度的增长速度提高，早期抗折强度降低幅度大于抗压强度，抗压强度在28 d时均得到提高.

LDH检测：空腹采集患者静脉血，不抗凝，离心分离血清。应用LDH检测试剂盒（成都元和华盛股份有限公司产品）和i2000全自动生化分析仪（美国Abbott Laboratories公司产品）检测LDH。正常值参考范围：150～245 U/L。

  

图5　掺量0.2%外加剂A、B、C分别改性的试件28 d SEM图片Fig.528 d SEM with 0.2%admixture A、B、C respectively

  

图6　掺量0.2%复合型外加剂AB3、AC5分别改性的试件28 d SEM图片Fig.628 d SEM with 0.2%composite admixture AB3、AC5，respectively

由图7和图8可知，当复合型外加剂AB3、AC5掺量从0.2%提高到0.4%时，可观察到明显的细长针状物相互交错并穿插在水化体系中，该物质即为517针状结晶，呈现出明显的碱式硫酸镁水泥水化相.

  

图7　掺量0.4%复合型外加剂AB3、AC5分别改性的试件28 d SEM图片Fig.728 d SEM with 0.4%composite admixture AB3，AC5，respectively

  

图8　517针状结晶微观形貌Fig.8 The microstructure of 517 acicular crystals　

  

图9　硫氧镁水泥和碱式硫酸镁水泥XRD图谱Fig.9 XRD of magnesium oxysulfide cement and basic magnesium sulfate cement

图9中，从下到上分别为未掺外加剂和掺复合型外加剂的试件XRD图谱.由图9可知，加入复合型外加剂抑制了Mg2+向Mg（OH）2转化从而减少了Mg（OH）2进一步吸收空气中的CO2向MgCO3转化，使MgCO3相衍射峰明显变弱、MgO相衍射峰变强，并产生了新的物相E，即为517相，该相主要特征峰出现在2θ为17.24°、37.52°等处，峰值I分别达到了513、344.复合型外加剂具有优良的络合作用和调节作用，为碱式硫酸镁水泥水化相的形成提供保障.

3　结论

1）复合型外加剂采用两种外加剂相复合：有机酸A为主，强碱弱酸盐B、C为辅，提高了碱式硫酸镁水泥抗折、抗压强度；在用量均为轻烧氧化镁0.2%的情况下，掺加AB3、AC5复合型外加剂分别比未掺加外加剂的试件28 d抗折强度提高302%、327%，抗压强度提高131%、128%，比单掺A一种外加剂的试件28 d抗折强度提高83%、94%，抗压强度提高10%、8%.

2）研究了不同复合型外加剂对碱式硫酸镁水泥抗折、抗压强度的影响，得出AB3、AC5复合型外加剂对碱式硫酸镁水泥强度提高较为优秀，复合型外加剂兼具了络合与调节溶液pH的作用.

3）研究了其中两种优选复合型外加剂的用量对碱式硫酸镁水泥3 d、14 d、28 d抗折、抗压强度的影响，得出随着两种复合型外加剂用量的增加会降低碱式硫酸镁水泥的早期强度，但后期强度有所提高；AC5型比AB3型外加剂更能使碱式硫酸镁水泥形成较高的早期强度；3 d龄期时，AC5型抗折、抗压强度均大于AB3型；14 d龄期时，AB3型抗压强度追上AC5型，而抗折强度依然低于AC5型；28 d龄期时，AC5型抗折强度较高，AB3型抗压强度较高；复合型外加剂不同的力学性能是基于它们不同的络合作用与溶液pH调节作用.

4）对不同外加剂改性的水泥试件进行SEM检测，得出掺加0.2%复合型外加剂AB3、AC5的试件相较于分别掺外加剂A、B、C的试件，松散片状结晶进一步减少，相互穿插的结晶形态更加清晰，致使水泥强度进一步提高；当复合型外加剂AB3、AC5掺量从0.2%提高到0.4%时，可观察到明显的细长针状物相互交错并穿插在水化体系中，该物质即为517针状结晶，呈现出明显的碱式硫酸镁水泥水化相.

5）对未掺外加剂和掺入复合型外加剂的试件进行了XRD检测，得出复合型外加剂使MgCO3相衍射峰明显变弱、MgO相衍射峰变强，并产生了517相，该相主要特征峰出现在2θ为17.24°、37.52°等处，峰值I分别达到了513、344.复合型外加剂具有优良的络合作用和调节作用，为碱式硫酸镁水泥水化相的形成提供保障.

参考文献

［1］SOREL S.On a new magnesium cement［J］.CR Acad Sc，1867，65：102-104.

［2］邓德华.提高镁质碱式盐水泥性能的理论和应用研究［D］.长沙：中南大学，2005.

［3］吴成友.碱式硫酸镁水泥的基本理论及其在土木工程中的应用技术研究［D］.青海：中国科学院研究生院（青海盐湖研究所），2014.

［4］WU C Y，YU H F，DONG J M，et al.Effects of phosphoric acid and phosphates on magnesium oxysulfate cement［J］.Materials and Structures，2015，48（4）：907-917.

［5］WU C Y，CHEN W H，ZHANG H F，et al.The hydration mechanism and performance of modified magnesium oxysulfate ce⁃ment by tartaric acid［J］.Construction and Building Materials，2017，144（7）：516-524.

［6］陈文海，吴成友，张慧芳，等.碱式硫酸镁水泥混凝土基本力学性能研究［J］.青海大学学报，2017，35（2）：48-54.

［7］陈文海，吴成友，蒋宁山，等.碱式硫酸镁水泥混凝土在硫酸盐溶液中的损伤过程研究［J］.硅酸盐通报，2017，36（7）：2392-2396.

［8］陈文海，吴成友，蒋宁山，等.碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁静力荷载和疲劳性能试验研究［J］.硅酸盐通报，2017，36（7）：2404-2409.

［9］董金美，余红发，张立明.水合法测定活性MgO含量的试验条件研究［J］.盐湖研究，2010，18（1）：38-41.

［10］国家建筑材料工业局.水泥胶砂强度检验方法（IOS法）：GB/T 17671-1999［S］.北京：中国建筑工业出版社，1999.