Вопрос 28.

Твердение магнезиальных вяжущих веществ.

Если затворить каустический магнезит водой, то затвердевший материал будет обладать сравнительно невысокой прочностью, тогда как при затворении раствором хлористого магния или сернокислого магния получится высокопрочное вяжущее вещество.

Раствор хлористого магния имеет обычно концентрацию 12-30 Боме. Средняя дозировка компонентов магнезиального цемента по весу: 62-67% MgO и 33-38% MgCI₂ * 6Н₂О. В пересчете на активную окись магния, составляющую примерно 85% от общего веса каустического магнезита, и на твердый шестиводный хлористый магний. При применении сернокислого магния (MgSO₄*7Н₂О) дозировка такова: 80-84% окиси магния и 16-20% сернокислого магния, считая на обезвоженный MgSO4. Раствор сернокислого магния понижает гигроскопичность затвердевших цементов по сравнению с раствором MgCI₂.

Б. Г. Скрамтаев предложил для затворения магнезиальных вяжущих веществ применять растворы серной и соляной кислот, которые могут являться отходами некоторых химических производств. В данном случае растворы кислот применяются не для предварительного получения магнезиальных солей, как это иногда делается, а для непосредственного затворения магнезита.

В качестве затворителей для магнезиальных вяжущих могут применяться также растворы хлористого или сернокислого железа, хлористого цинка, рапы (отходы при извлечении брома из морских озер), искусственного карналлита.

Процесс твердения каустического магнезита заключается по А. А. Байкову в гидратации окиси магния в растворе MgCI₂.

В. В. Шелягин считает, что наряду с образованием гидрата окиси магния происходит взаимодействие между окисью магния и хлористым магнием с образованием окись магния 3MgO* MgCI₂ *6Н₂О, который в отличие от гидрата окиси магния легко разлагается водой. В настоящее время можно считать установленным, что при твердении каустического магнезита образуются в основном два соединения: гидрат окиси магния и оксихлорид магния.

При затворении каустического магнезита раствором хлористого магния часть окиси магния растворяется до образования насыщенного по отношению к MgO и пересыщенного по отношению к Mg(ОН)₂ раствора, из которого выделяется гидрат окиси магния.

Образующаяся на поверхности каждого зерна пленка новообразований препятствует проникновению воды во внутренние слои зерна и тем самым замедляет процесс.

Растворимость окиси магния в растворе хлористого магния значительно выше, чем в воде. Растворимость окиси магния в воде весьма мала. Этим и объясняется относительно невысокая прочность магнезиальных цементов, затворенных водой. Гидрат окиси магния Mg(OH)2, выделяющийся при гидратации из насыщенного раствора окиси магния в хлористом магнии, также практически нерастворим в воде. Хлористый магний повышает растворимость гидрата окиси магния, что способствует разрушению образовавшейся пленки и ускорению процесса твердения.

Гидратация содержащейся в каустическом доломите окиси магния и образование оксихлорида магния протекают так же, как и в каустическом магнезите. Углекислый кальций, хотя и разбавляет вяжущее, но придает раствору большую плотность и вследствие создании центров кристаллизации способствует карбонизации извести, небольшое количество которой может образоваться при обжиге. Возможно также взаимодействие между MgO и СаСО₃ с образованием комплексных соединений.

Применение магнезиальных вяжущих веществ.

Магнезиальные цементы применяют для изготовления фибролита, ксилолита, искусственного мрамора, штукатурок, теплоизоляционных материалов, лестничных ступеней, проступей, подоконных досок и других строительных изделий, оснований под чистые полы, скульптурных изделий, а также для получения точильных и литографских камней, искусственных жерновов и для ряда других целей.

Магнезиальные вяжущие вещества применяют преимущественно вместе с органическими заполнителями: опилками; древесной шерстью и др., которые не оказывают на магнезиальные вяжущие отрицательного действия. Это объясняется более нейтральным химическим характером этих вяжущих, а также минерализацией органических заполнителей оксихлоридом магния, образующимся при твердении. При сочетании же цемента с органическими заполнителями приходится вводить минерализаторы, например в виде хлористого кальция или сернокислого глинозема, так как содержащиеся в древесине водорастворимые экстрактивные вещества (сахара, гемицеллюлоза) вредно действуют на цемент.

Фибролит (по-гречески - волокнистый камень) представляет собой спрессованные и затвердевшие плиты из древесной шерсти, костры кенафа или других волокнистых органических материалов, связанных магнезиальным цементом.

Для получения фибролита каустический магнезит затворяют раствором хлористого магния или другой соли и затем полученное магнезиальное молоко тщательно смешивают с древесной шерстью, отвешивают необходимое количество фибролитовой массы и загружают ее в металлические или деревянные формы.

Фибролитовую массу спрессовывают под давлением 0,4-0,5 кг/см² и более. Вначале спрессованные в формах плиты подвергают в камерах воздействию в течение 6-7 ч воздуха, нагретого до 60-70 С, а затем в тех же или других камерах плиты в течение 7-8 ч нагревают воздухом с температурой 80-90 С при усиленной вентиляции.

В зависимости от объемного веса и прочности на изгиб различают следующие виды фибролита: теплоизоляционный, конструктивный и фибролитовую фанеру. Теплоизоляционный фибролит можно применять для утепления стен, перекрытий и полов из других материалов, конструктивный - для заполнения стен, перегородок и перекрытий каркасных конструкций, а фибролитовую фанеру - для обшивки под штукатурку стен и потолков.

Ксилолит  (по-гречески - деревокамень) представляет собой затвердевшую смесь мелких органических заполнителей (опилок хвойных пород) и магнезиального вяжущего, затворенного раствором солей. Кроме того, добавляют асбест, тальк, трепел, кварцевый песок и красители. Ксилолит применяется главным образом для бесшовных (сплошных) полов и в виде прессованных плит и плиток для полов и облицовки стен.

Ксилолитовую массу получают путем подготовки, дозировки и перемешивания всухую каустического магнезита, заполнителей и красителей с последующим затворением раствором хлористого магния; смесь должна иметь пластичную консистенцию. При устройстве ксилолитовых полов приготовленную массу укладывают на деревянные, бетонные или каменные основания.

Ксилолитовые полы укладывают в один или два слоя. Толщина однослойного пола 15-20 мм, а двухслойного - 20-30 мм. Состав ксилолита для однослойного пола, а также для верхнего слоя двухслойного пола 1 : 2, т. е. на одну объемную часть порошка вяжущего берут две объемные части опилок. Состав массы, используемой для нижнего слоя двухслойного пола - 1 : 4. Уложенную на то или другое основание ксилолитовую массу, выравнивают и уплотняют трамбованием или вибрацией

На заводах выпускают ксилолитовые плитки квадратной или многоугольной формы. Их размеры 20Х20 или 15Х15 см, толщина 12-15 мм. Размер опилок не более 1,5 мм. Состав ксилолитовой массы для опилок - 1: 4. В процессе изготовления плиток ксилолитовая масса жесткой консистенции прессуется в горячем состоянии под давлением 300 кг/см².

Из магнезиальных вяжущих изготовляют пено- и газомагнезит. Пеномагнезит получают путем затворения каустического магнезита раствором хлористого магния или других солей с введением клееканифольного пенообразователя. Для получения газомагнезита можно применять те же газообразователи, что и для газосиликата.

Известны также теплоизоляционные материалы, изготовляемые из каустического магнезита и асбеста (асбестомагнезиальные плиты) или из каустического доломита и асбеста (совелит). Дозировка асбеста в обоих случаях составляет 15%.

Штукатурные растворы на основе магнезиальных вяжущих используют для внутренней отделки зданий. В их состав наряду с вяжущим входят органические, а также минеральные заполнители и минеральные краски.

Свойства

Стандарт (ГОСТ 1216-41) делит каустический магнезит, в зависимости от его химического состава, на три класса. Минимальное содержание MgO должно составлять не менее 87, 83 и 75% соответственно для I, II и III классов. Каустический магнезит I класса используется в химической и магниевой промышленности.

Каустический магнезит легко поглощает влагу и углекислоту из воздуха, в результате чего образуются гидрат окиси магния и углекислый магний.

При этом происходит уменьшение удельного веса, которое может компенсировать увеличение у дельного веса, вызываемое пережогом. Поэтому проверять качество обжига путем определения удельного веса нужно сразу после выхода материала из печи.

Каустический магнезит необходимо упаковывать в плотную тару для предохранения его при перевозке и хранении от действия влаги и углекислоты воздуха.

Тонкость помола каустического магнезита по стандарту для II класса должна быть такой, чтобы остаток на сите №02 был не более 5% и чтобы через сито №008 проходило не менее 75% всего материала. Для других классов тонкость помола не нормируется.

Начало схватывания  должно наступать не ранее 20 мин., а конец - не позже 6 ч до начала затворения.

Каустический магнезит, затворенный хлористым магнием, должен выдерживать испытание на равномерность изменения объема при нормальной температуре (+20 С).

Магнезиальный цемент является быстротвердеющим вяжущим.  По СНиП (Строительные нормы и правила) марки каустического магнезита: 400, 500 и 600. Они определяются по показателям предела прочности при сжатии образцов из жесткого трамбованного раствора 1: 3 через 28 суток воздушного твердения.

Качество каустического доломита более низкое, так как он содержит значительное количество углекислого кальция и небольшое количество окиси кальция. В каустическом доломите должно быть не менее 15% окиси магния. Потеря при прокаливании каустического доломита должна находиться в пределах 30-35%. Содержание свободной окиси кальция в каустическом доломите не должно превышать 2,5%. Марки его, определяемые так же, как и для каустического магнезита, составляют 100, 150, 200 и 300.

Магнезиальные вяжущие являются воздушными, слабо сопротивляющимися действию воды, которая вымывает из них растворимые соли (MgCI₂ и др.). Их можно использовать только при твердении на воздухе с относительной влажностью менее 60%.