WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«Разнообразие природных минеральных ресурсов Российской Федерации способствует развитию широкого ассортимента строительных ...»

Рубрика: Материалы и технологии

Магнезиальное вяжущее – незаслуженно забытый материал,

способный приносить хорошую прибыль

Разнообразие природных минеральных ресурсов Российской Федерации способствует

развитию широкого ассортимента строительных материалов. Сейчас широкое развитие

получили строительные материалы на основе цементных и гипсовых вяжущих.

Однако в последнее время на рынке строительных материалов начинают вновь появляться

строительные материалы и изделия на основе магнезиального вяжущего.

Еще в 1867 г. М. Сорель установил, что при твердении магнезиального вяжущего, затворенного водным раствором хлорида магния, формируется прочный искусственный камень.

Дальнейшие исследования /1/ показали, что при затворении оксида магния высококонцентрированными растворами MgCl2 структура магнезиального камня формируется в основном 5- и 3-оксигидрохлоридами, так как образование и существование гидроксида магния в этих условиях становится энергетически не выгодным.

Исследованиями А. П. Ребиндера /2/ подтверждено, что при гидратации цемента Сореля в нормальных условиях (температура 20 ± 50С и относительная влажность среды 65…70%) структура магнезиального камня формируется, в основном, гидроксидом магния, пента- и три-оксигидрохлоридами магния.

Гидратация магнезиального вяжущего протекает в несколько этапов.

На начальном этапе образуется пентаоксигидрохлорид магния по следующей реакции:



5MgO+MgCl2+12H2O=MgCl2•5Mg(OH)2•7H2O Затем по мере изменения концентрации исходных веществ в жидкой фазе происходит перекристаллизация пентаоксигидрохлорида магния в триоксигидрохлорид магния. Этот процесс сопровождается выделением гидроксида магния и может быть описан следующей реакцией:

MgCl2•5Mg(OH)2•7H2O MgCl2•3Mg(OH)2•7H2O+2Mg(OH)2 Микроскопическими исследованиями было установлено, что данное соединение кристаллизуется в виде игл или волокон, что придает камню повышенную прочность при изгибе /3/.

При этом 5-оксигидрохлориды магния образуются первыми, независимо от концентрации MgCl2 в затворителе, и являются метастабильной фазой, которая при твердении постепенно переходит в 3-оксигидрохлорид. Затворение магнезиального вяжущего высококонцентрированными растворами хлорида магния способствует формированию структуры магнезиального камня пенто- и три-оксигидрохлоридами, при этом повышение концентрации затворителя способствует увеличению стабильной триоксигидрохлоридной фазы, а гидроксид магния в таких системах образуется в небольших количествах или вообще отсутствует.

Следовательно, меняя концентрацию затворителя, можно регулировать качественный и количественный состав продуктов гидратации магнезиального камня и, соответственно, его свойства.

Для производства магнезиальных вяжущих используют минералы:

«брусит», состоящий, в основном, из гидроксида магния Mg(OH)2;

«каустический магнезит», состоящий, в основном, из MgCO3;

«доломит», представляющий собой двойную углекислую соль кальция и магния CaMg(CO3)2.

Довольно широкое распространение в нашей стране они получили в 30-50-е годы ХХ века. Важную роль в этом играла их практически идеальная экологическая безопасность и распространенность доломитового сырья. Разработанные технологии позволяли получать широкий ассортимент магнезиальных вяжущих, в том числе и водостойких /4, 5, 6/.

Согласно действующему в то время ГОСТ 3909-47 «Магнезиальный портландцемент», выпускалось гидравлическое вяжущее, изготовляемое помолом клинкера, полученного обжигом до спекания известково-глинистых магнезиальных смесей с добавками.

Выпускались также шлако-магнезиальные цементы.

В строительстве использовали магнезиальные стеновые конструкционные материалы, облицовочные плитки (для полов, стеновые, в т. ч. искусственный мрамор, для лестничных ступеней, подоконников), декоративные особо прочные штукатурки для внутренних и наружных работ, быстротвердеющие бетоны и строительные растворы, ячеистые теплоизоляционные материалы.

Магнезиальное вяжущее - быстротвердеющее: через сутки прочность магнезиального камня составляет 35-50%, а через 7 суток 60-90% от конечной прочности. Сроки схватывания магнезиального вяжущего несколько короче, чем у портландцемента: начало

- не ранее 20 мин, конец - не позднее 6 ч от момента затворения.

По совокупности показателей магнезиальное вяжущее можно отнести к нормально схватывающимся быстротвердеющим высокопрочным вяжущим, твердеющим на воздухе.

Магнезиальные вяжущие имеют существенные преимущества перед портландцементом, главные из которых:

отсутствие усадки при твердении, что позволяет делать покрытия полов большой площади без швов;

высокая твердость, износостойкость и ударная прочность затвердевшего магнезиального камня, что определяет долговечность материалов;

высокие адгезионные свойства, позволяющие укладывать растворы и бетоны практически на любую поверхность и работать с органическими и неорганическими наполнителями;

светлый цвет, обеспечивающий чистые, яркие тона при окрашивании составов;

высокая пластичность;

термостойкость в довольно большом интервале температур и негорючесть.

В настоящее время мощности по производству магнезиального вяжущего, отвечающего требованиям производства строительных материалов, отсутствуют.

На российском рынке магнезиальные вяжущие представлены в основном следующими продуктами:

брусит обожженный БСО, БМО – ООО «Тагильский огнеупорный завод»;

порошок магнезитовый каустический ПМК-87, ПМК-75 – ОАО «Группа Магнезит».

Особенностью этих материалов является то, что они представляют собой побочный продукт огнеупорного производства – периклаза.

Основной проблемой использования данных вяжущих являются нестабильность их фазового состава, наличие в материале большого количества пережженных частиц, обладающих низкой реакционной способностью и высокой дисперсностью. Это приводит к снижению прочности на поздних этапах твердения, появлению трещин и дальнейшему разрушению уже готовых изделий.

В связи с этим имеются трудности в применении этого вяжущего в тонкослойных изделиях.

Целью настоящей работы является изучение влияния модифицирующих добавок для получения сухих строительных смесей для тонкослойных отделочных материалов, обладающих необходимыми строительно-техническими свойствами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить прочностные свойства вяжущего.

2. Установить влияние заполнителей на прочностные показатели материала.

3. Установить влияние плотности раствора хлорида магния на сроки схватывания вяжущего.

4. Определить влияние добавок на водоудерживающую способность растворов.

5. Определить физико-механические свойства искусственного магнезиального камня.

Для затворения магнезиального вяжущего использовали водные растворы MgCl2 с плотностью 1,125-1.220 г/см3.

Применение в производстве строительных материалов магнезиального вяжущего, затворяемого хлоридом магния, требует учета особенностей его гидратации и формирования структуры при твердении, обеспечивающих магнезиальному камню и изделиям на его основе необходимые свойства.

Рис. 1. Влияние объема раствора MgCl2 на прочность образцов (1) и сроки схватывания вяжущего (2 - начало схватывания, 3 - конец схватывания).

При затворении вяжущего раствором соли в состав твердеющей смеси вводится активный компонент - хлорид магния. Хлорид магния увеличивает растворимость MgO и одновременно является составной частью кристаллизующихся новообразований.

По разным источникам кристаллогидраты имеют следующий вид:

MgCl2•5Mg(OH)2•7H2O или MgCl2•5MgO•13H2O Как видно из приведенной формулы, наряду с хлоридом магния в состав кристаллизующихся новообразований входит большое количество воды.

Известны следующие данные:

–  –  –

Влияние этих компонентов на формирование прочной структуры показывает график на рис. 1.

В данном случае, наряду с увеличением содержания воды, увеличивалось и количество хлорида магния по отношению к вяжущему.

Содержание MgCl2•6H2O в 50 мл раствора составляло 24,88 г, а в 90 мл раствора достигало 44,88 г в расчете на 100 г вяжущего. Увеличение количества активного вещества не привело к росту прочности материала. На графике (см. рис. 1) отмечается снижение прочности, которое составило около 74%.





Для данной системы оптимальное значение содержания раствора составляло 50-60 мл/100 г вяжущего.

Как выяснилось, сроки схватывания также весьма чувствительны к количеству раствора, которым затворялось вяжущее. Сроки схватывания при увеличении количества раствора возросли с 20 до 150 мин. Однако промежуток времени между началом и концом схватывания увеличился всего с 10 до 25 мин. Для данного случая лимитирующей стадией гидратации является растворение магнезита и достижение необходимой величины пересыщения раствора, из которого в достаточно короткие сроки кристаллизуются новообразования.

Рис. 2. Влияние плотности раствора MgCl2 на прочность образцов при сжатии (1) и сроки схватывания раствора (2 - начало схватывания, 3 - конец схватывания).

Если количество хлорида магния не оказывает заметного влияния на прочность материала, то его объемная концентрация в растворе играет существенную роль в формировании кристаллизационной структуры.

На рис. 2 можно увидеть, что оптимальное значение плотности раствора бишофита составляет около 1,180 г/см3. При этом раствор имеет минимальные сроки схватывания.

Для предотвращения трещинообразования многими авторами рекомендуется вводить минеральные и органические добавки /5, 6, 7/ в довольно широких пределах.

При выборе вида заполнителя необходимо учитывать их физико-механические и физикохимические свойства. Например, при введении в качестве минерального модификатора магнезиального вяжущего – добавки талькомагнезита – необходимо учитывать его дисперсность, влажность и пр.

На рис. 3 приведены графики влияния количества добавки талькомагнезита на прочность и объем раствора бишофита, необходимого для затворения вяжущего при постоянной величине подвижности смеси.

В данном случае оптимальное количество талькомагнезита составляет 10%. Отклонение в сторону уменьшения или увеличения добавки приводит к значительному снижению прочности. При этом необходимо отметить, что данная добавка оказывает пластифицирующий эффект и способствует снижению количества раствора бишофита в смеси.

Рис. 3. Влияние добавки талькомагнезита на прочность при сжатии (1) и объем раствора бишофита (2).

При окончательном выборе состава необходимо учитывать еще и экономический фактор, связанный со снижением влажности полученного материала и снижением энергозатрат на его производство.

Для оптимизации составов сухих смесей необходимо использовать различные функциональные добавки.

Это могут быть органические и минеральные добавки, тяжелые и легкие наполнители. В связи с относительно низким значением рН твердеющего магнезиального цемента и его высокой плотностью, органические заполнители в нем не гниют.

Необходимо также учитывать и свойства, присущие данному вяжущему.

Например, магнезиальное вяжущее без специальных добавок (редиспергируемых порошков и пр.) обладает достаточно высокой адгезией к различным материалам.

Адгезия испытанных образцов магнезиального вяжущего составляла:

к древесине – 0,2-0,4 МПа;

к мелкозернистому бетону – 0,6-0,7 МПа.

Однако потеря воды в структуре твердеющего материала может привести к утрате прочности, появлению трещин и разрушению.

При использовании магнезиального вяжущего в тонкослойных материалах необходимо создать условия нормального твердения раствора. Это достигается применением эфиров целлюлозы и другими аналогичными по функциям добавками.

Рис. 4. Влияние количества добавки на водоудерживающую способность (1) магнезиального раствора и прочность сцепления (2).

Как показывают испытания, для магнезиальных растворов достаточно введения 0,1-0,2% эфиров целлюлозы, чтобы обеспечить необходимое значение водоудерживающей способности. При этом прочность сцепления увеличивается с 0,88 до 1,1 МПа.

В результате оптимизации количества вяжущего и минеральных добавок были получены базовые составы двухкомпонентных сухих строительных смесей.

–  –  –

Дмитрий Стеканов Литература

1. Выродов И. П. О структурообразовании магнезиальных цементов. Журнал прикладной химии, т. 33, №11, 1960 г.

2. Соловьева Е. С., Смирнов Б. И., Сегалова Е. Е., Ребиндер П. А. Физико-химические особенности твердения магнезиального цемента, Журнал прикладной химии, т. 30, №3, 1968 г.

3. Бутт Ю. М., Сычев М. М., Тимашев В. В. Химическая технология вяжущих материалов, «Высшая школа», 1980 г.

4. Справочник архитектора, под ред. Попова Н. А., изд. Академии Архитектуры СССР, М., 1950 г.

5. Ведь Е. И., Пивень Н. И., Блудов Б. Ф., Сидорова Т. А., Белое вяжущее на основе доломитов, Ж. Строительные материалы, №3, 1975 г.

6. Георги А. А., Бабачев А. А. Магнезиальные вяжущие для ксилолитовых полов, Ж., Строительные материалы, №4, 1961 г.

7. Шульце В., Тишер В., Эттель В.-П., Растворы и бетоны на нецементных вяжущих, М., Стройиздат, 1990 г.

8. Зырянова В. Н. Водостойкие композиционные магнезиальные вяжущие вещества на основе природного и техногенного сырья. Автореферат на соискание уч. степ. д. т. н.,

Похожие работы:

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ А.Э. Болотин С.М. Сильчук А.М. Сильчук Ю.Н. Щедрин СПОРТИВНОЕ ОРИЕНТИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ СТУДЕНТОВ Учебное пособие Сан...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Тезисы докладов 81-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (с международным участием) 1-12 февраля 2017 г...»

«УДК: 726 (510) ББК: Щ 85.1 Н.П. Крадин, г. Хабаровск Из истории военной церкви в честь Иверской Божией Матери в Харбине Аннотация В статье на основе архивных материалов и детального натурного исследования остатков церкви анализируются композиционные, конструктивные и стилевые особенности храма, рассматриваетс...»

«ФОНД ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ И ВОСТРЕБОВАННОСТЬ НАУКИ В СОВРЕМЕННОМ КАЗАХСТАНЕ IV Международная научная конференция Сборник статей (часть 3) Естественно-технические науки Алматы УДК 001 ББК 72 И 66 ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: МУХАМЕДЖ...»

«Тема: Технические открытия и выход к Мировому океану Тип урока: Комбинированный Цели: Показать, какие технические открытия и изобретения в XV –XVI в.в. в Европе способствовали переходу к крупному производс...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Секция электрохимии Научного совета по физической химии РАН Учреждение Российской академии наук "Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского" Го...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ Кафедра лазерной и световой техни...»










 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.