Магнезиальные вяжущие вещества
Магнезиальными вяжущими называют порошкообразные материалы, в состав которых входит оксид магния. 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 происходит при температуре 700–800 °С по реакции MgCO3 = MgO+CO2. Доломит разлагается при температуре 600–700 °С на MgO и CO2. CaCO3 не разлагается и остаётся 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 MgCl2×6H2O или сернокислого магния MgSO4×7H2O. Эти соли повышают растворимость MgO и скорость взаимодействия её с водой возрастает. Получаются высокопрочные изделия.
При затворении хлористым магнием соотношение между компонентами принимается следующим: 62–67 % MgO и 33–38 % MgCl2×6H2O. При затворении сернокислым магнием MgO берётся 80–84 %, а MgSO4×7H2O в пересчёте на MgSO4 – 16–20 %.
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), через сутки прочность его составляет 35–50 и через 7 суток 60–80 % от R28.
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 вещества не разрушаются древесиной, прочно с ней сцепляются. Древесина не подвергается гниению. Их применяют для устройства ксилолитовых полов, изготовления фибролитовых плит, фиброфанеры, искусственного мрамора, строительных деталей.
Растворимые силикаты натрия и калия (растворимые стекла)
И кислотоупорные цементы
Растворимыми силикатами натрия или калия называются водные растворы солей кремниевой кислоты — силиката натрия Na2O×nSiO2 или силиката калия K2O·nSiO2 (n – силикатный модуль, представляющий отношение числа молекул кремнезема к числу молекул щёлочного оксида. Он принимается от 1 до 6,5).
Сырьём для изготовления растворимого стекла служит кварцевый песок SiO2, кальцинированная сода Na2CO3, сульфат натрия Na2SO4 или поташ K2CO3. Песок и щелочной компонент сплавляют в стекловаренных печах при температуре 1300–1400 °С в течение 7–10 ч. Взаимодействие между ними протекает по реакциям:
Nа2СО3 + nSiO2 = Na2O·nSiO2 + CO2;
Nа2СО4 + nSiO2 = Na2O·nSiO2 + CO3;
K2СО3 + nSiO2 = K2O·nSiO2 + CO2.
Расплав выпускают в вагонетки, который после охлаждения распадается на куски, называемые силикат-глыбой. Она нерастворима в воде. Для перевода в растворимое состояние её 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 по реакциям:
 |
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 кислотостойких и жаростойких бетонов и растворов для получения огнезащитных обмазок, силикатизации грунтов. Ускоряет твердение растворимого стекла кремнефтористый натрий (Na2ScF6). Растворимый силикат калия применяется в качестве связующего для приготовления силикатных красок.
Кислотоупорные цементы представляют собой вяжущие, состоящие из тонкоизмельченной смеси кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворенных водными растворами силиката натрия или калия.
По назначению они подразделяются на два вида: I – для изготовления кислотоупорных замазок и II – для растворов и бетонов. Содержание кремнефтористого натрия в I виде составляет 4, во II – 8 %. Для затворения применяется в основном силикат натрия плотностью 1,3–1,4 г/см3 (как наиболее дешевый материал) в количестве 25–30 % от массы песка.
Твердение кислотоупорного цемента происходит по следующей схеме:
Na2SiF6 + 6H2O + 2Na2SiO3 → 6NaF + 3Si)OH)4
В результате образуется гель кремниевой кислоты с клеящимися свойствами.
Начало схватывания для цементов типа I не ранее 40 мин., конец – не позднее 8 ч, для типа II – соответственно 2 мин и 8ч. Предел прочности при сжатии составляет 30–40 МПа. Эти цементы не разрушаются при действии органических кислот и большинства минеральных, за исключением фтористоводородной и кремнефтористоводородной.