магнезиальное в'яжучий

Винахід відноситься до промисловості будівельних матеріалів і може бути використано для отримання міцного і водостійкого в'яжучого і виробів на його основі. Магнезиальное в'яжучий містить, мас.%: Порошок каустичної магнезиту MgO - 60-75, рідина замішування - водний розчин бікарбонату магнію Mg (HCO3) 2 - 25-40. Технічний результат - підвищення водостійкості при збереженні міцності, можливість використання влежаного каустичної магнезиту і переклад магнезіальних цементів в групу гідравлічних в'яжучих. 1 табл.

Винахід відноситься до промисловості будівельних матеріалів і може бути використано для отримання магнезиального в'яжучого і різних виробів на його основі.

Відомий склад магнезиального в'яжучого, що містить Каустичний магнезит (17,4-25%), хлорид магнію (2,5-5,0%) і карбонат кальцію (0,1-4,0%). У цьому складі водний розчин хлориду магнію є рідиною замішування, а вельми мала кількість в суміші хлориду магнію і каустичної магнезиту, які є основними компонентами магнезіальних в'яжучих, не дозволяють отримувати міцні вироби. (А.с. № 1756298, МКІ С04В 9/00, 1992). Відомі також аналогічні суміші, що містять крім основних компонентів, тремоліт і карбонат кальцію (А.с. № 1807026, МКІ С04В 9/00, 1992) або тонкомолотий (Syд = 510-700 м2 / кг) диопсид. (Патент РФ № 2306284, МКІ С04В 9/00, 2007). Останній склад забезпечує отримання міцних виробів тільки при використанні високодисперсного діопсид.

Найбільш близьким по суті до пропонованого складу є магнезиальное в'яжучий, в якому Каустичний магнезит, або оксид магнію, зачиняється водними розчинами хлориду магнію або сульфату магнію. При замішуванні хлоридом магнію складу містить 62-67% MgO і 33-38% MgCl2 · 6H2 O, а при замішуванні сульфатом магнію складу містить 80-84% MgO і 16-20% MgSO4 (Ю.М.Бутт, М.М. Сичов, В.В.Тімашев. Хімічна технологія в'яжучих матеріалів. - М .: Вища школа, 1980, с.54-59; А.В.Волженскій. Мінеральні в'яжучі речовини. - М .: Стройиздат, 1986, с.121- 126).

Основними недоліками цього складу (прототип) є низька водостійкість, що оцінюється коефіцієнтом водостійкості в межах 0,1-0,3, необхідність використання свіжовипаленому магнезиту (MgO) для отримання цементного каменю з міцністю 30-50 МПа у віці 28 діб при повітряному твердінні при відносній вологості повітря менше 60%.

Завданням запропонованого винаходу є підвищення водостійкості виробів за рахунок утворення продуктів гідратації магнезиального в'яжучого, що володіють гранично малої розчинність в воді і забезпечують формування структури виробів з міцністю, яка не поступається міцності виробів відомого складу.

Поставлена ​​задача досягається тим, що порошок каустичної магнезиту або магнезиального цементу (MgO) зачиняється водним розчином бікарбонату магнію Mg (HCO3) 2 при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

Каустичний магнезит 60-75 Водний розчин бікарбонату магнію 25-40

При взаємодії каустичної магнезиту (MgO) з водним розчином бікарбонату магнію спочатку протікає реакція гідратації:

Утворився гіброоксід магнію далі взаємодіє з бікарбонатом магнію по реакції:

з утворенням гідрату гідроксокарбоната магнію і діоксиду вуглецю, який вступаючи у взаємодію з гидрооксидом магнію, утворює вторинний бікарбонат магнію:

Вторинний бікарбонат магнію знову взаємодіє з гидрооксидом магнію по реакції (2) з утворенням нової порції гідрату гідроксокарбоната магнію, який разом з гидрооксидом магнію утворює первинні продукти гідратації магнезиального цементу, що забезпечують його твердіння в процесі перекристалізації первинних колоїдних продуктів в стабільне кристалічний стан.

Таким чином, в результаті послідовного і циклічного протікання реакцій (1, 2, 3) в цементному камені утворюються дві основні кристалічні фази - гідрооксид магнію і гідрат гідроксокарбоната магнію, кількісне співвідношення між якими визначається вмістом бікарбонату магнію в рідини замішування.

На відміну від відомого складу, в якому кінцевими продуктами гідратації в'яжучого є гідроксид магнію і трігідроксіхлорід магнію 3Mg (OH) 2 · MgCl2 · 7H 2O або трігідроксісульфат магнію 3Mg (OH) 2 · MgSO 4 · 8H2O в пропонованому складі утворюються, в основному, гідроксид магнію і гідрат гідроксокарбоната магнію, що володіють дуже малою розчинністю у воді (Короткий довідник з хімії. - Київ: Наукова думка, 1974, с.156-159).

Наявність в затверділому цементному камені відомого складу гідроксихлорида або гідроксісульфатов магнію, що володіють значною розчинністю у воді, обумовлює низьку водостійкість таких в'яжучих. Відсутність розчинних з'єднань в цементному камені з в'яжучого пропонованого складу зумовлює його підвищену водостійкість з коефіцієнтом водостійкості 1,1-1,4, і такий цементний камінь твердне зі збільшенням міцності не тільки в повітряному середовищі з відносною вологістю більше 75%, але і в воді після попереднього твердіння на повітрі протягом 3-7 діб.

Істотною перевагою пропонованого в'яжучого є можливість використання порошку влежаного каустичної магнезиту з вмістом активного оксиду магнію 40-80%. У відомому складі необхідно використовувати магнезит з вмістом активного MgO не менше 85%.

Порошок влежаного каустичної магнезиту може містити в своєму складі крім MgO також Mg (OH) 2 і MgCO3, що утворюються при взаємодії MgO з вологою і вуглекислотою повітря. Домішки Mg (OH) 2 і MgCO3 в пропонованому складі не знижують активності взаємодії порошку влежаного магнезиту з розчином бікарбонату магнію, так як взаємодія Mg (OH) 2 з бікарбонатом магнію протікає по реакціях (2, 3), a MgCO3 взаємодіє з діоксидом вуглецю, утворюється при протіканні реакції (2), по реакції:

і отримується бікарбонат магнію по реакції (4) взаємодіє з Mg (OH) 2 по реакції (2).

Використовують розчин бікарбонату магнію різних концентрацій.

Приклад конкретного виконання.

Для отримання магнезиального в'яжучого використовувалися свіжовипаленому Каустичний магнезит з вмістом активного MgO - 88% (магнезит-1), залежаний магнезит з вмістом MgO - 53,9%, Mg (OH) 2 - 34,1% (магнезит-2) і залежаний магнезит з вмістом MgO - 38,7%, Mg (OH) 2 - 40,3% і MgCO3 - 21,0% (магнезит-3). Питома поверхня магнезитових порошків становила 350 м2 / кг, залишок на ситі № 008 - 9,2%.

Водний розчин бікарбонату магнію готується шляхом розчинення протягом 10 хв магнезиту-3 у воді при тиску вуглекислого газу в автоклаві 0,5-1,0 МПа.

У водної суспензії магнезиту-3 при контакті з вуглекислим газом протікають реакції:

Після обробки в автоклаві з мішалкою водний розчин містив 150 г / л Mg (HCO3) 2 (приклад 1), 35 г / л (приклад 2) і 100 г / л (приклад 3).

При виготовленні зразків до вихідного магнезиту доливали розчин Mg (HCO3) 2 в раніше зазначеній кількості до отримання пластичного тіста нормальної густоти, з якого формували зразки розміром 2 × 2 × 2 см. Після добового твердіння на повітрі зразки витягали з форм і після 3-добового твердіння в повітряному середовищі частина зразків містилася в ексикатор над водою, частина зразків містилася в воду, а частина зразків продовжувала твердеть на повітрі. Через 28 діб тверднення у зразків визначався межа міцності при стисненні, і результати визначень представлені в таблиці. Коефіцієнт водостійкості визначався по відношенню міцності при стисканні зразків, тверділи в воді, до міцності зразків, тверділи на повітрі.

У цій же таблиці представлені результати визначень міцності і водостійкості зразків, отриманих затвором магнезиту-1 розчином MgCl2 і взятих в співвідношенні по прототипу.

Аналіз даних таблиці показує, що зачиннення каустичної магнезиту водним розчином бікарбонату магнію дозволяє отримувати вироби на основі магнезиального в'яжучого з міцністю, яка не поступається міцності виробів, виготовлених з в'язкого по прототипу. Висока водостійкість виробів з в'яжучих пропонованого складу обумовлена ​​принципово новим складом малорозчинних продуктів гідратації, що утворюються при твердінні як в повітряної, так і у водному середовищі. Низька водостійкість виробів з в'яжучих відомого складу обумовлена ​​підвищеною розчинністю у воді трігідроксіхлоріда магнію, що є основною складовою продуктів гідратації цього в'яжучого.

Таким чином, використання принципово нової рідини замішування в пропонованому складі забезпечує отримання міцних і водостійких виробів і дозволяє перевести магнезіальні в'яжучі речовини з групи повітряних в'яжучих в групу гідравлічних в'яжучих речовин, які, як і портландцемент, знайдуть широке застосування при виробництві різних будівельних виробів.

Таблиця магнезіальних в'яжучий Приклад Склад в'яжучого, мас.% Умови твердіння Межа міцності при стисненні, МПа (28 діб) Коефіцієнт водостійкості Каустичний магнезит Кількість Розчин Mg (HCO3) 2. 1 Магнезит-1 60 40 повітряне середовище 46,2 2 Магнезит-2 75 25 41,8 3 Магнезит-3 70 30 44,5 4 Магнезит-1 60 40 Повітряно-вологе середовище в ексикаторі 35,3 5 Магнезит-2 75 25 31,5 6 Магнезит-3 70 30 32,7 7 Магнезит-1 60 40 Водне середовище 64,6 1,40 8 Магнезит-2 75 25 47,6 1,14 9 Магнезит-3 70 30 52,2 1,17 10 Магнезит-1 (MgO) 65 MgCl2 · 6H2O 35 Повітряне середовище 55,4 11 Магнезит-1 (MgO) 65 MgCl2 · 6H2O 35 Повітряна, потім водне середовище 18,3 0,33

Магнезиальное в'яжучий, що містить порошок каустичної магнезиту MgO і рідина замішування, що відрізняється тим, що до складу в'яжучого в якості рідини замішування входить водний розчин бікарбонату магнію Mg (HCO3) 2 при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

Каустичний магнезит 60-75 водний розчин бікарбонату магнію 25-40