氯氧镁水泥在水中强度下降的根本原因在于MgCl2的溶出。有试验也证明了，组成镁水泥的5相或3相是一种在固态或者饱和浓度的MgCl2溶液稳定存在的复盐体。而且MgCI2的溶出速度决定了氯氧镁水泥强度下降的速度。氯氧镁水泥中尽管存在一些孔隙，但它毕竟是一个致密的宴体，其内部MgCI2的溶出是以浓度差为动力向外面迁移的过程，这种迁移速度会随着溶出层的加深而减慢。试验中发现，浸泡12h后的水泥块再浸泡第二个12h时，MgCl2的溶出量不足第一个12h的1/3。

根据上面对氯氧镁水泥水解的分析，我们可以知道要延长氯氧镁水泥的使用寿命，只有降低MgC12的溶出速度。具体的方法是，降低水泥体的孔隙率，改变毛细孔的亲水性，用有机树脂或者无机凝胶堵塞毛细孔，减少水沿毛细孔向水泥体内部的渗透和MgC12向外部的扩散，从而提高水泥体的耐水性。这就是我们寻找提高氯氧镁水泥耐水性方法的途径。

氯氧镁水泥的配合比决定了氯氧镁水泥的晶体结构，也决定了氯氧镁水泥的各种性能。按MgO-MgCI2-H2O三元相图确定氯氧镁水泥的配比，使硬化体中形成5相或3相和部分Mg(OH) 2相，尽量避免形成可溶的凝胶相。这对于制备具有优良性能的氯氧镬水泥是很重要的。这在2.4.2节中已有详细介绍，这里就不再赘述。

外加剂的加入，可以从根本上改变氯氧镁水泥的晶体结构，堵塞毛细孔，降低硬化体的孔隙率，从而大幅度地提高氯氧镁水泥的耐水性。这是最有效的一个方法，同时也是目前研究最多的一个方面。现分类阐述如下。

(1)无机化学外加剂①磷酸及磷酸盐  磷酸和磷酸盐是目前最有效的改性刺。有实验证明，掺加磷酸l%时，浸水28d软化系数达到1.104，比空白样增加了66.2%．一般认为这是由于磷酸根离子生成了不溶性的沉淀物并包裹在氯氧镁水泥水化物晶体颗粒表面，隔绝了水对水化物的作用而产生的。但是一般磷酸的用量都很少，只有l%左右，不可能生成足量的沉淀物包裹晶体。而且，并不是磷酸的掺量越大越好，试验证明，当磷酸掺量达到2%的时候，其软化系数就只有0.57。因此这种说法值得进一步探讨。余红发和肖力光通过电镜分析试样断面，发现当磷酸掺量为1%时，氯氧镁水泥中短棒状5相和5相凝胶占多数，叶片状的5相晶体数量较少，三种形态彼此穿插，溶合在一起，明显改变了氯氧镁水泥中的结晶接触点的形态，使其数量大为减少，因而提高了它在水中的稳定性。当磷酸掺量为2%～3%时，氧氧镁水泥试样中短棒状的5相和5相凝胶数量减少，叶片状的5相晶体增多，氯氧镁水泥结构中的结晶接触点数量增多，还存在挤压、扭转、弯曲等严重变形，必然增大结晶应力，降低其稳定性，最终导致氯氧镁水泥抗水性降低。通过XRD分析，认为氯氧镁水泥浆液中磷酸离解出磷酸根离子与Mg2+配位，降低了水化物形成和稳定存在所需的最低Mg2+浓度，因此可提高氯氧镁水泥水化物在水中的稳定性，使得5相晶体在水中不发生水解反应。

②铁盐和铝盐在氯氧镁水泥中加入无机铁盐或者铝盐（如FeS04，FeC13和AIC13），不仅能促进水化反应的完全，而且它们都是过渡元素，能形成Fe(OH) 3和A1(OH) 3胶状絮凝物，堵塞毛细通道，提高了氯氧镁水泥的抗渗水性和减少其吸湿性。

另有研究表明，具有水化活性的铝酸盐矿物可以改善氯氧镁水泥的耐水性的原因是，掺加到氯氧镁水泥中有可能产生相变效应，即当MgO/MgCI2>5时，水泥硬化后形成的主要水化物是在空气中容易与C02结合生成水中稳定性良好的氯碳酸镁相的3?1?8相，而不是5?1?8相。但这方面还需要进一步的研究。

③其他酸根离子盐无机外加剂  硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐等均是目前常用的一些无机外加改性剂，这些外加剂的作用均是使氯氧镁水泥水化后生成一定量的难溶于水的镁盐结晶化合物，以朴充氯氧镁水化物在水中相变化造成的强度降低。有试验表明，当掺加2%铁矾时，浸水28d软化系数达到0.77，比空白样增加了26．2%。

(2)无机填料活性SiO2、煅烧活化的石英粉末和粉煤灰，这类材料中的活性二氧化硅和氯氧镁水泥中过剩的Mg2+反应生成MgSiO3，可减少可溶性镁离子的浓度，堵塞硬化体内的毛细孔道，改变孔结构，减少孔隙率；另一方面材料作为超细填料也可增加氯氧镁水泥的密实性，提高了水泥的抗渗能力。

几种无机填料中，粉煤灰是应用最广泛的，对其的研究也是最多的。通常粉煤灰的反应一般应具备以下几个条件：一是接触性，二是高温高压，三是碱或盐激发（粉煤灰中的活性成分需加以激发，常用的激发剂是硫酸盐和磷酸盐，如石膏、磷酸二氢钙、磷酸二氢铝）。粉煤灰反应的主要特点是水化速度慢，但其后期强度能持续增长。由于氯氧镁水泥属中碱性材料，且其水化反应为高放热反应。正是有这两个特点，才使得粉煤灰能在氯氧镁水泥中有效地参加反应。并且保证了氯氧镁水泥制品后期强度不但不会受损，反而呈上升趋势。为解决粉煤灰的反应速度和提高制品的早期强度问题，有人提出加入某种品种的假设，加入晶种的目的是能在初始反应时形成晶核，即以晶种为核心，使粉煤灰、氧化镁等围绕其周围发生反应；二是随着水化的进行，龄期的增长可持续、充分地参与反应，形成一系列硅酸盐以及一些凝胶等其他产物，这对后期强度的保证具有重要的作用。另外，粉煤灰中的活性A1203在硬化体中生成AI(OH)3胶状絮凝物也具有堵塞毛孔的作用，而且粉煤灰中的炭具有憎水性，使水分难以在水泥中流动，CI-、Mg2+损失很小。研究显示，掺加20%的粉煤灰，浸水28d的软化系数达到巭0.83。再如掺加经煅烧的硅藻土15%．试件浸水28d的软化系数达到0.97，强度也有较大的提高。但是这类材料的掺量过大，会影响氯氧镁水泥的强度，同时也会影响其耐水性，应根据实际所需的性质来确定掺量。

(3)有机外加剂①聚合物乳液  这类物质是指水乳性高分子聚合物，如PVA改性脲醛树脂、正硅酸乙酯、丙烯酸聚合树脂和307、189、191树脂等。它们在氯氧镁体系中不发生凝胶沉淀和破乳现象，不破坏氧氧镁的水化过程，能自身气硬交联或在催化介质中交联聚合。这类有机高聚物外加剂能在晶体外形成良好的防水保护层，同时在晶体间隙通道中进行交联，堵塞毛细通道，还可以取代部分氯化镁溶液，减少氯化镁用量，提高了制品的抗水性。目前应用较多的是脲醛树脂，但需加入固化剂。

利用脲醛树脂以及有机硅氧烷配合其他无机材料对氯氧镁水泥进行改性，在水中浸泡6个月后耐水系数仍能达到90%以上。复合外加荆中的脲醛树脂，使5相周围产生高聚物或疏水的保护层，减少了氯离子与水的接触，从而提高了水化物结构相对的稳定性，同时填补了水泥硬化体的内部孔隙，提高了抗水性。有机硅氧烷由于具有很低的表面张力和很强的扩散能力，能够分布到水泥硬化体的微孔壁上和表面上，形成疏水性的硅氧烷薄膜，阻碍了5相和3相与水的接触，使水泥硬化体的耐水性和吸湿性得到进一步的提高。应用其他有机树脂的研究，目前未见报道。

②减水剂和消泡剂  前人对氯氧镁水泥一般不使用减水剂，原因是担心减水剂的加入会提高引气量，对制品质量不利。减水剂的最大优点是能有效地减少氯化镁水溶液的用量，节约MgC12用量，并提高料浆的和易性。减水的结果：一是在一定程度上降低了制品内部MgCI2?6H2O的含量，因而也在一定程度上降低了制品吸湿返霜的可能性，不吸湿、不返霜可避免后期强度损失和抑制制品翘曲变形；二是降低反应速度，从而抑制热量的快速产生，控制硬化体内温度，使制品结构更为均匀，质量提高，使Mg0、MgCl2和粉煤灰、晶种等相互充分反应，从而提高了制品的初期强度。一般可采用木质素磺酸钙减水剂。在配方相同的条件下，掺人3‰减水剂中即可减水5. 2%，浸水1个月的软化系数与未掺加减水荆的试件相比提高了30%，掺人53‰消泡剂，28d抗折强度提高9。3蹦，抗压强度提高31.1%，浸水1个月软化系数为0.76（未加消泡剂的水泥软化系数为0 70）。原因是加入消泡剂后可以减小孔隙率，特别是大孔含量减少，使料浆更密实。

③有机酸在氯氧镁水泥中掺人1%廉价有机酸，通过XRD分析，其反应产物是5相；电镜分析显示它的显微结构非常好，有机酸显著改，变5相的结晶形态，绝大多数结晶细小，呈凝胶形貌?针杆状晶体只在少数孔缝壁形成，且整个结构比较致密，是比较理想的氯氧镁水泥结构。试验证明，掺有机酸试样的抗压强度比空白试样增加了40，软化系数达到了1.2左右。这是因为有机酸不但保护了低活性的MgO，甚至封闭了孔洞中的针杆状晶体，只有极少数孔洞内的针杆状晶体分解。

加入草酸可以与氧化镁粉中的杂质Ca0反应，生成了难溶的草酸钙，从而不但防止了Ca0遇水生成Ca(OH) 2而体积膨胀，更能堵塞氯氧镁水泥中的毛细孔道。

(4)共混外加剂每种改性外加剂，均存在各自的缺点。例如，磷酸有明显的缓凝作用，粉煤灰等填料会影响氯氧镁水泥的抗压抗折强度。因此，混杂使用多种外加剂，取长补短，可以大大提高水泥的综合性能。

①无机材料共混  将磷酸和粉煤灰一起使用，其浸水28d的软化系数为1. 05，比单掺粉煤灰的镁水泥软化系数提高了30%。

将磷酸和硅藻土一起使用，其浸水28d软化系数为0.90，比单掺硅藻土的镁水泥软化系数提高了6%。将磷酸和铁矾复合使用时，氯氧镁水泥具有早期强度高、抗水性好、长期浸水强度高的特点。

②有机与无机材料共混  有试验证明?混合使用脲醛树脂、有机硅和磷酸复合外加剂，可以大大提高氯氧镁水泥的抗水性和长期使用性。当掺量为c%时．浸水6个月后的软化系数可达97.3%。

③多种物质共混  多种物质共混改性氯氧镁水泥，可以取得很好的效果?但是由于其影响因素众多，很难确定一个最佳的配方。工程实践中，应根据所需的性质添加外加剂，并用试验加以确定。下面只给出典型的两个试验，说明多种物质共混改性的效果。

采用硫酸镁、磷酸三钠、扩散剂C，分散剂O、非离子表面活性剂组成复合改性剂。掺入的磷酸三钠和硫酸镁的水溶液与氧化镁反应生成的复盐可使5?1?8相中水化产物的平衡溶解度增高、相对饱和度降低，减少结晶应力对结晶结构网的破坏，从而提高制品的强度。扩散剂C和分散剂O的使用可减少水的用量提高MgO/MgC12的比例，并且使形成的结晶结构网细小而致密，从而保护了氧化镁；甚至封闭孔洞中的针杆状晶体，减少其分解的概率，提高整个制品的抗水性和强度。实验结果证明，试件的吸湿率从12.6%下降到了7.9%。

采用有机改性材料（聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液和丁苯乳液等）以及无机改性材料(粉煤灰、滑石粉、H3 PO4，AIC13、FeCI3和NNO减水剂等）组成的复合改性剂。配方中掺人大量细粉状粉煤灰，一方面是为了避免放热反应形成内应力，同时防止生成粗大晶粒；另一方面是利用粉煤灰中具有一定活性的Si02形成稳定难溶的硅酸盐，利用Al203形成硅铝酸盐凝胶。掺人少量滑石粉，可以起细填料作用，更主要的目的是希望利用这种水合硅酸镁化合物，在试件成型时起到形成硅酸镁晶体的作用。加入少量FeCl3防水剂，可以形成Fe(OH) 3凝胶起防水作用或形成难溶稳定的铁铝酸盐。加入减水剂NNO可减少拌和水量，提高试件致密性。加入H3P04可生成难溶盐提高耐水性。事实证明1993年成型的试件，养护在潮湿环境中，2000年测试，抗压强度不仅没下降反而增长了80%。

(5)合理的生产工艺国内外众多学者对氯氧镁水泥耐水性的改善做了大量的工作，研究结果表明工艺措施的合理性也会对氯氧镁水泥的结构和性能产生重大的影响。合理的生产工艺，可以使氯氧镁水泥的各组分之间充分反应，生成足够的晶体，减少多余CI-的存在，从而降低氯氧镁水泥的吸湿性。但是关于工艺研究的文献报道很少。

①预处理常规混料是预先将卤片配制成所需浓度的卤液，所有原料一次投料搅拌成型。预处埋工艺主要有预水化和预搅拌工艺。预水化是用一部分水使高括性Mg0预先水化，放出部分热量，以期降低水化放热，从而改善体积变形，但会损失一定的后期强度。预搅拌工艺是指预先将卤片配制成卤水，磷酸与水混合均匀，再与部分Mg0预搅拌，目的是提高Mg0活性，稀释改性剂并改善降温缓凝效果，再加入其他的原料搅拌成型。

结合改性剂的加入，研究预处理过程的Mg0预掺量、液固比等工艺参数对镁水泥性能的影响。试验结果证明，Mg0预掺量对预处理工艺改性效果有较大的影响，Mg0预掺15%为最佳值，当预掺Mg0 15%，改性剂1%时，28d抗折强度比常规工艺提高20%，软化系数提高13%。其后随Mg0掺量的增大，抗折强度和软化系数均呈下降趋势。

镁水泥的硬化过程具有放热量大、放热速率快的显著特点，而水化放热的大小，尤其是水化放热的速率则会对制品的结构和性能产生影响。参照GB 2022-80硅酸水泥水化热的直接法，测定常规工艺不加改性剂、常规工艺加1%改性剂及采取预处理工艺（预掺Mg0 15%，改性剂l%）的水化温升。试验证明，常规工艺下加入1%改性剂，能显著降低水化温升，这是由于改性剂延缓了氯氧镁水泥水化物晶核的早期形成；而水化温升的降低对于减少热膨胀应力，促使5相形成稳定晶形，从而密实了氯氧镁水泥的水化结构。但过于明显的缓凝作用对于实际生产和工程应用是不利的。配合实施预处理工艺之后，一方面仍能减少水化放热效应，适当降低水化温升，促进形成良好的结构，另一方面可以在一定程度上加快强度的发展。这就使结合改性剂的预处理工艺，既能改善镁水泥的性能，又能满足实际生产中对早期强度的要求。

对常规工艺不加改性剂、常规工艺加l%改性剂及采取预处理工艺（预掺Mg0 15%，改性剂l%）的水泥进行X射线衍射和SEM分析。结果表明预处理工艺没有改变主要水化产物，但是Mg0在水化之后的含量减少了，这可能是预处理工艺激发了Mg0的活性，与其他成分反应生成了微品或凝胶结构。同时预处理工艺能使难溶水化物均匀分散于Mg0的颗粒表面，防止氯氧镁水泥过早地形成包括5相在内的晶核，因为它们在遇水后都是介稳状态。

这说明预处理工艺影响了5相的微观形貌，有利于5相形成稳定的晶形，提高了其稳定性，延缓其水解，从而在一定程度上改善耐水性。

同时，部分Mg0经预处理后，结构中存在一定量的Mg(OH)2凝胶，使结构更致密，并可起衬垫的作用，缓解膨胀应力，从而减小体积变形。试验证明，实施预处理工艺之后，体积膨胀率可减小15%～40%。

②表面处理  为防止水分渗入和内部Mg2+、CI-渗出，减少返卤泛霜，可以在已经制作好的氯氧镁试件表面涂抹不饱和树脂或者专用填料，以封闭试件表面的空隙。

③养护条件  为使水泥中的氯化镁和氧化镁尽可能反应完全，防止出现游离的CI-，减少体积膨胀、翘曲变形等现象，在成型完毕后应创造良好的养护条件，采取一定的保温保湿措施。适宜的温度为18—40℃，保湿养护。