2. Определение воздушных вяжущих веществ. Магнезиальные вяжущие вещества. Жидкое стекло.

Главным качественным показателем вяжущих является отношение затвердевших вяжущих к воздействию воды. По этому признаку их делят на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе.По химическому составу можно выделить четыре группы воздушных вяжущих:

1 – известковые, состоящие в основном из гидрооксида кальция Са(ОН)₂;

2 – гипсовые, состоящие из сульфата кальция (CaSО₄∙0,5Н₂О или CaSО₄);

3 – магнезиальные, главным компонентом которых служит оксид магния MgO;

4 – жидкое стекло – раствор силиката натрия или калия. Последнее из–за способности сохранять прочность в кислых средах называют кислотоупорным вяжущим.

Магнезиальные вяжущие - главным компонентом служит оксид магния MgO; К ним относят каустический магнезит и каустический доломит. Каустический магнезит получают из природного магнезита, каустический доломит — из природного доломита. Природный магнезит — горная порода, состоящая из углекислой соли магния MgCO₃, содержащая различные примеси: глину, кремнезем, углекислый кальций. Природный доломит — горная порода, представляющая собой двойную углекислую соль кальция и магния CaCO₃ · MgCO₃. Она содержит также глинистые и другие примеси.

Изготовление магнезиальных вяжущих заключается в обжиге и помоле исходного сырья. Обжиг ведут в шахтных и вращающихся печах, помол — в шаровых мельницах. Разложение магнезита происходят при температуре 700-800 °С по реакции MgCO₃ = MgO + CO₂. Доломит разлагается при температуре 600-700 °С на MgO и СO₂. СаСО₃ не разлагается и остается балластом. Схватывание и твердение магнезиальных вяжущих происходит по реакции:

MgO + H₂O = Mg(OH)₂.

В отличие от других вяжущих они затворяются не водой, а растворами хлористого магния MgCl₂ x 6H₂O или сернокислого магния MgSO₄ x 7H₂O. Эти соли повышают растворимость MgO, и скорость взаимодействия ее с водой возрастает. Получаются высокопрочные изделия.

Каустический магнезит — вяжущее вещество с насыпной плотностью 700-850 кг/м³, с началом схватывания 20 мин и концом — не позже 6 ч, быстротвердеющее, с прочностью, на сжатие в возрасте 28 суток — 40-60 МПа (может достигать 80-100 МПа).

Каустический доломит имеет насыпную плотность 1050-1100 кг/м³, начало схватывания — 3-10, конец — 8-20 ч, прочность при сжатии — 10-30 МПа.

Магнезиальные вяжущие применяют для устройства ксилолитовых полов, изготовления фибролитовых плит, искусственного мрамора, строительных деталей.

Жидкое стекло – раствор силиката натрия или калия. Последнее из–за способности сохранять прочность в кислых средах называют кислотоупорным вяжущим.

Сырьем для изготовления жидкого стекла служит кварцевый песок SiO₂, кальцинированная сода Na₂CO₃, сульфат натрия Na₂SO₄ или поташ К₂СО₃. Песок и щелочной компонент сплавляют в стекловаренных печах при температуре 1300-1400 °С в течение 7-10 ч. Взаимодействие между ними протекает по реакциям:

Na₂CO₃ + nSiO₂ = Na₂nSiO₂ + CO₂;

Na₂SO₄ + nSiO₂ = Na₂OnSiO₂ + SO₃;

K₂CO₃ + nSiO₂ = K₂OnSiO₂ + CO₂.

Расплав выпускают в вагонетки; после охлаждения он распадается на куски, называемые силикатной глыбой. Она не растворима в воде. Для перевода в растворимое состояние ее обрабатывают в автоклавах паром с давлением 0,5-0,8* МПа и температурой 150 °С.

Твердеет стекло на воздухе в результате высыхания и воздействия углекислого газа воздуха по реакциям:

Na₂O · nSiO₂ + СO₂ + mH₂O = Na₂CO₃ + nSiO₂ · mH₂O;

K₂O · nSiO₂ + CO₂ + mН₂O = К₂CO₃ + nSiO₂· mH₂O.

Выделившийся аморфный кремнезем обладает высокими клеящими свойствами: в 3-5 раз выше, чем у цементов. Применяют его в виде коллоидного раствора плотностью 1,36-1,5 г/см³ для изготовления кислостойких и жаростойких бетонов и растворов, силикатизации грунтов. Калиевое стекло применяют для приготовления силикатных красок.