国内外新型绿色镁建材产业现状与发展

南京航空航天大学土木工程系 余红发

摘要：我国镁资源丰富，辽宁菱镁矿储量占全国85%，镁质材料产业已发展成为辽宁省独具特色的优势资源性行业。镁质材料包括镁质耐火材料、金属镁与镁合金材料、镁质化工材料、镁质建材等4大类产品。镁质建筑材料的胶凝材料包括氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、碱式硫酸镁水泥和磷酸镁水泥。镁建材产品以欧洲Heraklith和Tectum的硫氧镁水泥刨花板与木丝板的全自动机械化生产工艺最为先进，我国氯氧镁水泥防火板的产量大，约占全球产量的80%以上，但是生产工艺落后，科技创新能力不足。镁建材行业的发展方向是：(1)用于道路与机场紧急修补工程的低温烧结型磷酸镁水泥快速修补材料;(2)重点研发适合氯氧镁水泥防火板生产的全自动机械化防火板成套工艺装备;(3)充分发挥碱式硫酸镁水泥的高强、高抗折和高韧性优势，发展超高强结构材料、轻型装配式结构材料、高韧性高档装饰材料，拓展其在装配式建筑中的应用及开发新型建筑结构体系。

一、引言

1.1 中国镁资源概况

我国是镁资源大国，蕴藏着十分丰富的矿石镁资源和海水卤水镁资源，储量居世界首位。其中，菱镁矿约31. 45 亿吨，占全球总储量的22. 5%，处于世界第一位，矿床主要集中在辽宁和山东两省( 储量占全国的95%) ，大部分为大中型矿床，开采条件比较好，适合于露采、机械化作业和规模经营。我国的白云石资源也十分丰富， 已探明的储量在40亿吨以上，矿床主要分布在辽东半岛、冀东、内蒙古、山西、江苏、福建、湖北、湖南等地。我国盐湖卤水中镁盐储量为48. 15 亿吨，其中氯化镁31. 43 亿吨，硫酸镁16. 73 亿吨。正在开发中的青海察尔汗盐湖，已探明的氯化镁储量就达16. 5 亿吨。我国拥有漫长的海岸线，海水中氯化镁和硫酸镁的储量分别达到4493万亿吨和3570万亿吨，取之不尽，用之不竭。

1.2 中国菱镁矿资源开发现状

镁质材料应用范围广，不同产品具有多方面用途，涉及到国民经济各个领域。广泛应用于耐火材料、建筑材料、橡胶、塑料、涂料、造纸、油墨、电子、肥料、食品、药品、医疗、航空、航天、国防、汽车、环境保护中排烟脱硫、含酸废水处理、含铅废水除铅、印染废水脱色等行业。

镁质材料一般包括镁质耐火材料、金属镁与镁合金材料、镁质化工材料、镁质建材等4大类产品。经过几十年的发展，中国利用丰富的镁矿资源，已经成为世界上最大的镁质材料产品生产国和出口国，但是，中国镁质材料产业大而不强，产品结构不合理，初级产品多，中低档产品多，高档产品少，附加值低，科技含量普遍不高，在国际市场竞争中取得经济总量和整体效益的优势，拼的是高资源消耗、高环境污染、低廉的原料与能源价格、廉价的劳动力，其实经济效益并不显著。

此外，中国镁资源与镁产品的发展程度参差不齐，在菱镁矿开发方面，主要生产镁质耐火材料和镁质建材，中国镁质耐火材料产量和产能居世界首位;在白云石开发方面，主要生产金属镁和镁合金材料，中国金属镁的产量和产能占世界的比例很大;在盐湖卤水、海水镁资源开发方面，正在起步，目前更多的是向镁质化工材料的方向发展，并逐步过渡到高纯镁砂、金属镁及镁合金。与镁质耐火材料和金属镁材料形成鲜明对比的是，我国的镁合金材料和镁质化工材料领域的现状是又小又弱，是基本不具备科技优势，尚未形成系列产品和规模效益。镁建材领域的现状是原材料与产品市场脱节，生产工艺比较落后。

1.3 辽宁菱镁矿发展现状

辽宁菱镁矿资源主要分布在海城、大石桥、岫岩、凤城、宽甸、抚顺等地区，目前已经地质勘查的矿区有12个，保有储量约26亿吨，约占全国总储量的85%、世界总储量的20%，目前辽宁菱镁矿石的储量和产量均居世界首位。

辽宁菱镁矿品位高，杂质少，工业利用价值高。在已探明的总保有储量中，LM-46、LM-45品级菱镁矿储量占总储量的一半以上，其中LM-46品级以上的菱镁矿占总储量的40% 左右。此外，辽宁省菱镁矿资源集中，矿床巨大，如海城—大石桥菱镁矿带的矿体长50 km，宽2~ 6 km，而且埋藏浅，极适合露天大规模机械化开采;另外，矿带处于经济发达的辽南地区的丘陵地带，公路、铁路运输十分方便。这些有利条件使辽宁的菱镁矿采矿业迅速发展，并逐渐形成中国乃至世界的菱镁矿石生产、供应基地。

依托于镁资源优势，辽宁镁质材料行业不断发展壮大，尤其是近十年，镁质材料产业得到了快速发展，现已发展成为辽宁省独具特色的优势资源性行业，辽宁省镁质耐火材料的产量和出口量居世界首位，已成为我国镁质耐火原料和镁质耐火材料最大的生产和出口基地，辽宁的镁质耐火材料现状反映了中国的状况。

辽宁镁质材料产业已形成勘查、开采、加工、销售为一体的产业体系，开发生产有菱镁矿石、镁质耐火材料原料、碱性定形耐火材料、碱性不定形耐火材料、熔剂、镁质化工材料、金属镁及镁合金等七大系列，几百种产品。

1.4 镁质建筑材料

镁质建筑材料的胶凝材料包括氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、碱式硫酸镁水泥和磷酸镁水泥，简称镁水泥。前两者是以轻烧氧化镁粉为原料，利用氯化镁或硫酸镁为调和剂所制备的气硬性胶凝材料，磷酸镁水泥是以重烧氧化镁、酸性磷酸盐与缓凝剂组成的气硬性胶凝材料。

目前，大量使用的镁质胶凝材料是氯氧镁水泥，它具有早强、高强、防火、隔声、绝热、装饰效果好、重量轻、易于加工成型、与有机-无机材料的胶结能力强等特点，缺点是不抗水、吸潮返卤、易变形、腐蚀钢筋，经过国内外学术界的长期研究，通过掺加复合抗水外加剂已经解决了长期抗水性问题，通过钢筋表面涂覆防腐涂层已经解决了钢筋锈蚀问题，通过控制产品配合比和氯化镁的杂质含量，大大减轻了吸潮返卤的可能性，通过掺加矿物填料可以使变形降低80%，因而以氯氧镁水泥为胶凝材料的菱镁制品在建筑建材和木材节约等领域得到了广泛的应用，为国家节能、节资、减排工作做出了重要贡献，氯氧镁水泥制品主要用于房屋屋架、楞条、门窗、机械包装箱、矿井支架、轨枕、水沟盖板与背板、蔬菜大棚架、烟筒、建筑模板、家具板等取代木材与金属产品;地板砖、防火板、通风管道、电缆桥架、隔墙板(发泡空心条板和夹芯条板)、人造大理石、工艺美术品(雕塑)等室内建筑材料与制品;活动房屋、轻型屋面板、波形瓦(琉璃瓦)、装饰构件(罗马柱、浮雕等)、花盆、粮仓、建筑落水管、农用沼气池等室外建筑材料制品;马路砖、井盖、公路路基固化材料等交通行业;农用防渗渠、排水管等水利行业;盐田护坡材料、盐湖普通水泥混凝土的防护材料等盐湖化工行业。

硫氧镁水泥的性能特点与氯氧镁水泥类似，用途也相似，但是其使用尚未普及。

磷酸盐镁水泥具有快凝、早强、高强、粘结力高、耐磨、耐酸碱腐蚀、抗冻等优点，兼有水泥、陶瓷和耐火材料的主要优点，属于化学键结合材料，是一种非常有研究价值、节能环保的新型土木工程材料。与普通硅酸盐水泥等其它无机胶凝材料相比，磷酸镁水泥的独特性能体现在以下6个方面：1)凝结时间短，在20℃以上温度时几分钟内就迅速凝结硬化;2)早期强度高，1 h抗压强度可达20MPa以上，3 h可达到35MPa以上;3)环境温度适应性强，既能在常温下保持快硬高强的特性，又能在低温(-20 ℃~5 ℃)环境下迅速凝结硬化，并保证一定的早期强度，同时该材料还具有耐高温和耐急冷急热的性能;4)与旧混凝土的粘接强度高，净浆和砂浆的1d 粘结强度可分别达到6.0MPa和4.0MPa以上;5)变形小，与普通混凝土之间的变形性能匹配很好;6)耐磨性、抗冻性、抗盐冻性能和防钢筋锈蚀等耐久性能较好。因此，磷酸镁水泥广泛用于桥梁、路面和机场跑道的快速修补工程中，在机场、防护工事等军事工程的抢修抢建方面尤其显示出其卓越的优势。

二、镁建材的胶凝体系理论基础与绿色特征

2.1镁建材的基本理论体系

氯氧镁水泥：采用轻烧氧化镁和氯化镁溶液制备的氯氧镁水泥，属于MgO-MgCl2-H2O 三元胶凝材料体系，在常温下，主要三元水化相为5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O(5相)和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O，其中5相为亚稳相，所以5相和3相在一定条件下可以转化。为了解决氯氧镁水泥的一些固有缺点，确保其质量的稳定性，采用以下“配料规则”是非常重要的：1)选择轻烧氧化镁的原则，采用活性中等的MgO原料，活性MgO含量大于60%;2)选择配料摩尔比的原则，采用较高的MgO/MgCl2摩尔比和较低的H2O/MgCl2摩尔比，其中，MgO/MgCl2>6，一般在9左右，H2O/MgCl2建议在14～19之间;3)选择外加剂的原则，必须采用具有稳定5·1·8结构和改变5·1·8形状的外加剂。

硫氧镁水泥：采用轻烧氧化镁和硫酸镁溶液制备的硫氧镁水泥，属于MgO-MgSO4-H2O三元胶凝材料体系，其主要三元水化相有4种，分别是5Mg(OH)2·MgSO4·3H2O(5·1·3)，3Mg(OH)2·MgSO4·8H2O(3·1·8)， Mg(OH)2·MgSO4·5H2O(1·2·3)和Mg(OH)2·MgSO4·5H2O(1·1·5)，其中只有3·1·8在35℃下为稳定相，因此，在室温下硫氧镁水泥的水化产物中的3·1·8含量不可能超过50%，大量存在的氢氧化镁和未完全反应的硫酸镁，从而导致硫氧镁水泥的强度较低，这是其应用不如氯氧镁水泥普及的根本原因。为了从根本上提高硫氧镁水泥的力学强度，必须采用新的外加剂技术，促使硫氧镁水泥在水化过程能够进行彻底，形成稳定的三元相，而且这种稳定三元相的含量达到90%以上。

碱式硫酸镁水泥(basic magnesium sulfate cement,BMSC)：是南京航空航天大学土木工程系、中国科学院青海盐湖研究所、中国科学院“百人计划”余红发研究团队通过现代外加剂技术，在MgO-MgSO4-H2O胶凝体系中形成一种新的不溶性碱式硫酸镁晶须(5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O，5·1·7相)为主要水化产物的新型胶凝材料，并与德国马普固体物理实验室Robert E教授研究团队合作，成果解析了5·1·7的晶体结构，该晶体结构数据已经进入国际无机晶体数据库，该创新性理论成果受到国际学术界的广泛关注。本研究团队系统地研究了碱式硫酸镁水泥基本力学性能，表明该水泥是一种晶须自形成、自增强、自增韧的高强高韧性晶须水泥，具有快凝、早强、高强、高抗折、高韧性、不碳化、抗水、抗腐蚀、护筋性能好等优点。目前的强度等级32.5R~72.5R，抗折强度是普通硅酸盐水泥标准的2倍以上，能够与普通砂石配制成抗压强度等级C20~C80的普通混凝土和抗压强度等级C100~C120的超高强高韧性RPC材料，也可以与木纤维、膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等配制成轻质保温混凝土，能够生产的建筑材料制品包括：各种钢筋混凝土构件、混凝土砌块、隔墙板、发泡混凝土保温板、轻质混凝土构件、仿石与仿木装饰板材、地板、快速修补砂浆、防水柔性材料等，在建筑、交通、家具等行业具有广阔的应用前景。

磷酸镁水泥：磷酸镁水泥通常是由烧结氧化镁、磷酸盐和缓凝剂按一定比例配制而成。在诸多磷酸盐种类中，磷酸二氢铵(NH4H2PO4 )和磷酸氢二钾是目前配制磷酸镁水泥使用较多的磷酸盐，此外，还有其它磷酸盐，如磷酸铵和正磷酸铝等，但因使用效果不及磷酸二氢铵。常用的缓凝剂是硼酸、硼砂等含硼化合物。磷酸镁水泥在室温下发生化学反应，随后凝结硬化，磷酸盐主要为反应提供H+离子和PO43-离子，与烧结氧化镁反应形成磷酸盐水化产物，包括MgNH4PO4·6H2O、Mg3(PO4)2·4H2O、MgHPO4·3H2O 和(NH4)2Mg3( HPO4)4·8H2O等，其中MgNH4PO4·6H2O是主要水化产物。

2.2镁建材的绿色特征

以氧化镁为主要材料的镁建材，其绿色特征主要体现在以下几个方面：

1)节能：与硅酸盐水泥熟料的烧成温度1450℃相比，氯氧镁水泥和硫酸镁水泥的主要原料轻烧氧化镁的煅烧温度只有650℃，我国的实际工业生产控制温度在800~850℃;

2)节资：生产硅酸盐水泥时需要消耗大量的优质石灰石、粘土和铁矿粉等资源，而用于氯氧镁水泥和硫酸镁水泥的轻烧氧化镁生产过程中，仅仅需要消耗低品位菱镁矿;

3)利废：氯氧镁水泥的调和剂可以利用盐湖提钾的副产品氯化镁，氯化镁在盐湖提钾之后产生“镁害”;硫酸镁水泥的调和剂可以利用有色冶金行业的副产品硫酸转化产物硫酸镁，或钢铁行业与燃煤锅炉的镁法烟气脱硫副产品硫酸镁;氯氧镁水泥和硫酸镁水泥在制作镁建材时，需要掺加锯末、稻糠、麦秸等农业废弃物，还能够大量掺加粉煤灰和矿渣等工业废弃物，实现资源的综合利用、循环利用;

4)减排：硅酸盐水泥和氯氧镁水泥(或硫酸镁水泥)生产过程中均排放CO2气体(温室效益气体)，经过测算，硅酸盐水泥采用新型干法生产时每吨水泥排放0.77吨CO2气体，氯氧镁水泥生产时每吨水泥排放0.4吨CO2气体，比硅酸盐水泥每吨减排了48%。按照2008年T. Smith撰写的“Concrete Rainforest(混凝土雨林)”文章介绍，氯氧镁水泥在水化和使用过程中会发生吸收CO2的碳化作用，大约每吨氧化镁最终能够吸收0.4吨CO2气体，折合每吨氯氧镁水泥制造的建材产品能够吸收0.2吨CO2气体，这样每吨氯氧镁水泥的CO2气体综合排放量仅0.2吨，比硅酸盐水泥累积减排了74%，因而，国际上又称镁水泥为“Eco-Cement(生态水泥)”。

三、国内外镁建材的产业发展现状

国际上，菱镁矿资源主要集中在我国与朝鲜、俄罗斯，三国储量总共占世界储量的85.7%，因此西方发达国家的镁建材行业并不普及，主要产品有俄罗斯的氯氧镁水泥墙体材料，奥地利Heraklith品牌和美国Tectum品牌的硫氧镁水泥刨花板与木丝板，德国的氯氧镁(硫氧镁或磷酸镁)水泥木屑板和纤维板。除此之外，希腊早在100年前就用氯氧镁水泥砂浆修补古希腊雅典城的大理石雕塑和建筑物。

在国内，技术比较成熟的镁水泥建材主导产品是氯氧镁水泥防火板和通风管道，已经有20多年的发展历史。但是，国内镁建材行业尽管800亿元的工业产值，但是存在的问题较多，主要是科技创新能力差、生产工艺落后、投资不足、尚没有形成实力雄厚的企业，所有的企业都是民营的，没有一家国有企业，也没有一家上市公司，作为一个行业是不正常的，目前行业处于一种自我发展、恶性竞争的循环，急需国家有关部门加强管理与指导。

四、镁建材产业的未来发展趋势

4.1镁建材的具体发展方向

根据国内外镁建材行业的发展现状与最近几年的碱式硫酸镁水泥等科技进展，未来镁建材行业的发展趋势是：

(1)磷酸镁水泥建材的发展方向是开发低温型烧结氧化镁，制备不需要缓凝剂的磷酸镁水泥快速修补材料，用于道路与机场的紧急修补工程;

(2)氯氧镁水泥建材的发展方向是对现有防火板生产工艺进行颠覆性的改革，借鉴国际Heraklith板全自动机械化生产工艺装备，重点研发适合防火板生产的全自动机械化防火板成套工艺装备;

(3)碱式硫酸镁水泥的发展方向是：充分发挥碱式硫酸镁水泥的高强、高抗折和高韧性优势，发展超高强结构材料、轻型装配式结构材料和高韧性装饰材料，拓展其在装配式建筑中的应用及开发新型建筑结构体系。

4.2碱式硫酸镁水泥建材在土木工程结构与墙体材料中的应用前景

4.2.1碱式硫酸镁水泥的强度等级

参照硅酸盐水泥的现行国家标准的试验方法，结合碱式硫酸镁水泥的养护特点，对碱式硫酸镁水泥的胶砂试件进行了不同龄期的抗压强度与抗折强度测试，同时与普通硅酸盐水泥的胶砂试件测试结果与GB175-2007《通用硅酸盐水泥》指标进行比较，如表1所示。结果表明，在相同强度等级的前提条件下，碱式硫酸镁水泥的抗折强度比硅酸盐水泥要高出83%~86%，显示出超高抗折强度特征。因此，碱式硫酸镁水泥是一种高强与超高强、高韧性的新型水泥材料，在土木工程建设中显示出良好的应用前景。

表1 碱式硫酸镁水泥胶砂强度与硅酸盐水泥强度和国家标准指标的比较

4.2.2碱式硫酸镁水泥混凝土

采用碱式硫酸镁水泥、砂、石子和水等原料，通过搅拌、浇注、振动成型的普通砂石混凝土，按照国家现行的水泥混凝土强度试验方法，进行了混凝土配合比试验。初步的研究结果表明，在不掺加任何减水剂的情况下，采用BMSC32.5~52.5碱式硫酸镁水泥，能够配制出28d抗压强度能够达到C30~C80的普通砂石混凝土，该系列混凝土具有显著的早强特征，其3d抗压强度分别达到15~65MPa。与普通水泥砂石混凝土相比，碱式硫酸镁水泥混凝土还有质轻的优点，其表面密度为2200kg/M3，比普通砂石混凝土轻了10%。目前，借助RPC技术，采用普通砂石原料已经制备出高铁用的RPC板，其抗压强度达到C120。

4.2.3碱式硫酸镁水泥保温砂浆与保温板

采用碱式硫酸镁水泥、闭孔膨胀珍珠岩和羟丙基甲基纤维素等原料制成的干混保温砂浆和保温板，具有轻质高强、保温隔热、A1级防火、耐久性能良好等优点，仅2011年就在河北省石家庄、承德、保定等城市高层建筑的外墙保温工程中推广使用了10万m3保温砂浆。

4.2.4碱式硫酸镁水泥化学发泡保温材料

以聚丙烯纤维为增强材料，双氧水为化学发泡剂，制备表观密度160~400kg/m3的碱式硫酸镁水泥保温砌块与保温板，具有轻质高强、保温隔热、A1级防火、施工方便等优点，已经开展了工业化生产，目前正在逐步实施、推广应用。

4.2.5碱式硫酸镁水泥物理发泡保温材料

采用聚丙烯纤维为增强材料和蛋白质发泡剂，运用机械物理发泡工艺，制备表观密度200~400kg/m3的碱式硫酸镁水泥物理发泡防火门芯板和建筑外墙保温板，具有轻质高强、保温隔热、A1级防火、安装简便等优点，已经完成了工业化试生产，正按照计划实施、推广应用。

4.2.6碱式硫酸镁水泥砂石混凝土承重结构材料

因碱式硫酸镁水泥的良好力学特性，南京航空航天大学正在开展以下关键技术的研究工作：

(1)混凝土配合比设计方法，为最终确定不同强度等级的碱式硫酸镁水泥砂石混凝土的配合比设计方法，提供制定配合比设计规范提供试验依据;

(2)碱式硫酸镁水泥混凝土的基本物理与力学性能，为最终确定碱式硫酸镁水泥混凝土的本构关系，制定有关混凝土结构设计规范，提供最基本的理论与试验依据;

(3)碱式硫酸镁水泥混凝土基本构件(梁、板、柱等)与节点的静载与疲劳动载等结构性能，初步探索碱式硫酸镁水泥混凝土梁柱与节点的基本力学性能与变形性能，为制订有关钢筋混凝土结构设计规范，提供最基本的理论与试验依据;

(4)碱式硫酸镁水泥混凝土及其构件的海洋工程现场曝露试验，为研究碱式硫酸镁水泥混凝土结构在海洋工程中的应用技术问题，所必须的现场暴露试验，计划暴露地点选址：葫芦岛、青岛与海南等。

碱式硫酸镁混凝土节点与普通硅酸盐混凝土节点的强度等级、施工工艺、养护条件、试验环境及方法均是相同的，从试验结果初步的对比可以得出几点较为直观的结论：(1)碱式硫酸镁混凝土节点在低周往复实验中，较普通硅酸盐混凝土节点出现的裂缝较少，其中柱子上未出现裂缝，而普通硅酸盐混凝土节点已经产生少量裂缝。(2)碱式硫酸镁混凝土节点发生屈服破坏时梁端荷载为36.07kN，普通硅酸盐混凝土节点发生屈服破坏时梁端荷载为34.59kN。(3)碱式硫酸镁混凝土节点的荷载-挠度滞回曲线比普通硅酸盐混凝土节点的荷载-挠度滞回曲线更为饱满、平滑，滞回曲线所围成面积较普通硅酸盐混凝土节点滞回曲线所围成面积更大，滞回曲线所围面积直接体现了一个节点的抗震能力，滞回曲线所围面积愈大，抗震能力越好。

4.2.7碱式硫酸镁水泥轻质混凝土承重结构材料

利用碱式硫酸镁水泥的良好力学性能与粘结特性，南京航空航天大学与有关单位密切合作，开发出轻质混凝土承重结构材料，包括梁、板、柱等关键受力构件，该轻质混凝土承重构件的表观密度与木材接近，但其承载能力接近普通水泥混凝土构件，其比承载力(承载力与构件质量之比)明显优于普通水泥钢筋混凝土结构。图16是碱式硫酸镁水泥轻质混凝土空心楼板的结构试验及其抗弯荷载—挠度曲线。结果表明，2700*390*100mm与2000*390*100mm四孔空心板在楼面均布荷载作用下，其初裂时的均布荷载分别为3.96和6.41KN/m2、挠度分别为18.5和13.0mm、挠跨比分别为L/140和L/145，楼板破坏时的极限均布荷载分别为5.94和8.44KN/m2、挠度分别为61.3和22.7mm、挠跨比分别为L/42和L/83。碱式硫酸镁水泥轻质混凝土构件的破坏模式与普通钢筋混凝土构件完全一致，也存在受压区混凝土破坏、沿斜截面混凝土斜压破坏等破坏形态。

按照钢筋混凝土结构设计规范，对照普通水泥预应力钢筋混凝土空心板(YKB2751板，2700*490*120mm，7根直径5mm冷轧带肋钢丝)，在相同的受弯均布荷载作用下，碱式硫酸镁水泥轻质混凝土空心板(2700*390*100mm)的比初裂荷载和比极限荷载(相应荷载与构件质量之比)分别为6.83和10.24，分别比普通YKB2751板(依次为4.25和6.18)要高出61%和66%。考虑到对比的普通混凝土空心板属于预应力构件，如果对比的是非预应力的普通钢筋混凝土空心板，碱式硫酸镁水泥轻质构件的这种承载能力优势将更加显著，这充分显示出碱式硫酸镁水泥轻质混凝土结构材料的优越性。

4.2.8碱式硫酸镁水泥轻质高韧性的高档装饰材料

南京某公司利用碱式硫酸镁水泥的高强、高韧性和高耐久性等特性，采用传统的铺浆反打工艺，结合模型雕塑设计艺术、计算机喷墨打印技术、南京传统金箔工艺技术等传统与现代相结合的生产方法，开发出一系列仿石、仿木、仿砖、仿瓷、清水混凝土、凹凸浮雕、贴金、彩绘或彩喷效果、用于室内与室外装饰装修工程的高韧性、高档装饰板材与异型构件，不仅在造型、色彩、肌理与质感等装饰效果方面优于硅酸盐系列装饰水泥纤维板，而且在强度、抗冲击/抗撞击能力和耐久性等物理、力学、化学与长期耐久性方面也优于装饰水泥纤维板，尤其是在高韧性、板材料可弯曲性、可随意造型等安装装饰施工技术方面具有超高的优势。

高韧性、高档装饰制品具有质轻、高强、高韧性、防火、防水、防潮、防霉、防鼠、防白蚁、防蛀、隔音、隔热、耐腐蚀、耐久、抗冲击、抗碰撞、抗震、抗冻融、抗老化、抗风化、绿色环保、节能降耗等特性，无石棉，无放射性，无污染，遇火不释放有毒、有害、有腐蚀性、有刺激性物质。结合模型雕塑设计艺术、计算机喷墨打印技术、南京传统金箔工艺技术等传统技艺与现代科技相结合的生产方法，装饰制品的装饰效果丰富多彩、朴素大方，仿天然材料的造型、图案、色彩、肌理与质感逼真，惟妙惟肖，施工方便、安装快捷，可锯、可刨、可钉、可钻、可弯曲性、可随意造型性、可贴面二次装饰(如金箔装饰)，广泛适用于混凝土结构、砖混结构、钢结构、木结构的办公建筑、公共建筑、住宅建筑、工业建筑、市政交通工程(地铁、隧道)的室内外装饰装修工程，同样也尤其适合于旧房快速改造、户外家俱、庭院小品等园林工程，技术经济指标优越。

a.高韧性、高档装饰制品的分类与装饰效果

高韧性、高档装饰制品已经形成10大类、多系列产品上百个品种(见表2)，主要用于外墙建筑装饰、户外园林与庭院装饰，室内装饰材料(墙面板、顶棚板、背景墙等)。

表2 高韧性、高档装饰制品的分类

b.高韧性、高档装饰制品的性能优势

高韧性、高档装饰制品除了具有与硅酸盐系列装饰水泥制品类似的性能优势与装饰效果之外，由于碱式硫酸镁水泥属于一种高韧性晶须水泥，具有快凝、早强、高强、高抗折、高韧性、抗水、抗腐蚀、护筋性能好、耐久性高等性能优点，尤其是高韧性、可变形能力与高抗折强度等方面，表现出与传统硅酸盐水泥完全不同、刚柔相济的独特优势，使装饰制品展现出非常优越、独一无二的可弯曲性、可随意造型性与金箔装饰性。

可弯曲性——现代建筑无论是外观设计还是室内设计，在造型方面的变化日益丰富，大量不规则、弯曲、扭曲、变形的设计造型，对建筑风格和装饰材料的发展生产了重要的影响。现代高科技材料，一般仅有金属板材具有易弯曲的特性，可以加工成各种形状的曲面或异面，赋予了建筑造型或装饰细节的灵活性。高韧性、高档装饰制品的韧性好，变形能力强，在装饰工程设计与施工过程中，能够实现与金属材料相似的曲面造型。对于厚度5~30mm的装饰板材能够实现小曲率、大半径弯曲施工，适合大拱形、大曲面的装饰作业，而无须切割、对缝、拼弧;对于厚度2~5mm的薄型装饰板材，则能够实现大曲率、小半径弯曲、绕圈、弧形波浪、包园柱等装饰作业。可随意造型性——碱式硫酸镁水泥料浆粘性好、可塑性强、水化硬化微膨胀，采用浇筑、铺浆、模压、喷射、捣打、手糊等工艺，能够完整充填凹凸复杂、曲折多孔、图案多变等模具，因而装饰制品具有可随意造型的特征，非常适合制作雕塑、浮雕、镂雕、异形构件等建筑艺术装饰品。金箔装饰性——金箔就是用黄金锤成的薄片，厚度不足0.12微米，色泽金黄，光亮柔软，软似绸缎，轻如鸿毛，薄如蝉翼，金碧辉煌。金箔是中华民族传统的工艺品，源于东晋，成熟于南朝，流行于宋、齐、梁、陈，今南京龙潭地区(江宁)是金箔的发源地，相传至今已有近1700年历史。黄金由于具有良好的延展性和可塑性，一两(31.25克)纯金可锤成万分之一毫米厚、面积为16.2平方米的金箔，即一克黄金可以打制成约0.5平方米的金箔，厚度为0.12um。古法制金箔是先将金提纯为99.99%的含金量，再经千锤百炼的敲打，成为面积2.5平方厘米的金叶，然后夹在用煤油熏炼成的乌金纸里，再经6~8小时的手工锤打，使金叶成箔，面积相当于金叶的四十倍左右，再裁成方形即成。金箔标准规格为9.33*9.33cm，其它常用规格还有8*8cm，10.9*10.9cm，4.5*4.5cm，2.75*2.75cm。因为黄金性质稳定，永久不变色、抗氧化、防潮湿、耐腐蚀、防变霉、防虫咬、防辐射，用黄金制成的金箔具有广泛的用途，既是古代用于宫廷、寺庙等建筑的装饰珍品，也是现代装饰材料的极品。南京该公司独创了金箔系列建筑装饰材料，将南京近两千历史的金箔传统工艺，与高韧性、高档装饰制品的生产工艺相结合，创造性地开发出金箔系列高强奢华装饰材料，从而赋予水泥类无机装饰材料的金碧辉煌、奢华高贵品质。

c.高韧性、高档装饰制品的艺术特征与艺术表现力

材料的色彩与光泽、光滑与粗糙、柔软与坚硬、平面与立体都是其自身特性的体现，因此，将不同表面效果的装饰材料进行组合运用，不仅能够满足室内设计的要求，还能够用营造特定的氛围，从而影响人们对于室内环境的视觉及触觉感受。

材料的色彩、肌理与质感，构成了材料的视觉美感，即材料美感，这些要素是材料美学的重要特征。材料美感是材料给人的感觉和印象，是材料经过视觉处理后产生的一种心理反应，是材料给人的直观感受最为强烈的材料特征，引起人们的视觉联想。采用不同的生产工艺及加工方法、不同的模具设计与不同的表面处理技法，使装饰制品的表面组织有多种多样的特征：细致或粗糙、坚实或疏松、平整或凹凸等等，因此，装饰制品也会如同天然材料，产生不同的色彩、肌理与质感，其装饰效果美轮美奂，千变万化。例如，石材是大自然赋予我们的材料，其历史悠久，因而石材被赋予了独特的历史感和厚重感。石材具有独特的质感和自然的纹理，给人一种豪放粗狂的感觉。仿大理石装饰制品，表面光洁，同时具有坚硬的力度感，给人以稳定、安全与信任之感;仿木材装饰制品，其纹理自然丰富，色彩醒目美观，给人以舒适温暖的感觉;仿清水混凝土装饰制品，厚实严密，具有粗糙野性、坚实、厚重之感。

高韧性、高档装饰制品的艺术特征与艺术表现力，主要体现在色彩、肌理与质感等特征。

色彩特征：在室内设计中，装饰材料是一切视觉效果的传播媒介，而色彩是视觉艺术最直接的表现。由于光的影响，人的视觉首先接收到色彩信息。因此，色彩能够给人们留下鲜明而直观的第一印象，尤其是在表达情感方面具有明显的优势，如白色具有视觉的扩张感，而黑色具有视觉的收缩感。色彩的心理特性产生丰富的联想和象征意义，例如，黄色会给人温暖、阳光的感觉;红色令人感到热情、活泼、强烈的生命感;黑色给人沉稳冷静、神秘的感觉。装饰制品的色彩特征赋予视觉效果具有轻重感、距离感、大小感、冷暖感的特性。深色给人生产厚重感，浅色会生产轻巧感。由此可见，装饰材料的色彩搭配是室内设计中最重要的元素。设计师需要根据使用人群、使用功能等信息充分利用装饰制品的色彩特性，把握装修风格，渲染个性氛围，让室内空间传递出丰富的情感。

肌理特征：一般将材料表面的一切表象称之为肌理，这种现象可能是人类已知的、未知的，自然形成的或是后天创造的。而建筑装饰材料的肌理可以分为自然性肌理和人工性肌理。自然性肌理指木纹、石纹、风化、腐锈等，一般具有偶然性和随机性;人工性肌理是指设计师利用材料的组织结构而有意识地在材料表面创造的一种纹理组织，它最大的特点在于人为创造性。在装饰制品表面，通过模具雕塑设计、传统贴金箔、手工彩绘或电脑喷墨打印技术，使其表面呈现不同的质地与纹理，材料表面肌理的不同构成了丰富多彩的纹理样式，水平的，倾斜的，交错的，曲折的等各种自然与人工纹理，可有效地丰富了室内环境的视觉感受。

质感特征：建筑装饰材料的质地是材料的自然属性，质感是其物理性质和结构给人们带来的视觉感知，主要表现为：粗糙与光滑、冷与暖、硬与软等质感。因此，建筑材料的不同质感决定了材料的独特性和差异性，它也使得人们产生不同的视觉和触觉。例如，金属质感坚硬、冷漠、强大，给人以强烈的现代感;天然木材给人带来亲切、安全、温暖之感;石材则会使人感到大气沉稳、庄严肃穆;毛皮质感给人舒适、典雅、豪华之感。所以，装饰材料质感的这种内在张力和触觉的传达力是装饰材料最重要的艺术特征。对于预制的装饰制品，其表面纹理与花饰，都具有一定的立体造型，包括压花、浮雕、植绒、雕塑等多种形式，这些形式的装饰大大丰富了装饰的质感，提高了装饰效果。

d.高韧性、高档装饰制品的代表性装饰工程

高韧性、高档装饰制品用于建筑外墙装饰，能够随意模仿石材、陶瓷、木材、古砖、金属等天然材料以及清水混凝土墙的装饰效果，从而能够轻松、高档地实现仿石、仿瓷、仿木、仿砖和仿清水混凝土墙。清水混凝土墙是近年来国内外兴起的一种庄重恢弘的装饰效果，对混凝土技术和模板技术要求极高，对于这种一次完成的普通混凝土墙，往往存在颜色不均、泛白、容易开裂。目前，尽管市场开始出现干挂式的普通水泥混凝土清水板，但是其抗拉强度太低、脆性大、容易断裂损坏。采用高韧性、高档装饰板材，将使清水混凝土外墙装饰技术走向实用化与普及化。

五、结束语

镁建材是镁资源开发的重要产业之一，镁建材制品是一种低能耗、低资源消耗、综合利用低品位菱镁矿资源的最佳途径。2016年5月18日，国务院发布国办发〔2016〕34号文“关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见”，明确我国将重点发展“镁质胶凝材料等新型胶凝材料”和“生物质纤维增强的镁质建材等产品”。充分利用丰富的镁资源条件，提升我国镁建材产业的科技含量，抓住国家重点发展“镁建材”和“装配式建筑”的历史性机遇，面向国内国际市场，通过镁建材产业的升级和结构调整，开发镁建材新产品、新技术和新工艺，我国镁建材工业的技术水平达到国内领先水平、甚至国际先进水平。