CN113646283A

CN113646283A - 改进的氯氧镁水泥（moc）及其制造方法

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Publication number: CN113646283A
Application number: CN201980088141.4A
Authority: CN
Inventors: 钦·坦达尔·梭
Original assignee: Yubi Technology Co ltd
Current assignee: Yubi Technology Co ltd
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: MX2021005337A; CN113646283B

Abstract

一种包含活性阳离子有机硅烷乳液的氯氧镁水泥(MOC)及其制造方法。

Description

改进的氯氧镁水泥(MOC)及其制造方法

技术领域

本发明涉及建筑材料制造领域。特别地，本发明涉及改进的氯氧镁水泥(MOC)、制造其的方法、由其生产制品的方法和由其制造的制品。

背景技术

氯氧镁氢氧化物水泥(MOC)(也称为氧化镁水泥或索雷尔水泥(Sorel cement))是非水硬性水泥，由Stanislaus Sorel于1867年首次制得。此后，其在建筑行业中得到了应用。其包含轻烧氧化镁(MgO)和氯化镁(MgCl₂)水溶液，MgO与MgCl₂溶液的重量比为2.5:1至3.5:1。

与波特兰水泥(Portland cement)产品相比，MOC在高强度、耐火性和声音性能方面展现出优良的性能。然而，非水硬性氯氧镁水泥(MOC)由于其亲水行为和由其多孔结构所产生的“可透气特性”而展现出缺少防水性，所以在建筑行业中MOC的应用受到限制。当将MOC放置在富含水分的环境中时，它会在其整个生命周期中逐步封存(sequester)二氧化碳。

水分会破坏镁水泥相的链式连接(chain-link)结构，结果产生氢氧化镁(水镁石(brucite))和游离氯离子(Cl^-)。水镁石会与空气中的二氧化碳发生反应，且游离氯离子会与金属反应，导致钢腐蚀。此外，水分导致氯化镁在常规MOC产品上潮解，产生导致与MOC接触的任意钢材腐蚀的电解质。这也是常规MOC在长时间降解中的关键问题之一。

通过在组合物中使用改性剂，诸如硬脂酸盐、醋酸盐和酸(如磷酸)，或在成品上施加防水剂，来进行若干改性以提高MOC的防水性。迄今为止，用于MOC防水性的最有效的改性剂是磷酸盐。

然而，碳封存仍然是一个问题，并且迄今为止还没有令人满意的途径来防止在富含水分的环境中MOC中的碳封存。现有技术仅建议在固化过程期间加速碳化以获得早期强度而非防止长时间的降解。

在MOC的水化过程中，形成不同相的针状晶体结构。所需的晶体构成是在室温下稳定的第5相(下面的等式1)和第3相(下面的等2)，而其它余的第2相(2Mg(OH)₂·MgCl₂·4H₂O)和第9相(9Mg(OH)₂·MgCl₂·5H₂O)恢复为氢氧化镁，因为这些晶体结构在低于100℃的温度下不稳定。因此，第5相和第3相在室温下为MOC提供了最佳强度。

第5相：5MgO+MgCl₂·6H₂O+7H₂O＝5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O 等式1

第3相：3MgO+MgCl₂.6H₂O+5H₂O＝3Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O 等式2

由于其亲水行为，MOC通过基质的孔和毛细结构吸收水分。尽管与所有+其它相相比，第5相具有优越的机械性能，但在室温下长时间与水接触后，其会转变为第3相。结果，产生水镁石(Mg(OH)₂)。

水镁石与来自空气中的CO₂反应，形成氯碳酸镁(菱镁矿)-(Mg(OH)₂·2MgCO₃·MgCl₂·6H₂O)表面层-也称为风化。这被称为MOC的碳封存(下面的等式3)。在水化过程期间增强碳化提供了材料强度的改进。然而，碳封存是MOC长时间的降解的主要原因之一。

此外，水分向MOC基质中的侵入倾向于通过释放较高浓度的水镁石和游离氯离子而导致氯化镁盐的浸出。根据吸附理论，水分向MOC基质中的侵入导致氯离子通过形成电解质膜层而吸附在吸收体的表面上。如果所述吸收体是金属(如钢)，则氯离子有助于向金属扩散并破坏钝化的氧化物层，从而导致金属的腐蚀。

据报道，常规索雷尔水泥的两种类型-氯氧镁水泥和硫氧镁水泥-在与钢接触时显示出腐蚀问题。

本发明的一个目的在于提供一种在防水性、碳封存和耐腐蚀性方面更耐用的MOC。

发明内容

本发明提供了一种新型硅烷改性的氯氧镁水泥(SMMOC)，其目的在于防止MOC发生碳封存，使得在MOC的防水性、耐腐蚀性和抗碳封存上得到改善。

发明人已经发现，在水分存在下的化学反应也会在玻璃纤维网增强材料和MOC基质之间的界面处被激活。这导致结合的逐渐破坏和MOC基质强度的长时间的下降。

此外，本发明人的研究表明，由于水化放热，薄MOC面板会经历翘曲(cupping)和弯曲变形。本发明的目的之一在于在水化过程期间和产品的整个使用寿命期间控制薄面板的变形。

本发明的目的在于提供一种非降解水泥基质，其由于在高水分环境中降低碳封存和水分，以及防止与玻璃纤维增强材料的结合失效而具有相对长的有效寿命。因此，MOC的其它品质，诸如耐火性、耐腐蚀性、强度、吸水性等，通常会得到改善。

本发明人已经了解到，具有化学计量的精确比例的MgO和更高比例的水与MgCl₂之比的组合物提供了更高的防水性。这些方法已经取得了一定程度的成功，但它们本身并不能解决与水分有关的所有问题。

本发明涉及防止MOC分子从潮湿环境中吸收水分后在连续反应中发生的离子交换，从而使MOC的降解在其使用寿命期间最小化。为此，可将一种新的水泥组合物，硅烷改性的氯氧镁水泥(SMMOC)，用于各种建筑和建设产品，在其使用寿命期间在耐久性、结构性能、尺寸稳定性、轻重量、耐火性、防水性和减少碳封存方面具有显著改进。

轻烧氧化镁和氯化镁水溶液的组合是常规索雷尔水泥的主要粘合剂。在本发明中，胶结材料用作附加粘合剂以增强水泥的胶结性质。选择低于45微米的附加胶结材料的粒径以在组合物中实现更好的微观结构构成。

进一步根据本发明，仔细计算MgO/MgCl₂的摩尔比、其它固体材料的量和活性硅烷的量，以增强SMMOC基质免受水分侵入的保护。基于本发明之前的文献和实验数据，在SMMOC组合物中使用计算量的磷酸以降低水溶性，从而与现有技术MOC相比提高了防水性。

优选用于本发明的轻重量集料是具有本文指定的吸水范围和粒径的膨胀珍珠岩。所述膨胀珍珠岩提供了提高的SMMOC的耐火性和重量控制。

在本发明中，有机纤维，诸如稻壳，可以优选用于提高SMMOC的桥接强度。其还可以作为SMMOC的轻重量填料。膨胀蛭石(exfoliated vermiculite)(优选具有特定粒径和吸水率)也可优选与稻壳结合使用以增强水泥的耐火性和降低比重。

由于膨胀珍珠岩和膨胀蛭石的多孔性质，其的吸水能力相对较高。这可以通过减少组合物中的水而影响SMMOC浆料的流动性。因此，优选非常仔细地指定膨胀珍珠岩和膨胀蛭石的吸水率的一致性，以实现可控的组合物。此外，当以“三明治”层的形式生产SMMOC时，这对于提供可预测的可加工性和不同浆料层之间的粘合性也很重要。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算SMMOC所需的硅烷量的方法，以便在SMMOC基质中实现最有效的疏水性。

根据本发明的另一方面，提供了在制造硅烷改性的硫氧镁水泥(SMMOSC)中用MgSO₄(硫酸镁)对MgCl₂的替代。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造SMMOC水泥的方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种由SMMOC制造建筑产品的方法。

根据本发明的另一方面，提供了SMMOC建筑产品的型材。

根据本发明的另一方面，提供了一种用聚乙烯醇(PVA)纤维制造硅烷改性的硫氧镁水泥和硅烷改性的硫氧镁水泥(SMMOC/SMMOSC)建筑产品的方法。

现在将参考附图通过具体的、非限制性的实例描述本发明的优选实施方式。

附图说明

图1示出了在SMMOC基质中具有C₈H₁₇的Si-O-Mg键的形成。

图2为示出了用于轻重量SMMOC建筑产品的自动化生产***的流程图。

图3示出了APL动态梳***。

图4示出了由SMMOC制成的外墙覆层(型材1-SMMOC WEATHERBOARD)。

图5示出了由SMMOC制成的外/内墙覆层(型材2-SMMOC INSTACLAD)。

图6示出了由SMMOC制成的外墙覆层(型材3-SMMOC EXPRESS)。

图7示出了由SMMOC制成的外装饰板(型材5-SMMOC DECKRACE)。

图8示出了对SMMOC PANEL的冲击铅球测试。

图9示出了水化过程期间在16mm SMMOC材料中的放热温度。

图10示出了阳光下SMMOC面板与木材的表面温度对比。

图11为示出了对SMMOC材料进行的水珠化试验的照片。

图12为根据图11的测试结果的照片。

图13为展示***根据本发明的SMMOC中的钢螺钉的腐蚀测试的照片。

图14为展示***根据本发明的SMMOC中的钢筋的腐蚀测试的照片。

图15为根据本发明的SMMOC的X射线衍射测试，示出水镁石在SMMOC基质中没有发展变化。

图16为根据本发明的掺入PVA纤维的SMMOC的X射线衍射测试，示出水镁石在SMMOC基质中没有发展变化。

图17示出了已空气固化28天的互锁针状SMMOC的SEM图。

具体实施方式

本发明的目的在于实现高性能的MOC水泥产品，其具有优于目前在建筑行业中使用的那些产品的优势。

本新型发明是一种新型硅烷改性的氧化镁水泥(SMMOC)水泥组合物，其中有效地保护了氯氧镁氢氧化物水泥分子结构不会溶于水中。其是通过将活性阳离子有机硅烷添加到MOC混合物中而开发的。因此，通过使水和MOC分子之间的反应的机会最小化，降低了MOC的水溶性。从而提高了防水性和耐腐蚀性。碳封存也被最小化，从而长时间地缓解了SMMOC的降解。为此，在制备湿浆料组合物时仔细计算成分和疏水剂的量以生产最有效的成品SMMOC。

本发明人已经了解到，过量的氧化镁导致在水存在下产生更高水平的水镁石，而较少的氧化镁则可以在组合物中释放更多的游离氯离子。

结果，MOC水泥可能在以下方面表现出更高的风险：浸出氯化镁；风化；尺寸不稳定；腐蚀；和碳封存。此外，MOC中过多的MgCl₂可能会引起水分吸收，使得MOC轻微膨胀，导致MgCl₂盐风化和浸出。

在本发明中，所述组合物包含轻烧氧化镁与六水合氯化镁(MgO/MgCl₂)的最佳重量比和摩尔比。优选地，MgO/MgCl₂的重量比在1.5至2.2的范围内。

就摩尔比而言，MgO/MgCl₂摩尔比的最佳范围通常选择在8至11的范围内。较高的MgO/MgCl₂摩尔比倾向于产生更多的结构晶体构造和保护第5相晶体免受水性介质影响的MgO“覆盖层”的构造。

然而，发明人已经确定，较高的MgO/MgCl₂摩尔比倾向于产生过量的MgO，并且过量的水导致MOC的偏析和渗出。本发明采用的优选的水/水泥比例在0.4至0.6，即H₂O/MgCl₂的摩尔比为19至21。这也有助于通过使用自动化生产***在生产中实现组合物的正常的可加工性。

在本发明中，所述组合物包括疏水剂，优选活性阳离子有机硅烷。基于水溶液中活性成分的比例计算所需硅烷的量以保护镁水泥(SMMOC)界面的方法提供了本发明的另一方面。

阳离子有机硅烷是浅蓝色乳液，含有在乳液的活性硅烷百分比中具有40％至50％质量的尺寸小于20nm的Si颗粒，和约1％的乳化剂。与胶体硅相比，硅烷具有更大的氢的电负性，并且因此Si-H键极性与C-H键极性相反。因此，硅烷更倾向于与过渡金属和碱土金属(诸如铁和镁)生成络合物。

在乳化之后，C₈硅烷分子水解为羟基醇。羟基之间的反应形成具有C₈H₁₇疏水基团的Si-O-Mg键并保护SMMOC分子免受水的影响。因此，将SMMOC的水解和第5相晶体的潜在不稳定性显著最小化，如图1所示。

尽管所得硅烷改性的氯氧镁水泥表现出强的疏水性，但多孔和可透气特性得以保留，并促进对与捕获的水相关的界面处和基质内的劣化的良好缓解。

为了实现对MOC分子的有效保护，所述组合物中所需的硅烷量的计算方法很重要。所述方法包括2部分：

1.基于分别以M_mo和M_mcl表示的MgO和MgCl₂的量计算所需的活性硅烷乳液(M_si)量；和

2.基于除MgO和MgCl₂外的干固体成分(M_固体)的总量计算所需的硅烷量。

在与其它固体材料混合之前，将这些计算量的硅烷的组合添加到盐水计量溶液中以制得水溶液。

而且，添加硅烷作为组合物似乎使混合物中的填料颗粒表现出更好的分散性。有机硅烷的官能团与氧化硅颗粒上的羟基相互作用，并倾向于克服有机和惰性矿物填料的相互作用以防止团聚。

各种类型的硅烷已被用于通过涂覆或通过添加到水泥组合物中，尤其是在波特兰水泥基础成分中来保护水泥、砖和混凝土表面免受水和湿气的影响。然而，这不是实现本发明所寻求的结果的成本有效的方式。在本发明中，计算组合物中所需硅烷的类型和量以有效且经济地保护MOC基体。

在一些实施方式中，组合物中包含有机废料纤维——诸如稻壳，以提高SMMOC的强度和耐久性。稻壳的添加表现出在基质中提高的桥接强度、拉伸强度、耐热性和抗冲击性，以及基质的密度的降低。

轻重量索雷尔水泥中的常见填料是锯末。然而，本发明人已经了解到，锯末通过木材的天然的平衡水分容量(equilibrium moisture capacity)而吸收水分，这加剧了许多问题，诸如MOC的尺寸不稳定性、浸出、降解、风化和腐蚀。发明人已发现稻壳发挥填料作用而不会促进SMMOC的长时间的水分进入。

在一些实施方式中，由于膨胀珍珠岩出色的隔绝特性和低导热性和声音传导性，所述组合物可以包含其作为轻重量集料以增强耐火性。然而，增加基质中膨胀珍珠岩的量会降低MOC的抗压和抗拉强度。发明人已经确定，SMMOC中膨胀珍珠岩的有效量在1.4％至2.5％质量的范围内，这为SMMOC建筑产品提供了所需的强度。膨胀珍珠岩的多孔表面可能会降低SMMOC的强度，但如果产品遇火，则晶体结构中的隐含水会在加热时被释放，从而更长地保持完整性。

在另一个实施方式中，基于所需的强度和所需的提高耐火性的水平，SMMOC可以包含与稻壳和珍珠岩一起的轻重量填料，诸如膨胀蛭石。对于更大的效力和更易于向混合物中的分散来说，细膨胀蛭石(1mm至2mm)是优选的。

在本发明的进一步实施方式中，SMMOC包含一种以上的水泥/火山灰质的工业副产品(如飞灰、微硅粉(硅灰)和/或磨碎的粒化高炉渣(GGBS))与胶结粘合剂(如氧化镁和六水合氯化镁)的组合，以提高SMMOC的粘合性能和因此带来的强度和耐久性。该组合显著增强了防水性。

具有45μm粒径的F级飞灰可以在8重量％至12重量％范围内添加到所述组合物中。粒径小于2μm的硅灰和小于20μm粒径的GGBS可以各自以1质量％至3质量％的重量比例添加到组合物中。选择这些粒径以增强SMMOC基质内的微结构结合。

硅灰倾向于与GGBS组合以增强火山灰质、流动性、内聚性和耐磨性，其在早期水化过程中与碱金属氢氧化物反应形成坚固的水泥浆结构。

SMMOC浆料中的孔隙被小颗粒的飞灰、硅灰和GGBS所填充。作为结果，通过填充所述孔隙而使渗透性最小化，并在生产期间提供了良好的可加工性。最小化渗透性进一步提高了防止水进入SMMOC基质的能力。除了提高水泥粘结性能外，所实现的其它好处为减少膨胀、良好的颗粒分散性和更好的浆料流动性。

尽管这些胶结材料增加了可加工性，但它们可能会延迟水泥组合物的固化时间，并且它们可能会通过在水化期间缓慢释放热量而延长放热反应。因此，必须仔细计算组合物中使用的胶结材料的量以达到指定的放热反应时间。

本发明人已经了解到，MOC中的磷酸盐通过降低针状晶体在基质内的溶解度来提高防水性。已经发现有利的是以0.35重量％和0.5％重量之间的量添加85％浓度的液体磷酸溶液来获得最有效和最经济的结果。

在本发明的另一个实施方式中，SMMOC包含加入涂覆有14％-18％氧化锆的短切原丝C-玻璃纤维以提高耐碱性并增强耐裂纹性。

本发明人还确定在相同的MgO/MgSO₄摩尔比范围(8至11)内在SMMOC中使用MgSO₄代替MgCl₂来形成SMMOSC(硅烷化改性的硫氧镁水泥)提供了在防水性、耐腐蚀性和耐碳封存性上的类似的改进。

在其它实施方式中，SMMOC面板中玻璃纤维增强网位置的计算被设计为符合澳大利亚标准AS3600。在本发明中应用玻璃纤维网增强材料以生产薄的SMMOC结构建筑面板。为了保护玻璃纤维网免受碱腐蚀，对于本发明来说，规定耐碱涂层在16％-18％之间。将AR-玻璃网与耐碱涂层C-玻璃一起用于薄SMMOC面板产品中。所述网的尺寸被指定为(但不限于)5mm×5mm和6mm×6mm，重量为110g/m²、145g/m²、160g/m²和220g/m²。

在另一个实施方式中，发明人使用PVA纤维作为SMMOC中的替代纤维增强材料。在SMMOC中使用PVA纤维改进和加速了制造过程，并实现了更高的产品一致性和更均匀的产品。它减少了过程中更换玻璃纤维网辊的时间，并消除了产品中玻璃纤维层布局的变化。最重要的是，它消除了由于高耐碱性导致的纤维增强材料的降解。

为了提高基质中的高桥接强度，本发明所用的PVA纤维的单丝直径为8旦尼尔，长度8mm-12mm，密度1300kg/m³，并具有1600MPa的拉伸强度。这也适用于在SMMOSC中同样包含的PVA纤维。

计算所需阳离子硅烷乳液的方法

本发明的另一方面是计算加入到氯氧镁氢氧化物水泥组合物中以保护强晶体结构免于与水接触并随后被碳化的阳离子活性有机硅烷的最佳量的方法。为此，硅烷的最佳量对于实现保护MOC免受长时间的水分降解的最有效和最经济的解决方案非常重要。以下方法也适用于硫氧镁水泥的制造。该计算如下：

活性硅烷乳液的所需量＝M_Si

氧化镁的量＝M_mo

氯化镁氢氧化物的量＝M_mcl

组合物中固体的量＝M_固体

乳液中硅烷的固含量(％)＝ω

制造SMMOC或SMMOSC水泥的方法

根据本发明的另一方面，提供了添加原材料的顺序和用于制造SMMOC或SMMOSC水泥浆料的混合过程。该生产线制造SMMOC/SMMOSC水泥浆料的过程如下：

步骤1：在制备组合物之前24小时制备具有所需浓度(约24°Be至27°Be)的氯化镁盐水溶液。盐水温度应在22℃至30℃之间。

步骤2：将盐水加入到混合器中，然后加入磷酸和计算量的硅烷。加入这些成分不会改变盐水的pH值(约为6.5至8)。将这些成分混合直至完全分散在溶液中。

步骤3：将MgO加入到步骤2制备的碱性水溶液中，并混合至均匀分散。

步骤4：将胶结材料按以下顺序加入到步骤3制备的混合物中：硅灰，然后飞灰，然后矿渣。然后混合该混合物。

步骤5：将有机纤维，诸如稻壳(可选地膨胀蛭石)，和轻重量集料珍珠岩加入到步骤4制备的混合物中，然后加入短切原丝纤维。膨胀珍珠岩在接近过程结束时加入，以避免它漂浮在组合物的表面。在放入模具之前检查浆料的粘度和温度。

步骤6：一旦在模具中浇铸，SMMOC/SMMOSC湿样品/产品在室温和65％与70％之间的相对湿度(RH)下固化。固化温度应不低于20℃。

制造SMMOC/SMMOSC轻重量建筑面板的方法

根据本发明的另一方面，提供了一种制造用于建筑的轻重量SMMOC/SMMOSC面板的方法。

上述生产工序之后是制造轻重量SMMOC/SMMOSC建筑产品的工序。

面板由之间具有经设计的玻璃纤维增强网的3个SMMOC/SMMOSC层组成。基于具体产物的结构要求，这些面板中使用的玻璃纤维网可以在类型、数量和设置位置的方面不同。SMMOC/SMMOSC面板中的玻璃纤维增强材料的位置根据AS3600来计算。所述面板生产用于地板和墙壁的应用。由于更高的设计载荷要求，地板产品比墙体产品包含更多的增强材料。

作为SMMOC/SMMOSC面板制造中的替代增强材料，应用了PVA纤维。基于本发明中的实验结果，选择最有效和最有效量的PVA纤维，即在0.5重量％至2重量％的范围内。在制造SMMOC/SMMOSC水泥方法的步骤5中将PVA纤维添加到掺和物中，并且可以将1至3层SMMOC/SMMOSC层放置在模具上，而无需在夹层层之间应用玻璃纤维网，从而获得均匀的掺和物浆料和更少步骤的制造工序。

由于SMMOC/SMMOSC轻重量建筑面板可以用作成品，因此顶表面和底表面的外观被设计为精细且颜色均匀的，而中间层则以轻重量为目标。因此，由于珍珠岩在成品表面中的可见度不理想，顶层和底(外)层的SMMOC混合物通常会将膨胀珍珠岩排除在外。然而，膨胀珍珠岩将包含在SMMOC/SMMOSC的中间层中。为了易于参考，底层浆料、中间层浆料和底层浆料的混合器分别被命名为：混合器1、混合器2和混合器3。在SMMOC/SMMOSC面板生产中，上面的步骤5之后是下面的步骤7。

步骤7：在将SMMOC/SMMOSC组合物从混合器释放到如图2所示的SMMOC/SMMOSC产品生产线中的模具之前，对于所有批次来说，将混合物的粘度和温度测量为保持一致。将混合器1中的组合物排放到其上施加有非常薄的脱模剂层的清洁模具中。“动态梳”作为本发明的组件被包括在内并且被置于第一玻璃纤维辊之前的浆料的底层上。所述梳使得浆料均匀分布在模具的表面上，并从浆料混合物中去除气泡以使在成品表面捕获的气泡所形成的针孔最小化。类似地，在从生产线的最后一个混合器排出后，将所述梳应用于浆料的最顶层，有关动态梳的说明，参见图3。

步骤8：从底部以期望的水平施加耐碱涂层的玻璃纤维或AR-玻璃网。对第一玻璃纤维网层上方的浆料进行整平或抹平，以在模具表面的玻璃纤维网下方获得均匀且良好分布的浆料。

步骤9：根据具体SMMOC产品的玻璃纤维网层的要求，将混合器2组合物分成3至5个子料斗以在混合器1的第一层上排出。

步骤10：来自混合器3的浆料被排出到来自混合器1和2的已经就位的前两个SMMOC浆料顶部上的最后一层玻璃纤维增强网上。如步骤7所提及的，在混合器3浆料的排放点之后使用动态梳，以均匀分散浆料，并从浆料中去除气泡以使成品表面上的表面针孔缺陷最小化(图3)。

步骤11：在将浆料放置在生产线中的模具上之后，湿产品沿着传送机移动，并采用同步锯来切割所需长度的湿SMMOC产品，所述同步锯位于完成湿浆料的放置和放到通道中以向固化室移动之间的点位处。

步骤12：将SMMOC如步骤6所示进行空气固化。然而，控制固化室中的温度和湿度以实现一致且有效的生产。当固化室中的温度低于5℃时，缓慢的放热反应会延迟生产线中的连续过程。类似地，高湿度可能会延迟脱模过程，因为SMMOC是非水硬性水泥。

在本发明中，为了维持简单且经济实惠的固化室过程，设置吸热加热***、通风装置和喷水器以控制固化室的温度和湿度。固化室的温度和湿度范围优选分别为23℃±1至33℃±1和65％±2至70％±2。将SMMOC面板在脱模前在上述控制室中固化至少24小时。

步骤13：脱模后，需要SMMOC面板具有根据产品的具体设计或用途要求的形貌。第一步，修整SMMOC面板的边缘并打磨面板的顶面以进行表面平整。然后将所有板堆叠起来，以防止在等待其它过程期间出现翘曲和弯曲。

步骤14：根据最终产品所需的具体设计，SMMOC面板通过砂光机(sander)、整形机(profiler)和搪磨机(honer)连续加工。

下表A显示了在固化期间SMMOC的性质。

表A：SMMOC在固化期间的性质。

MOR＝断裂模数(MPa)

MOE＝弹性模量(GPa)

f_c’＝抗压强度(MPa)

下表B显示了在固化过程期间加入PVA纤维的替代SMMOC的机械性能。

表B：含有PVA纤维的SMMOC砂浆的性质。

下表C显示了在固化过程期间加入玻璃纤维网增强材料的替代SMMOC的机械性质。

表C：含有玻璃纤维网增强材料(RS)的SMMOC面板的性质。

轻重量SMMOC面板的型材

作为可以由SMMOC/SMMOSC制成的产品类型的示例，本文描述了四种面板耐火建筑材料，其被设计用于改进功能性，诸如耐火性、声学性能等，还满足建筑美学设计和现场安装简捷性。这些SMMOC面板在下面被命名为SMMOC WEATHERBOARD、SMMOC INSTACLAD、SMMOCEXPRESS和SMMOC DECKRACE。在这些型材中，三种适用于外墙覆层(EWC)，一种适用于内墙，一种适用于外装饰。

外墙覆层(EWC)：SMMOC WEATHERBOARD

参考图4，公开了一种外墙覆层(EWC)型材1：SMMOC WEATHERBOARD，其被特别设计为提高防火性能，具有榫头和凹槽以及位于一侧的缺口边缘，位于另一端的8.5:100斜坡在框架处是平的。缺口被设计为纵向3mm×10mm×5.5mm。

缺口形貌的目的在于：将连续的板锁定在先前的板上；防止火进入内部；以及由于自校准性质而允许单人安装以节省时间并具有成本效益。

所述榫头和凹槽还被设计用于密封包层免受火和天气的影响。SMMOCWEATHERBOARD型材可被设计为达到1小时(FRL 60/60/60)的根据AS1530.4的防火等级(FRL)。

外墙和内墙覆层(EWC)-SMMOC INSTACLAD

参考图5，公开了型材2：SMMOC INSTACLAD，其被设计用于外墙和内墙覆层。SMMOCINSTACLAD为9mm至19mm的厚度、1.8m至3.0m的长度、0.6m至1.2m的宽度，带有榫头和凹槽以及2mm×2mm棱边的面板。

在安装墙覆层板时出现的已知的有缺陷的视错觉，诸如在成品墙覆层面板的邻接边缘处出现的波纹、裂缝和不垂直，可在掠光下观察到，尤其是在高层墙上。本发明中设计的棱边：使这种不想要的视错觉最小化；在制造过程和最终组装中显露接缝并允许公差；允许使用薄膜涂层(诸如油漆)而不必担心接缝处的油漆开裂；防止边缘在安装期间碎裂/损坏；提供光滑整洁的接缝连接；以及使成品接缝处的表面张力最小化。

设置榫头与凹槽接缝以密封面板以防止湿气进入。此外，外墙覆层面板在发生火灾时用榫头和凹槽连接锁定，从而提高其在EWC***中的防火等级。采用SMMOC INSTACLAD的墙体***可在AS1530.4下达到长达2小时(FRL-/120/120)的防火等级，并显示出高达4kPa的风荷载的抗性。

外墙覆层(EWC)型材3：SMMOC EXPRESS

参考图6，公开了外墙覆层型材3SMMOC EXPRESS，其为外观、耐火性和防水性而设计。该型材包括沿其长度的五个V形槽(2mm×2mm)。它包括榫头和凹槽连缝和2mm×2mm棱边。

在安装墙覆层面板时观察到的已知视错觉缺陷可能会导致在成品墙覆层面板的邻接边缘处出现波纹、裂缝和“不垂直”的对齐，这通常可在掠光下观察到，尤其是在高层墙壁上。棱边：使那些不想要的视错觉最小化；在制造过程和最终组装中显露接缝并允许公差；允许使用薄膜涂层(诸如油漆)而不必担心接缝处的油漆开裂；使成品的表面张力最小化；防止在安装和喷漆过程期间出现碎边；提供光滑整洁的接缝连接。

榫头与凹槽接缝用于密封面板以防止湿气进入。此外，这些外墙覆层面板在发生火灾时用榫头和凹槽连接锁定，从而提高其在EWC***中的防火等级。SMMOC EXPRESS型材在AS1530.4下达到长达2小时(FRL-/120/120)的防火等级，并提供高达4kPa的风荷载的抗性。

外装饰--型材4：SMMOC DECKRACE

参考图7，公开了一种外部装饰型材：SMMOC DECKRACE，与传统的木材装饰相比，其为更快的安装、防火和防水而设计。SMMOC DECKRACE型材包括沿其长度的2mm×2mm的V形槽，在一块板上显示为五个小装饰面板。它包括榫头和凹槽连接，以密封板子免受湿气影响并保护其免于火灾。SMMOC DECKRACE安装加快了建设过程，因此与安装木制装饰相比，它往往是一种更经济的产品。

SMMOC DECKRACE表现出优异的耐火性，因此其可用于丛林火攻击等级和火焰区域(BAL/FZ)。

用于上述每个面板实施方式中的材料在下表1中详细说明：

表1.

下表2中公开了根据本发明的硅烷改性的氯氧镁水泥(SMMOC)的示例组合物，其由表中所示的以下元素组成。百分比是基于总材料的干重计算的。

表2.

轻烧氧化镁(窑温700℃-800℃)的纯度和活性分别应在80％至98％和60％至68％的范围内，氧化镁的表面积在120m²/kg至150m²/kg之间。

纯度为97％-99％的氯化镁(或硫酸镁)的晶型包括18重量％至25重量％的干燥SMMOC组合物。

氯化镁盐水通过在用于组合物之前24小时将氯化镁晶体溶解在所需量的饮用水中达到所需浓度以制备SMMOC组合物来制备。所述盐水在高于20℃的室温下储存。硫酸镁盐水以相同的方式制备。

在制备SMMOC的第一步中，将磷酸和硅烷乳液加入盐水中并混合以获得活性水溶液。

SMMOC的表面温度在阳光下几小时后是稳定的。SMMOC的表面温度在阳光下约3小时后稳定在28℃±3℃左右，而木材在白天表现出温度升高的趋势(图10)。

在相同天气条件下，与木材相比，SMMOC提供较低温度的表面。在该实施例中，在最高环境温度35℃的晴天，上午9:30至下午5:00期间，SMMOC的表面温度往往比木材低约50％，如下表3和图10所示。

表3：SMMOC面板和木材在日光下的表面温度

由于稳定的表面温度性质，薄氯氧镁水泥面板在其使用寿命期间的翘曲和弯曲问题显著减少。

SMMOC的固化时间为3-4小时的初凝时间和4.5-6小时的终凝时间，使得可加工性足够好以通过自动制造生产***生产。

SMMOC表现出一般MOC不具有的高防水性。当样品在室温(20℃至40℃)下放置在水中7天、30天或90天时，挠曲强度的降低在95％至110％以内，如下表4所示。

表4：SMMOC的防水性(在自来水下浸泡56天后)

SMMOC表现出小于0.001ml/min的低吸水率，且总吸水量小于7％，如下表5和6所示。

表5：吸水性-水下7天的样品。

水下持续时间(天)	以重量计的质量损失(％)	以重量计的吸水率(％)
			90	<7％	<8％
30	<4％	<7％
			7	<0.2％	<7％
1	-	<8％

表6a：通过Karsten Tube方法得到的吸水率。

寿命(天)	吸水率(ml/min)
		3	0.000354-0.001083
7	0.000250-0.001000
		30	0.000146-0.000167
60	0.000125-0.000229

下表6b显示了掺入PVA纤维的SMMOC的类似结果。

表6b：经由Karsten Tube方法得到的具有PVA纤维的SMMOC的吸水率。

寿命(天)	吸水率(ml/min)
		3	0.000167-0.000229
7	0.000167-0.000229
		30	0.000104-0.000167

当将样品置于60℃水(温水)下24小时时，SMMOC的挠曲强度和弹性模量是稳定的，如下表7所示。

表1：在60℃下浸泡24小时的SMMOC耐温水性。

样品寿命(天)	浸入水下(60℃)(小时)	挠曲强度保持率
			7	24	1.0

SMMOC在粗糙和光滑的表面上都显示出更长的水珠化结果，如下表8和图11所示。

表8：表观密度-AS2908.2和SMMOC表面上的水珠化

样品干重(g)	水的体积(ml)	表观密度(g/cm<sup>3</sup>)	表面上的水珠
				189.49	131.5	1.441	14小时40分钟
147.72	126.4	1.169	9小时10分钟

SMMOC在15个月后没有表现出碳封存，因为在微机械分析中没有菱镁矿出现。如图15的X射线衍射分析所示，它还显示出在暴露于天气超过1年之后没有形成水镁石。根据本发明的SMMOC在浸入水中30天之后在X射线衍射中也没有显示出游离的Cl^-离子的形成，如图15所示。

在PVA纤维被加入SMMOC中的另一个实施方式中可以观察到同样的情况，如图16所示。

在图17所示的SEM分析中，SMMOC显示孔隙和裂缝被第5相晶体所填充，其中可以观察到在空气固化28天后SMMOC的互锁针状结构。

SMMOC对与SMMOC接触的镀锌螺钉未表现出腐蚀性，并且显著地使对钢筋的腐蚀最小化，如下面的表9和10以及图12、13和14所示。

硅烷改性的氯氧镁水泥显著提高了耐腐蚀性。在本发明中，螺钉和加强变形钢筋的腐蚀用于展现SMMOC的耐腐蚀性。测试在温度范围为10℃-42℃和暴露在湿度为65％-100％的天气中的条件下进行。

SMMOC样品用四种类型的嵌入SMMOC中并放置在确定的环境中特定时间段的固定件来进行测试。

表9：使用不同类型螺钉的SMMOC的腐蚀试验

表10：使用10mm钢筋的SMMOC的腐蚀试验。

在SMMOC基质中嵌入的钢筋暴露在天气中180天没有发生额外的腐蚀。

SMMOC是不可燃的，并且由于墙体***中的结构完整性和隔绝性而具有高的防火等级，如下表11、12、13和14所示。按照AS2908进行MOC水泥的性能测试，得到耐火建筑材料各方面性能，测试结果符合AS1530。

表21：SMMOC的不可燃性(AS1530.1-1994)

表12：SMMOC的可点燃性(AS1530.3-1994)。

表13：SMMOC的易燃性(AS1530.2-1994)。

表14：SMMOC面板外墙***的防火等级。

图8示出了对根据本发明的SMMOC进行的落球冲击试验的图示。将4kg的钢球从3000mm的高度掉落到放在100mm聚苯乙烯板上的16mm厚的SMMOC面板上。试验结果在表15中给出。

表15：落球冲击

本领域技术人员将理解，上述实施方式仅仅是可以如何实现本发明构思的一个示例。应当理解，可以设想其它实施方式，尽管它们的细节不同，但仍属于相同的发明构思并代表相同的发明。

Claims

1.一种氯氧镁水泥MOC，其含有活性阳离子有机硅烷乳液。

2.根据权利要求1所述的MOC，还包括以下中的一种以上：轻烧氧化镁；六水合氯化镁；水泥工业副产品；和水。

3.根据权利要求2所述的MOC，其中，轻烧氧化镁和六水合氯化镁的重量比在1.5至2.2的范围内。

4.根据权利要求2所述的MOC，其中，MgO/MgCl₂的摩尔比在8.0至11.0的范围内。

5.根据前述权利要求中任一项所述的MOC，其中，所述轻烧氧化镁的MgO纯度为80％至98％，活性为60％至68％，并且比表面积为120m²/kg至150m²/kg。

6.根据前述权利要求中任一项所述的MOC组合物，其中，基于干固体，所述轻烧氧化镁占所述MOC的40质量％至50质量％。

7.根据前述权利要求中任一项所述的MOC组合物，其中，所述六水合氯化镁为晶体形式，具有97％至99％的纯度，并且基于干固体占所述MOC的18重量％至25重量％。

8.根据前述权利要求中任一项所述的MOC，其中，所述MOC中所述硅烷乳液的质量(Msi)符合以下等式：

其中，M_mo为MgO的质量，M_mcl为MgCl₂晶体的质量，M_固体为除MgO、MgCl₂和水之外的MOC组合物的质量，ω为硅烷乳液中硅烷的固体浓度，以百分比表示。

9.根据前述权利要求中任一项所述的MOC，其中，水以所述MOC组合物中总胶结材料的量的0.40至0.50倍的量存在。

10.根据权利要求2所述的MOC，其中，所述工业副产品胶结材料是选自以下中的一种以上的材料：飞灰、硅灰、磨碎的粒化高炉渣。

11.根据前述权利要求中任一项所述的MOC组合物，还包含膨胀珍珠岩。

12.根据权利要求11所述的MOC组合物，其中，所述膨胀珍珠岩具有45体积％至47体积％的吸水能力。

13.根据权利要求11所述的MOC组合物，其中，所述膨胀珍珠岩的粒径为1mm至3mm。

14.根据前述权利要求中任一项所述的MOC组合物，还包括粒径小于1mm的膨胀蛭石。

15.根据前述权利要求中任一项所述的MOC组合物，还包括有机纤维。

16.根据权利要求15所述的MOC组合物，其中，所述有机纤维是稻壳。

17.根据前述权利要求中任一项所述的MOC组合物，还包括无机纤维。

18.根据权利要求17所述的MOC组合物，其中，所述无机纤维是碱涂覆的C-玻璃纤维玻璃，优选具有6至8mm的长度和12至20μm的直径。

19.根据权利要求17所述的MOC组合物，其中，所述无机纤维是结构PVA纤维，优选具有8至12mm的长度、8旦尼尔的单丝直径和1600MPa的拉伸强度。

20.活性阳离子有机硅烷用于改善用作建筑材料的MOC的性能的用途。

21.一种制备根据权利要求2所述的MOC组合物的方法，包括以下步骤：

通过将氯化镁或硫酸镁晶体溶解在水中来制备盐水；

向所述盐水中加入硅烷乳液；

将所述盐水与轻烧氧化镁混合以形成浆料；以及

依次加入胶结副产品。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，在将所述硅烷乳液加入所述盐水之前，所述氯化镁盐水通过向其中加入磷酸来活化。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述硅烷乳液包含40％至50％的粒径小于20nm的活性成分。

24.根据权利要求所述21的方法，其中，在添加所述轻烧氧化镁之前添加工业副产品胶结材料。

25.一种建筑产品，其包含根据权利要求1至18中任一项所述的MOC。

26.一种建筑产品，其包含根据权利要求21至24中任一项制造的MOC。