Магнезиальные вяжущие вещества

Следовательно, для получения активного MgO, способного быстро гидратироваться, магнезит обжигают при температуре примерно 700-750° С. При повышении температуры обжига вяжущие свойства резко ухудшаются. А в процессе обжига при 1400° С получается так называемый намертво обожженный магнезит, который используется в металлургической промышленности для изготовления огнеупоров.

Плотность металлургического магнезита - 3,5- 3,6 г/см3, твердость - 5,5.

Нужно отметить, что MgO получают не только из магнезита, но и из Mg(OH)2. Гидратная вода удаляется при температуре 385-410°С. На практике обжиг Mg(OH)2 рекомендуется проводить при температуре примерно 500°С. Оксид магния, выделенный из Mg(OH)2, более активен, чем из MgCO3. при изучении процессов получения MgO установлено, что в первоначальный период он сохраняет структуру исходного вещества. Так, при разложении Mg(OH)2 образуется MgO со слоистой структурой брусита, а при разложении MgCO3 своеобразные псевдоморфозы, сохраняющие внешние очертания магнезита.

Разложение доломита происходит в интервале температур 700-900°С, причем на термограмме есть два эндотермических эффекта: первый - в интервале температур 720-760°С, второй - при 895-910°С. Следовательно, процесс идет в две стадии. Относительно характера процессов, протекающих на каждой из стадий, существуют различные точки зрения. Наиболее вероятной, вследствие научных исследований, является диссоциация, на первой стадии которой образуются MgO и CaCO3:

CaMg(CO3)2 =CaCO3 + MgO + CO2,

а на второй стадии СaCO3 = CaO + CO2

Существуют также предположения, что кроме MgO на первой стадии диссоциации образуется твердый раствор карбонатов MgCO3 • n CaCO3 либо основный карбонат CaCO3 • MgO. Однако рентгенографически ни твердый раствор, ни основный карбонат обнаружить не удалось.

1.3 Производство магнезиальных вяжущих

Производство магнезиальных вяжущих состоит из предварительного измельчения сырья, обжига и помола.

В зависимости от конструкции печей дробление производится до кусков различных размеров. При обжиге сырья в шахтных печах средний размер кусков обычно составляет 50-60 мм, при обжиге во вращающихся - 10-15 мм.

Диссоциация магнезита и доломита - процесс эндотермический. Для разложения 1 кг магнезита необходимо 1440 кДж теплоты, а для полной диссоциации доломита немного больше.

Для обжига магнезита применяют шахтные печи с выносными топками либо вращающиеся печи. В шахтных печах поддерживают температуру 700-800, во вращающихся - 900-1000°С. Более высокая температура обжига во вращающихся печах объясняется тем, что длительность пребывания материала в них значительно меньше. Производительность шахтных печей обычно составляет 20-30 т/сут, расход топлива - 10-15% массы готового продукта. Производительность вращающихся печей - 50-120 т/сут, расход топлива - 20-30%.

Обожженный материал дробят в шаровых мельницах. Если обжиг ведут в шахтной печи, то перед помолом производится дробление. Тонкость помола каустического магнезита должна быть такой, чтобы остаток на сите № 02 не превышал 5%, а на сите № 008 - 25%. Магнезит упаковывают в металлические барабаны для предотвращения гидратации.

Рис. Шахтная печь с выносными топками: 1 -- топливо; 2 -- сырье

Рис. Вращающаяся печь: 1-откатная головка; 2-горелка; 3-барабан; 4-бандаж; 5-венцовая шестерня; 6-пыльная камера; 7-наклонная течка; 8-опорная станция; 9-опорно-упорная станция; 10-механизм привода

По ГОСТу каустический магнезит делится на 4 марки: ПМК-88, ПМК-87, ПМК-83, ПМК-75, с содержанием МgO соответственно не менее 88, 87, 83 и 75 %. Магнезит ПМК-88 применяют для специальных целей, магнезит ПМК-87 и ПМК-83 предназначены для химической, энергетической и стекольной промышленности, магнезит ПМК-75 можно использовать в качестве вяжущего.

Процесс производства каустического доломита практически не отличается от производства каустического магнезита. В зависимости от температуры обжига из доломита можно получить материалы различного состава и назначения: при температуре ~750°С - каустический доломит, состоящий из MgO и CaCO3, при 800-850°С - доломитовый цемент, состоящий из MgO, CaO, и CaCO3, при 900-1000°С - доломитовую известь, состоящую из MgO и СaO, при 1400-1500°С -металлургический доломит, обжигаемый до спекания.

Для получения каустического доломита обжиг следует вести так, чтобы продукт содержал больше MgO и минимальное количество CaO. Плотность каустического доломита должна находиться в пределах 2,78- 2,85 г/см3.Более высокая плотность свидетельствует о высоком содержании свободной извести.

1.4 Свойства магнезиального вяжущего

Уникальность магнезиального вяжущего вещества заключается в сочетании его высоких вяжущих свойств и совместимости практически с любыми видами заполнителей, в том числе органического природного и искусственного происхождения.

Особенности магнезиальных вяжущих

высокую скорость затвердевания

прочность и надежность;

высокую прочность сцепления с органическими

достоинства и неорганическими заполнителями;

стойкость к появлению трещин;

огнеупорность;

бактерицидность;

низкий уровень теплопроводности.

низкий уровень влагостойкости;

недостатки высокий уровень коррозийной активности;

агрессивность по отношению к арматуре из стали;

высокую стоимость

Цементный камень, образующийся на основе магнезиального вяжущего вещества, является твердым раствором солей сложного состава. Именно на основе магнезиальных вяжущих получают различные камнеподобные материалы с заранее заданными свойствами под общим названием «магнолит».

В зависимости от того, какие наполнители используются, магнолит обладает следующими свойствами:

* механической прочностью при сжатии, на уровне самых высокопрочных бетонов, (а при изгибе прочность превосходит бетоны в 3-5 раз! без использования дополнительных армирующих материалов), а также короткими сроками ее набора. Кроме того, это наиболее прочный из всех известных теплоизоляционных строительных материалов на минеральных вяжущих при равной с ними плотности;

* атмосферостойкостью на уровне большинства традиционных строительных материалов;

* абсолютной маслостойкостью и солестойкостю (при воздействие масел, нефтепродуктов, морской воды магнолиты только набирают прочность);

* декоративностью, то есть возможностью достоверно имитировать многие природные материалы (от дерева до малахита), чему способствует совместимость с различными пигментами, отличная полируемость, прозрачность вяжущего в тонком слое;

* пожаробезопасностью - при достаточной массивности конструкции из магнолита выдерживают пожар 5-й категории без деструкции материала и выделения каких-либо канцерогенных веществ;

* фунгицидностью, бактерицидностью и биоцидностью, что не позволяет развиваться грибкам и бактериям, а горько-соленый вкус бишофита препятствует также появлению насекомых и грызунов;

* обладает низкой диэлектрической проницаемостью и электропроводностью, стабильной во времени и мало зависящей от влажности окружающей среды. Для производства конструкций специального назначения, предназначенных для защиты от электромагнитных излучений, этот материал не заменим. Поверхности конструкций из магнезита не электризуются и исключают образование искр.

* магнезиальные напольные покрытия беспыльны, практически не имеют усадки, т.е. устраиваются сплошным покрытием не требуется нарезка деформационных швов, долговечны и высокопрочны, обладают высокой твердостью и низкой истираемостью, устойчивы к ударным нагрузкам. Обладают высокой адгезией практически ко всем видам органических и минеральных заполнителей в составе вяжущего, а также хорошим сцеплением к бетонным, кирпичным, деревянным основаниям.

Помимо прочих достоинств, консервирующие свойства магнолита позволяют применять даже токсичные заполнители при производстве строительных изделий, которые впоследствии будут иметь фон, удовлетворяющий санитарным нормам. А значительное количество химически связанной воды в магнезиальном цементном камне делает магнолит лучшим из существующих бетонов для биологической защиты от радиационного поражения. Магнезиальное вяжущее вещество и изделия на его основе являются биологически инертными, то есть экологически безопасными.

Нет никаких сомнений в том, что у такого материала в России, где сосредоточено более половины мировых запасов магнезиального сырья, могут быть просто блестящие перспективы. И не случайно в последнее время наблюдается значительный всплеск интереса к нему.

Большинство препятствий на пути массового применения магнолита как строительного материала уже преодолены. Наряду с действующим предприятием по добыче магнезиального сырья разведаны и подготовлены к добыче ряд новых месторождений магнезитов на Урале и в Восточной Сибири, ведется промышленная добыча бишофита скважинным методом. Бишофит представляет собой уникальный по своему составу экологически чистый минерал - водный хлорид магния (MgCl2•6H2O) и является продуктом кристаллизации солей замкнутых водных бассейнов. Впервые выявлен Густавом Бишофом, в честь которого со временем этот минерал был и назван. Разработаны и эксплуатируются опытно-промышленные обжиговые агрегаты кипящего слоя, позволяющие получать недорогое магнезиальное вяжущее из самого распространенного магнезиального сырья доломита. Однако для широкого внедрения магнезиального вяжущего в строительную практику сегодня потребуется решить ряд проблем федерального масштаба: от разработки государственных стандартов и строительных норм касательно магнезиального вяжущего и строительных материалов на его основе - до организации добычи и переработки магнезиального сырья в промышленных объемах.

1.5 Материалы и применение в строительстве

Современные технологии позволяют делать из магнолита практически все, что угодно: стеновые материалы, конструкционные брусы, пеномагнолитовые блоки с фасадной облицовкой под кирпич или колотый камень, разнообразные половые покрытия, детали интерьера.

Каустический магнезит широко применяется в изготовлении магнезиальных смесей. Каустический магнезит используют для производства ксилолита и магнезиального фибролита.

Ксилолит--материал для бесшовного пола, в котором древесные опилки сцементированы в монолит каустическим магнезитом. Ксилолит используется для монолитной заливки стен жилых зданий и индивидуальных жилых домов и коттеджей. В России пока это направление не развито.

Фибролит -- конструктивный и теплоизоляционный материал в виде плит, где в качестве заполнителя используется древесная стружка или древесная шерсть, сцементированные каустическим магнезитом. Каустический магнезит, кроме того, применяют для изготовления пеномагнезита и других теплоизоляционных материалов, при производстве изделий для внутренней облицовки (искусственный мрамор, облицовочные плитки и др.), а также магнезиальных штукатурных растворов.

Каустический доломит -- более дешевый материал, из него получают изделия несколько меньшей прочности, чем каустический магнезит; используется как заменитель (в некоторых случаях) каустического магнезита. Магнезиальные вяжущие вещества целесообразно применять лишь для изделий, эксплуатирующихся в сухих помещениях и конструкциях, не соприкасающихся с влагой.

Заключение

За рубежом в середине 50-х годов XX века, благодаря большому объему исследований и появлению новых материалов, старые идеи обрели новую жизнь. Немаловажную роль сыграла также практически идеальная экологическая безопасность материалов на основе магнезиального бетона. Разработанные технологии позволили создать целый ряд новых составов, существенно увеличить влагостойкость и сохранить уникальные физико-механические свойства материала. Очень важной для комплекса физико-механических свойств материала является игольчато-древовидная структура кристаллов, которая и обеспечивает магнезиальному бетону, несмотря на высокую твердость, устойчивость к ударным нагрузкам. Сегодня магнезиальные бетоны и растворы наиболее широко применяются для устройства полов, изготовления стекломагнезиальных листов, различного рода облицовок.

Магнезиальный бетон - идеальный материал для устройства полов. Монолитные магнезиальные полы изготавливают уже более века. В Москве даже можно найти подобные покрытия, простоявшие в производственных цехах без единого ремонта полсотни лет и сохранившиеся при этом в лучшем виде. Магнезиальные покрытия выгодно отличаются ценными качествами, не встречающимися у других материалов, и незаменимы для полов с повышенными требованиями к пожаробезопасности на полиграфических, текстильных, целлюлозно-бумажных и нефтеперерабатывающих производствах, а также в помещениях, требующих исключительной чистоты. Повышенными требованиями по прочности и износостойкости. На основе магнезиальных бетонов устраиваются декоративные, мозаичные, цветные полы, когда в качестве крупного заполнителя используются щебни мрамора, гранита, серпентинита, кварца и других минералов, а состав вяжущего окрашивается по массе цветным пигментом. При шлифовании полов обнажается структура камня, заключенного в вяжущее, образуя декоративный цветной орнамент.

Таким образом, очевидны преимущества магнезиальных вяжущих по сравнению с цементными, а также материалов на основе таких вяжущих.

магнезит доломит цемент бишофит

Список используемой литературы

1. Волженский А.В. и др. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1979.

2. Пащенко А.А., Сербин В.П. Вяжущие материалы, изд. «Вища школа», 1985

3. Сычев М.М. Твердение вяжущих веществ. -Л.: Стройиздат, 1974

4. Микульский В.Г., Сахаров Г.П. и др. Строительные материалы. Учебное издание. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007

Размещено на Allbest.ur