55Магнезиальные вяжущие вещества.

К магнезиальным вяжущим относятся каустический магнезит и каустический доломит, изготовляемые умеренным обжигом природ­ных магнезитов и доломитов. Особенностью этих вяжущих является то, что они затворяются не водой, а водными растворами некоторых солей. Сырьем для магнезиальных вяжущих являются, в основном, карбо­наты. В природе встречаются карбонаты магния М§СО3, двойные кар­бонаты кальция и магния СаМg(СО3)2. Магнезит МgСО3, как и кальцит, кристаллизуется в виде ромбоэд­рических кристаллов тригональной сингонии. Цвет магнезита белый с желтоватым или сероватым оттенком, иногда снежно-белый. Встре­чается и «аморфный» магнезит с характерным фарфоровидным рако­вистым изломом, кристаллическое строение которого обнаруживается лишь рентгенографически. Твердость магнезита 4-4,5, плотность 2,9-3,1 г/см3. Характерным отличием магнезита от кальцита является то, что он под действием соляной кислоты не вскипает на холоде, а растворяется при нагревании. По сравнению с кальцитом магнезит в природе распространен зна­чительно меньше. Залежи кристаллического магнезита образовались гидротермальным путем. Они, как правило, встречаются в тех райо­нах, где есть залежи доломита или доломитизированных известняков. МgО входит в состав многих минералов и встречается в различных горных породах. Для народного хозяйства имеет очень большое зна­чение. В первую очередь магнезиальное сырье идет для получения ме­таллического магния, нужд химической и нефтехимической пром-ти, а также для произ-ва высококачественных огнеупоров. Поэтому выпуск магнезиальных вяжущих мат-лов, несмотря на то, что они обладают рядом ценных свойств, ограничен. Из побочных продуктов пром-ти для произ-ва каус­тического магнезита могут использоваться электронные шлаки, а так­же пыль, собираемая в пылеосадительных устройствах печей для обжи­га металлургического магнезита. Обжиг: Диссоциация магнезита, начинается уже при 400° С, но быстрое разложение происходит при tе свыше 640° С: МgС03  МgО + СО2 + 29 ккал. Мg0 в зависимости от tы обжига получается в различном состоянии. При tе 650-800° С получается рыхлый порошок, имеющий плотность 2,3 г/см3. Гидратируется та­кой МgО очень активно. При повышении tы обжига наблю­дается рост кристаллов и происходят процессы их рекристаллизации. Возрастает плотность. В про­цессе обжига чистого МgО при 800 и 1000° С образуются мельчайшие кристаллы размером 0,05 мкм, при 1200° С - 0,08 мкм, при 1400° С от 1 до 4 мкм, а при 1600-1800° С – 9-11 мкм. Примеси существенно влияют на процесс рекристаллизации и размеры кристаллов. Так, в процессе обжига рапного МgО уже при 1200° С наблюдались кристаллы размером 5 мкм. Примеси ионов железа Ре3+ также значительно ускоряют спекание. Активность МgО и ско­рость его гидратации с повышением tы резко снижается. Следовательно, для получения активного МgО, способного быстро гидратироваться, магнезит обжигают при tе при 700-750° С. При повышении tы обжига вяжущие свойства резко ухудшаются, А в процессе обжига при 1400° С получается так называемый намертво обожженный магнезит, который используется и металлургической пром-ти для изгот-ния огнеупоров. МgО по­лучают не только из магнезита но и из Мg(ОН)2. Гидратная вода уда­ляется при tе 385— 410° С. Разложение доломита про­исходит в интервале t 700-900° С, причем на термограмме есть два эндотер­мических эффекта: первый - в интервале t 720-760° С, второй - при 895 — 910° С. Следовательно, про­цесс протекает в две стадии. Схема диссоциации, при которой на первой стадии образуются МgО и карбонат кальция: СаМg (СО3)2 = СаСО3 + Мg0 + СО2. На второй стадии происходит разложение СаСО3: СаСО3 = СаО + СО2. Произ-во: магнезиальных вяжущих состоит из предваритель­ного измельчения сырья, обжига и помола. Процесс произ-ва каустического доломита практически не отличается от произ-ва каустического магнезита. В зависимости от tы обжига из доломита можно получить мат-лы раз­личного состава и назначения: каустический доломит, состоящий из МgО и СаСО3 и получаемый при tе примерно 750° С; доломи­товый Ц, состоящий из МgО, СаО и СаСО3 и получаемый при tе 800-850° С, доломитовую известь, состоящую из МgО, СаО и получаемую при tе 900-1000° С, металлургический доло­мит, обжигаемый до спекания при tе 1400-1500° С. Для получения каустического доломита обжиг следует вести так, чтобы получить продукт с возможно большим сод-нием МgО и ми­нимальным (1-2%) сод-нием СаО. Плотность каустического доло­мита должна находиться в пределах 2,78-2,85 г/см3. Более высокая плотность свидетельствует о том, что в доломите содержится большое количество свободной извести. Каустический доломит содержит не менее 15% МgО. Затворители: Особенностью магнезиальных вяжущих по сравнению с остальными вяжущими является то, что для их затворения используются растворы солей, а не вода. МgСl2 • 6Н20 выпускается пром-тью в виде технического плавленого продукта. Сырьем для произ-ва хлорида магния слу­жит карналлит или рапа. Хлорид магния высокогигроскопичен. По­этому изделия из каустического магнезита, затворенные хлоридом магния, весьма гигроскопичны. Хлорид магния обычно используют в виде водного раствора плотностью 1,08-1,25 г/см3. Соот-ние между компонентами по весу: МgО - 62-67%, МgСl2•6Н20 – 38-33%. Сульфат магния МgSО4• 7Н2О входит в состав рапы всех самоса­дочных озер. Это так называемая горькая соль. Хотя прочность вя­жущих, затворенных сульфатом магния, ниже прочности вяжущих, затворенных МgСl2, гигроскопичность их гораздо меньше. Плотность растворов МgSО4•7Н2О, применяемых в качестве затворителя, колеб­лется от 1,10 до 1,15 г/см3. Соот-ние между компонентами по весу: Мg0 – 80-84, МgSО4 (безводный) -16-20%. Иногда применяют в смеси с МgСl2 и железный купорос FеSО4. Железный купорос FеSО4 увеличивает водостойкость изделий и снижает их гигроскопичность.

Чем выше концентрация затворителей, тем медленнее протекает схватывание и твердение и тем выше конечная прочность. Однако при­менение растворов, имеющих плотность более 1,30 г/см3, приводит к появлению трещин и образованию высолов. Гидратация и твердение: МgО по сравнению с СаО характеризуется большей инертностью при взаимодействии с водой. Это объясняется тем, что пленка образо­вавшегося Мg(ОН)2 препятствует проникновению воды в глубь зерен. Теплота гидратации Мg0 составляет от 8,8 до 10 ккал/моль и зависит от условий гидратации. Как установлено некоторыми исследователя­ми, Мg(ОН)2 может иметь две формы: стабильную и метастабильную. Метастабильная форма представляет собой гель, который с течением времени кристаллизуется. Растворяется Мg(ОН)2 в воде очень плохо. Произведение раство­римости Мg(ОН)2 (стабильной разновидности) равно 10^-9,2. Следова­тельно, даже незначительные при­меси ионов ОН^- или Мg²⁺ резко снижают растворимость. Раствори­мость Мg(ОН)2, как и Са(ОН)2, резко снижается при повышении tы. При затворении МgО водой ре­акция начинается не мгновенно, а спустя некоторое время. Через 3-4 ч tа достигает мак­симума. Начинается кипение воды, которая еще не успела вступить в реакцию, гидратация прекраща­ется, а само тесто растрескивается. Прочность получаемых изделий невелика и поэтому магнезиальные вяжущие, затворенные водой, не получили распространения. Если же МgО затворяется не водой, а рас­творами солей, прочность при растяжении затвердевшего камня дости­гает 100 кгс/см2 и более. Наибольшее распространение получили магнезиальные Цы, затворенные хлоридом магния. Твердеет каустический магнезит сравнительно быстро. Схваты­вание его должно наступать не ранее 20 мин, а конец — не позднее 6 ч с момента затворения. Свойства и применение: Каустический магнезит - быстротвердеющее вяжущее. Начало схватывания наступает не ранее 20 мин, а конец - не позднее 6 ч от начала затворения. Сроки схватывания каустического доломита растянуты. Начало схватывания обычно наступает через 3-10 ч, конец - - через 8-20 ч. При испытании в тесте пластичной консистенции каустический магне­зит, затворенный раствором МgСl2 плотностью 1,2 г/см3, в возрасте 1 суток воздушного твердения имеет прочность при растяжении не менее 15 кгс/см2. Прочность каустического доломита значительно ниже. Магнезиальные вяжущие обладают очень высокой адгезией не только к минеральным, но и к органическим зап-лям. Они дают качественные растворы со стружками, опилками и другими отходами деревообрабатывающей пром-ти. В связи с относительно низким рН твердеющего магнезиального Ца и его высокой плотностью органические зап-ли в нем не гниют. И каустический магнезит, и каустический доломит являются воз­душными вяжущими. В воде и во влажной атмосфере их прочность резко снижается. Магнезиальный Ц применяют чаще всего с органическими зап-лями. Такие изделия отличаются повышенной ударной вяз­костью, хорошо обрабатываются, жаропрочны, обладают звукоизоля­ционными свойствами. Применяется каустический магнезит также и для изгот-ния фибролита. На основе магнезиальных вяжущих мат-лов производят также теплоизоляционные пено- и газомат-лы. Магнезиальные вяжущие можно применять для штукатурных ра­бот, используя в качестве зап-ля песок. Существенными преимуществами магнезиальных вяжущих являются: 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 Бы практически на любую пов-ть и использовать как органические, так и неорганические заполнители;

высокая пластичность; негорючесть и термостойкость в широком tном ин­тервале. Магнезиальные вяжущие вещества применяют главным обра­зом в смеси с древесными заполнителями (опилками, стружкой), которые прочно сцепляются с твердеющим магнезиальным вяжущим, образуя прочный камень, стойкий к разложению и загнива­нию. Магнезиальные вяжущие служат для изготовления ксилолита, фибролита, теплоизоляционных материалов, устройства монолит­ных бесшовных теплых полов.