Жидкое стекло магнезиальный цемент

Щелочносиликатные вяжущие вещества

Магнезиальный цемент

Магнезиальный цемент (цемент Сореля — по имени его создателя) по­лучают путем термообработки минерала магнезита, основным компонен­том которого является карбонат магния, MgCО₃:

В качестве вяжущего вещества применяют продукт обжига при 700 -900° — каустический магнезит.

Вследствие сильной экзотермичности его взаимодействия с водой по реакции: MgO + Н₂О = Mg(OH)₂, а также из-за недостаточной проч­ности образуется при этом Mg(OH)₂ для затворения магнезиального цемента применяют не просто воду, а концентрированные водные растворы солей магния — MgCl₂ или MgSО₄.

При этом наряду с Mg(OH)₂, образуются различные основные соли, например:

В общем виде реакцию твердения можно представить следующим образом:

Затвердевший магнезиальный цемент характеризуется высокой проч­ностью. Его используют в основном в качестве связующего в композици­онных материалах ксилолит и фибролит, где в качестве наполнителя при­меняют, древесные опилки и стружку.

Щелочные силикаты — это соли, образованные щелочными металлами и различными кремневыми кислотами с общей формулой М₂О • nSiО₂, где М — Na, К;величина nназывается силикатным модулем и обычно состав­ляет 2,5- 3,5 (в среднем — 3). В промышленности и строительстве исполь­зуют в основном натриевые силикаты Na₂О • nSiО₂в виде концентриро­ванных (40 — 50%) водных растворов, называемых жидким (растворимым) стеклом.

Жидкое стекло получают сплавлением соды и кварцевого песка при 1350-1500°:

Вместо соды иногда используют сульфат натрия, для ускорения раз­ложения которого используют уголь.

Продукт реакции представляет собой расплавленную массу, при охла­ждении застывающую в стеклообразное тело («силикат-глыба»). Его затем дробят и растворяют в воде при 160 — 170° в автоклаве.

Прямой синтез жидкого стекла осуществляется путем растворения аморфного (диатомит, трепел, маршалит, промышленные отходы) или кри­сталлического (тонкомолотый кварцевый песок) диоксида кремния в кон­центрированном водном растворе NaOH:

Процесс проводят в автоклаве при температурах 120 — 170° (аморфный Si0₂) или 220 — 250° (кварцевый песок).

При высыхании жидкое стекло густеет, превращаясь в гель. Ускоре­нию процесса способствует воздействие его с углекислым газом. Суммарно процесс твердения жидкого стекла в тонком слое можно выразить уравне­нием:

На этом основано применение жидкого стекла в качестве клея (сили­катный клей) и связующего для силикатных красок (калиевое жидкое стек­ло). Широко используется кислотоупорный цемент, состоящий из смеси измельченного кварцевого песка и фторосиликата натрия (Na₂SiF₆), затво­ряемого жидким стеклом.

Твердение кислотоупорного цемента основано на полном гидролизе жидкого стекла под действием ускорителя — фторосиликата натрия:

Образуется поликремневая кислота, которая быстро переходит в гель. Процесс происходит равномерно во всем объеме цемента независимо от толщины слоя.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

3.1.3. Магнезиальные вяжущие вещества

Магнезиальные вяжущие вещества – каустический магнезит и каустический доломит – тонкие порошки, главной основной частью которых является оксид магния. Магнезиальное вяжущее получают путем умеренного обжига (при температуре 750-850°С) магнезита (реже доломита):

Магнезиальное вяжущее чаще всего затворяют водным раствором хлористого магния (или других магнезиальных солей). Это ускоряет твердение и значительно повышает прочность, так как наряду с гидратацией оксида магния происходит образование гидрохлорида магния 3MgO*MgCl₂*6H₂O. При затворении же водой оксид магния гидратируется очень медленно.

Магнезиальное вяжущее относят к воздушным вяжущим веществам. Оно отличается высокой прочностью, достигающей при сжатии 600-1000 кгс/см 2 (60-100 МПа), хорошо сцепляется с деревом, поэтому его можно применять для изготовления фибролита и магнезиально-опилочных (ксилолитовых) полов – монолитных и плиточных.

3.1.4. Жидкое стекло и кислотоупорный кварцевый цемент

Жидкое стекло представляет собой коллоидный водный раствор силиката натрия или силиката калия, имеющий желтый или коричневый цвет, плотность 1,3-1,5 г/см 3 при содержании воды 50-70%.

Состав щелочных силикатов выражается формулой R₂O·mSiO₂, где R – это Na или К; m – модуль жидкого стекла: у натриевого стекла m = 2,5-3, у калиевого m = 3-4. Это стекло варят из кварцевого песка и соды в стеклоплавильных печах, как обычное стекло, и когда расплав застывает, образуются твердые прозрачные куски. Жидкое стекло получают, растворяя раздробленные куски в воде при повышенной температуре и давлении 0,6-0,7 МПа.

Натриевое жидкое стекло применяют для изготовления кислотоупорных и жароупорных бетонов, для уплотнения грунтов. Калиевое стекло, более дорогое, применяют преимущественно в силикатных красках.

Силикаты натрия и калия в воде подвергаются гидролизу:

Выделяющийся гель кремневой кислоты SiO₂*2H₂O обладает вяжущими свойствами, а водный раствор имеет щелочную реакцию. Для ускорения твердения жидкого стекла к нему добавляют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, ускоряющий выпадение геля кремневой кислоты и гидролиз жидкого стекла.

Кислотоупорный кварцевый цемент – это порошкообразный материал, получаемый путем совместного помола чистого кварцевого песка и кремнефтористого натрия (возможно смешение раздельно измельченных компонентов). Кислотоупорный цемент затворяют водным раствором жидкого стекла которое и является вяжущим веществом. Сам же порошок вяжущими свойствами не обладает.

Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких растворов и бетонов, замазок. При этом берут кислотостойкие заполнители: кварцевый песок, гранит, андезит и т.п.

3.2. Гидравлические вяжущие вещества

К вяжущим данной системы принадлежат гидравлическая известь, романцемент, портландцемент и его разновидности.

3.2.1. Гидравлическая известь

Гидравлическую известь получают обжигом в шахтных печах не до спекания (900-1100°С) известняков с содержанием глины 6-20%.

Полученную известь размалывают и применяют в виде порошка либо гасят в пушонку. В процессе обжига мергелистых известняков после разложения углекислого кальция (900°С) часть образующейся СаО остается в свободном состоянии, а часть соединяется с оксидами SiO₂, Аl₂Оз и Ре₂Оз, входящими в состав глинистых материалов.

При этом образуются низкоосновные силикаты (2CaO·SiO2) алюминаты (СаО·Аl₂О₃) и ферриты (CaO·Fe₂O₃) кальция, которые и придают извести гидравлические свойства. Гидравлическая известь начинает твердеть в воздухе (первые 7 сут) и продолжает твердеть и увеличивать свою прочность в воде. Предел прочности при сжатии после 28 сут комбинированного хранения образцов из раствора 1:3 по массе (7 сут во влажном воздухе и 21 cyт в воде) 2-5 МПа и выше. Гидравлическую известь применяют для изготовления строительных растворов, бетонов низких марок и бетонных камней. Ее хранят в закрытых помещениях, при перевозке предохраняют от увлажнения.

Шлаковый магнезиальный цемент, производство и применение шлакового магнезиального цемента.

Уже упоминалось, что содержание окиси магния в цементе не должно превышать 5%. Это ограничение введено потому, что в процессе обжига клинкера при 1400-1500 о С значительная часть окиси магния остается в свободном состоянии в виде периклаза. Гидратируется он значительно медленнее, чем основные клинкерообразующие минералы. Это запоздалая гидратация окиси магния, сопровождающаяся увлечением объема в уже затвердевшем бетоне, вызывает вредные внутренние разрушающие бетон напряжения. Окись магния находиться также в клинкерном стекле, в алюмоферритной фазе и виде твердых растворов MgO в алите. Чем крупнее кристаллы периклаза, тем медленнее они гидратируются. Гидратация мелкокристаллического периклаза и обогащенной MgO стекловидной фазы идет быстрее и не вызывает больших внутренних напряжений.

На некоторых цементных заводах, имеющих сырье со значительным содержанием магнезии, приходится большое количество добываемого в карьере материала отвозить в отвал, что затрудняет эксплуатацию карьера и повышает себестоимость выпускаемого продукта.

По данным В.В. Серова, при повышенном содержании в цементе окиси железа магнезия связывает в соединения, которые не вызывают неравномерности изменения объема, образуя например, твердый раствор с алюмоферртом. Повышенное содержание окиси железа вызывает общее увеличение количества жидкой фазы при обжиге клинкера, причем MgO расплавляется в ней, распределяясь после охлаждения в стекловидной части клинкера и не оказывая вредного влияния. Чем выше содержание жидкой фазы, тем больше окиси магния окажется в стекловидной части и тем меньше е будет в виде крупных кристаллов периклаза, вызывающих увеличения объема при твердении. Следует отметить, что клинкер с повышенным содержанием MgO должен охлаждаться особо быстро от температуры порядка 1300 о С. При этом окись магния в клинкере оказывается в виде мельчайших кристаллов периклаза, распределенных главным образом в стекловидной фазе клинкера.

При производстве магнезиального цемента в сырьевую смесь вводят железистые добавки в виде колчеданных огарков или других богатых железом материалов. Предельное содержание в магнезиальном цементе окиси магния – 10%. Содержание в нем SO ₃ не должно быть более 3%.

На основе магнезиального клинкера выпускают шлаковый магнезиальный цемент, содержащий от 30 до 50% гранулированного шлака.

Магнезиальный цемент должен равномерно изменяться в объеме не только при испытании кипячением в парах воды, он и при испытании в автоклаве под давлением 21 атм. Марки магнезиального и шлакового магнезиального цемента: 300, 400, 500 при испытании в образцах из раствора жесткой консистенции. Магнезиальный цемент отличается замедленным нарастанием прочности более низкой прочностью на растяжение, чем цемент тех же марок. Этот цемент можно применять для надземных бетонных и железобетонных конструкций и строительных растворов наравне с цементом тех же марок. Не рекомендуется использовать магнезиальный цемент для подземных и подводных сооружений, а также конструкций, которые должны иметь повышенную прочность при растяжении.

Шлаковый магнезиальный цемент можно применять как для надземных, так и для подземных и подводных конструкций, подвергающихся действию пресных вод, а также (при марке 400 и выше) для сборных бетонных и железобетонных деталей с применением тепловлажностной обработки.

Вяжущие вещества

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.
• Добавить иллюстрации.
• Викифицировать статью.

Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником.

Вяжущие вещества — порошкообразные материалы, при смешивании с водой и наполнителем образующие пластичную массу, которая впоследствии превращается в искусственный камень [1] .

Содержание

• 1 Применение
• 2 Виды
  • 2.1 Минеральные вяжущие
    • 2.1.1 Цемент
    • 2.1.2 Гипсовые вяжущие вещества
    • 2.1.3 Глина
  • 2.2 Органические вяжущие
    • 2.2.1 Битумные вяжущие вещества
• 3 Классификация
  • 3.1 Минеральные вяжущие
  • 3.2 Органические вяжущие
• 4 Технология
• 5 Примечания
• 6 Литература
  • 6.1 Нормативная Литература
  • 6.2 Техническая литература

Применение [ править | править код ]

Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее вещество скрепляет между собой камни либо зёрна заполнителя. Это свойство вяжущих веществ используется для изготовления строительных растворов — кладочных [

1] , штукатурных и специальных, а также бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожжённых искусственных материалов.

Вяжущие вещества по составу делятся на органические и неорганические (минеральные). К органическим относятся битумы, дёгти, животный клей, полимеры. Они переходят в рабочее состояние нагреванием, расплавлением или растворением в органических жидкостях. К неорганическим относятся известь, цемент, строительный гипс, магнезиальный цемент, жидкое стекло и др. Они обычно затворяются водой, реже водными растворами солей. В свою очередь делятся на воздушные, гидравлические, кислостойкие вяжущие вещества и вяжущие автоклавного твердения.

Виды [ править | править код ]

Минеральные вяжущие [ править | править код ]

Цемент [ править | править код ]

Цемент (лат. caementum — «щебень, битый камень») — искусственное неорганическое гидравлическое вяжущее вещество. Один из основных строительных материалов. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов. Цемент является гидравлическим вяжущим и обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от некоторых других минеральных вяжущих — (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на воздухе.

Марка цемента — условная величина, которая обозначает, что прочность при сжатии будет не ниже обозначенной марки (200, 300, 400, 500, 600)

Цемент для строительных растворов — малоклинкерный композиционный цемент, предназначенный для кладочных и штукатурных растворов. Изготавливают совместным помолом портландцементного клинкера, активных минеральных добавок и наполнителей.

По наличию основного минерала цементы подразделяются: [2]

• романцемент — преобладание белита, в настоящее время не производится;
• портландцемент — преобладание алита, наиболее широко распространён в строительстве;
• глинозёмистый цемент — преобладание алюминатной фазы;
• магнезиальный цемент (цемент Сореля) — на основе магнезита, затворяется водным раствором солей;
• кислотоупорный цемент — на основе гидросиликата натрия (Na₂O·mSiO₂·nH₂O), сухая смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяется водным раствором жидкого стекла.

Гипсовые вяжущие вещества [ править | править код ]

Быстротвердеющий — начало схватывания не ранее 2 мин., конец — не позднее 15 мин.; нормальнотвердеющий — начало схватывания не ранее 6 мин., конец — не позднее 30 мин.; — медленнотвердеющий — начало схватывания не ранее 20 мин., конец — не нормируется.

Виды гипсовых материалов и их классификация

В зависимости от типа тепловой обработки гипсовые материалы делятся на низкообжиговый и высокообжиговый. По тому, как затвердевает гипс, его делят на три группы:

• быстротвердеющий гипс-А
• нормальнотвердеющий гипс -Б
• медленно твердеющий гипс-В

Виды гипса по степени помола :

• I Грубый
• II Средний
• III Тонкий

Кроме этого, есть классификация гипса по степени сжатия (измеряется в мегапаскалях). Таких видов 12.

Первое число в номенклатурном наименовании (5, 6, 13, 16 и т. п.) обозначает прочность гипса на сжатие, единицой измерения которой является 1МПа — 10 кг/см2. То есть гипс с маркировкой 5 выдержит давление в 50 кг на см2, с маркировкой 13 — 130 кг/см2.

Глина [ править | править код ]

Органические вяжущие [ править | править код ]

Битумные вяжущие вещества [ править | править код ]

1. Битум — смесь углеводородов и их химических производных, содержащих: кислород, серу, азот и некоторые соединения металлов. В основном используется как сырьё для асфальта.

Классификация [ править | править код ]

Минеральные вяжущие [ править | править код ]

Неорганическими (минеральными) вяжущими веществами называют порошкообразные тонко измельченные вещества, которые при смешивании с водой (иногда с растворами солей) образуют пластическое тесто, которое в дальнейшем затвердевает и соединяет в монолит разрозненные сыпучие материалы. [3]

Все минеральные вяжущие подразделяют на 4 группы:

1. Воздушные вяжущие вещества. Это вяжущие, которые после смешивания с водой затвердевают и длительно сохраняют свои свойства только на воздухе. Связано это с тем, что образующиеся новые гидратные соединения хорошо растворимы в воде. Воздушные вяжущие вещества необходимо использовать только в воздушных сухих условиях. Примеры: гипс, воздушная известь, магнезиальные вяжущие и др. [3]

2. Гидравлические вяжущие вещества. Это вяжущие вещества, которые твердеют и длительно сохраняют свои свойства в воде. Они могут длительно эксплуатироваться в водной среде, потому что образуют гидратные соединения, которые устойчивы к водной среде. Примеры: романцемент, портландцемент и др. [3]

3. Кислотостойкие вяжущие вещества. Это вяжущие вещества, которые могут длительно эксплуатироваться при воздействии кислот. Пример: кислотоупорные, кремнефтористые, кварцевые цементы и др. [3]

4. Автоклавные вяжущие вещества. Это вяжущие вещества, которые затвердевают только при обработке в автоклавах, то есть при температуре 170—300 °С и давлении от 8 до 16 атмосфер. Пример: все вяжущие полученные на основе извести и любого кремнеземистого или глиноземистого компонента. [3]

Органические вяжущие [ править | править код ]

Органические вяжущие вещества — смеси высокомолекулярных углеводородов. Представляют собой вязкий или жидкий материал, который переходит в рабочее состояние при изменении температуры или при контакте с органическими жидкостями (в некоторых случаях используется ультрафиолетовое излучение). [4] [ неавторитетный источник? ]

Основными органические вяжущими веществами являются:

1.Битумы — твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных.

2. Дегти — вязкие жидкости чёрного или бурого цвета, состоящие из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных. Применяются в дорожном строительстве и для производства гидроизоляционных материалов [5] .

3. Органические смолы — синтетические полимерные материалы, применяемые в камнеобрабатывающем производстве, могут быть подразделены на синтетические связывающие вещества и синтетические клеи [6]

Технология [ править | править код ]

Все минеральные вяжущие получаются по следующей технологии: 1. Добыча исходного сырья; 2. Подготовка исходных материалов (магнитная сепарация, дробление, промывка); 3. Обжиг сырьевых компонентов, который осуществляется при различных температурах; 4. Помол полученного вяжущего вещества;