Магнезиальный цемент: формула, свойства, применение

Химия в строительстве

Магнезиальными вяжущими называются каустический магнезит и каустический доломит, изготовленные умеренным обжигом природных магнезитов и доломитов. Главная особенность этих вяжущих заключается в том, что они затворяются не водой, а водными растворами некоторых солей.

Сырьём для магнезиальных вяжущих выступают главным образом карбонаты. В природе встречаются карбонаты магния MgCO 3 , двойные карбонаты кальция и магния CaMg(CO 3 ) 2 .

Магнезит (MgCO 3 ), как и кальцит, кристаллизуется в виде ромбовидных кристаллов. Цвет магнезита – белый с жёлтым или сероватым оттенком. Иногда снежно-белый. Встречается и «аморфный» магнезит с характерным фарфоровидным раковистым изломом, кристаллическое строение которого обнаружили лишь рентгенографически. Твёрдость магнезита 4-4,5, плотность – 2,9-3,1 г/см3.

Основным отличием магнезита от кальцита является то, что он под действием соляной кислоты не вскипает на холоде, а растворяется лишь при нагревании. Также, в отличие от кальцита, магнезит значительно меньше распространён в природе. Залежи кристаллического магнезита образовались гидротермальным путём и встречаются в тех районах, где есть месторождения доломита или доломитизированных известняков.

Сырье для производства магнезиальных вяжущих

Предполагают, что магнезит может выщелачиваться из доломитов горячими щелочными растворами: CaMg(CO 3 ) 2 + Mg(HCO 3 ) 2 = 2MgCO 3 + Ca(HCO 3 ) 2 .

Скрытокристаллические разновидности магнезита возникли в результате выветривания ультраосновных пород. Магнезиальные силикаты, содержащиеся в этих породах, под влиянием воды и CO 2 полностью разрушаются:

Mg2SiO 4 + H 2 O + 2CO 2 = 2MgCO 3 + SiO 2 + H 2 O;

3MgO • 2SiO 2 • 2H 2 O + 2H 2 O + 3CO 2 = 3MgCO 3 + 2SiO 2 + 4H 2 O.

При этом магний выделяется в виде гидрокарбоната, выветривающийся в нижних горизонтах коры и превращающийся в магнезит.

В кристаллическом магнезите всегда есть примеси доломита. А в скрытокристаллическом – примеси свободного (опал) или связанного (силикаты магния) кремнезёма, что объясняется происхождением этих минералов. Кроме того, в магнезите обычно имеются примеси сидерита FeCO 3 , кальцита Al 2 O 3 .

К месторождениям гидротермального происхождения относится Саткинское. К месторождениям, образованным при выветривании ультраосновных пород, – Халиловское (Южный Урал).

Мощность пластов магнезита в Саткинском месторождении достигает 40 м.

Халиловское месторождение находится на западе большого змеевикового массива

и представляет собой жилы различной мощности, длина которых достигает 10 м, а ширина – 0,05-1,0 м. Халиловский магнезит содержит существенное количество примесей кремниевой кислоты, а также CaO.

Кроме того, небольшие месторождения кристаллического магнезита встречаются

и в других районах Урала (Усть-Катав, Белорецкий завод), а также в Сибири.

Сырье для производства магнезиальных вяжущих: доломит

Доломит распространён больше магнезита. Химическая формула доломита CaMg(CO 3 ) 2 . В его кристаллической решётке ионы Ca 2+ и Mg 2+ попеременно чередуются вдоль тройной оси. Цвет доломита – серовато- белый, иногда с желтоватым, буроватым или зеленоватым оттенком. Твёрдость 3,5-4,0, плотность 2,8-2,9 г/см3. По растворимости в HCl он занимает промежуточное положение между кальцитом и магнезитом.

Мнения о происхождении доломитов довольно противоречивы. Часть доломитовых месторождений, очевидно, представляет собой химические осадки. Очень часто доломит встречается в древних отложениях докембрийского и палеозойского периодов.

Доломит мог образоваться в результате химического взаимодействия CaCO 3 и MgSO 4 в морской воде по реакции:

2CaCO 3 + MgSO 4 + 2H 2 O = CaMg(CO 3 ) 2 + CaSO 4 • 2H2O. В пользу этой гипотезы говорит то обстоятельство, что доломитовые породы зачастую сопровождаются залежами гипса и ангидрита.

Также доломит образовывался и при доломитизации известняков.

Месторождения доломита широко распространены вдоль западного и восточного склонов Уральского хребта, на Волге, в Донбассе и других районах СНГ.

Сырье для производства магнезиальных вяжущих: брусит

Брусит Mg(OH) 2 имеет слоистую структуру. Цвет белый, твёрдость 2,5, плотность 2,3-2,4 г/см 3. Встречается в массивах Урала, Кавказа, Сибири; а его волокнистая разновидность обнаружена в Баженовском месторождении асбеста.

Магнезиальное сырье служит для получения металлического магния, а также для нужд химической и нефтехимической промышленности и производства высококачественных огнеупоров. В связи с этим выпуск магнезиальных вяжущих материалов, несмотря на то, что они обладают набором ценных свойств, ограничен.

Сегодня проводится серьёзная научная работа по получению оксида магния из морской воды. А, в частности, из рапы озёр Присивашья, где уже действует экспериментальная установка по получению ценных веществ (бромидов, гидроксида магния и др.) из рапы. Mg(OH) 2 получают из рапы осаждением известковым молоком: MgCl 2 + Ca(OH) 2 – Mg(OH) 2 + CaCl 2 .

Магнезиальный цемент

Магнезиальный цемент, или цемент Сореля, названный так в честь его изобретателя, является, так же как воздушная известь и строительный гипс, мономинеральным вяжущим веществом, состоящим в основном из одного химического соединения. В данном случае таким соединением является оксид магния, получаемый путем термической декарбонизации минерала магнезита:

MgCO 3 = MgO + СO 2 ↑

Карбонат магния значительно менее термостоек, чем карбонат кальция, и данная реакция идет с заметной скоростью уже выше 300 °С, а давление диоксида углерода 0,1 МПа достигается при 650 °С. В зависимости от температуры обжига магнезита оксид магния получается в различных технологических формах, различающихся по химическим свойствам: легкая магнезия (500–700 °С), энергично реагирующая с водой и разбавленными кислотами, каустический магнезит (700–900 °С) со средней реакционной способностью и тяжелая магнезия (1200–1600 °С), отличающаяся химической инертностью. Последняя форма представляет собой кристаллический MgO с кубическим типом элементарной ячейки (минерал периклаз), а первые две формы – его скрытокристаллическис разновидности.

Каустический магнезит

В качестве вяжущего вещества применяют в основном каустический магнезит , который из-за наличия в магнезите примеси доломита CaMg(CО 3 ) 2 содержит некоторое количество СаСО 3 . Вследствие сильной экзотермичности его взаимодействия с водой, а также из-за недостаточной прочности образующегося при этом Mg(OH) 2 для затворения магнезиального цемента применяют не воду, а концентрированные водные растворы солей магния – хлорида или сульфата. В этом случае процесс гидратации MgO замедляется, температура твердеющей системы снижается и образующаяся структура обеспечивает необходимую прочность камня.

При этом состав новообразований, возникающих на стадии коллоидации, соответствует не гидроксиду магния, а его основным солям. Так, при использовании в качестве затворяющей жидкости раствора MgCl 2 в качестве продукта коллоидации образуется гель, состоящий из различных гидрохлоридов магния, например по реакции:

5MgO +MgCl 2 + 12Н 2 0 = [Mg 6 (OH) 10 ]Cl 2 ·7H 2 O

Из этого геля впоследствии, на стадии кристаллизации, образуются гидроксохлориды с меньшей основностью и гидроксид магния, например:

[Мg 6 (ОН) 10 ]С1 2 ∙7Н 2 О = [Мg 4 (ОН) 6 ]С1 2 + 2Мg (ОН) 2 + 7Н 2 О.

Магнезиальный цемент

Продукт твердения магнезиального цемента обладает значительной механической прочностью и твердостью, главным образом вследствие наличия в нем более или менее длинных полимерных цепочек, образованных ковалентными и координационными связями магний– кислород с кислотными остатками на концах. Например, основная соль – продукт данной реакции – соответствует следующей структурной формуле, в которой стрелками изображены координационные химические связи между атомами магния и кислорода. Кроме того, затвердевший цемент характеризуется хорошей полируемостью и высокой адгезией к различным наполнителям, например, древесине. Этим объясняется его использование в качестве связующего в композиционных материалах ксилолит и фибролит, где в качестве наполнителя, используются соответственно

Производство

Производство магнезиальных вяжущих заключается в предварительном измельчении сырья, обжиге и помоле.

Дробление производится до кусков различных размеров, что зависит от конструкции печей: для шахтных печей средний размер кусков обычно составляет 50-60 мм, а при обжиге во вращающихся – 10-15 мм.

Диссоциация магнезита и доломита является процессом эндотермическим. На разложение 1 кг магнезита расходуется 1440 кДж теплоты, а для полной диссоциации доломита немного больше.

Для обжига магнезита применяют либо шахтные печи с выносными топками, либо вращающиеся печи. В шахтных печах поддерживается температура 700-800, а 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. при расходе топлива – 10-15% от массы готового продукта. Производительность вращающихся печей – 50-120 т/сут. при расходе топлива в 20-30%.

Если обжиг осуществлялся в шахтной печи, то перед помолом производится дробление в шаровых мельницах. Тонкость помола каустического магнезита должна быть такой, чтобы остаток на сите № 02 не превышал 5%, а на сите № 008 – 25%. Для предотвращения гидратации магнезит упаковывается в металлические барабаны.

Магнезиальный цемент

В группе строительных минеральных вяжущих материалов фигурируют различные виды цемента: глиноземистый, сульфатостойкий, шлаковый, магнезиальный, модифицированные портландцементы. Каждая разновидность цемента отличается составом, для изготовления используется определенное сырье и добавки.

Материал используют в строительных смесях, штукатурных растворах, при устройстве промышленных полов, производстве теплоизоляционного продукта (пено- и газомагнезита), декоративных элементов, стекломагниевых листов.

Свойства

Магнезиальный цемент – это дисперсионный порошок, состоящий из двух компонентов. Его активную часть составляет оксид магния. Сырьевой смесью служат дробленные карбонатные породы доломита и магнезита. Исходный материал обжигают при температуре 800 градусов до спекания. Далее полученный магнезиальный клинкер проходит тонкое измельчение.

Второй элемент состава – водный раствор хлорида магния, выполняющий функцию затворителя. Реже используют сульфат магния. Такой вариант затворителя повышает водостойкость материала, но снижает прочностные показатели. В производственном процессе важное значение имеет точная дозировка и контроль за соблюдением технологии.

Магнезиальная смесь представляет собою белую массу, которая быстро твердеет и приобретает высокую прочность на растяжение и изгиб. К уникальным свойствам материала относят:

превосходную адгезию с различными базовыми поверхностями;
совместимость с заполнителями любого происхождения (минеральными, искусственными, органическими);
высокую плотность;
быстрое твердение и темп увеличения прочности (в течение суток прочность достигает от 30% до 50%).

На основе магнезиального вяжущего вещества получают искусственный камень, который прекрасно поддается полировке. Это качество привлекает дизайнеров и скульпторов, позволяя использовать материал для изготовления декоративных элементов, воплощать оригинальные идеи оформления зданий, создания малых архитектурных форм, интерьерного декора.

Бетон на основе магнезиального цемента

Данный вид цемента используется для изготовления сухих смесей и бетона. В зависимости от применяемого наполнителя магнезиальный бетон приобретает определенные параметры, но в целом характеризуется:

механической и ударной прочностью;
высокой износостойкостью;
пожаробезопасностью;
стойкостью к воздействию нефтепродуктов, солей, масел, органических растворителей;
экологической безопасностью.

Материал идеально подходит для устройства промышленных полов. Строители отмечают несомненные преимущества покрытия в сравнении с традиционными бетонами классического состава. В первую очередь это:

Образцовое сцепление смеси с разными типами основания и быстротекущий процесс схватывания. При затвердении магнезита происходит кристаллизация оксихлорида магния в виде волокон. Они обеспечивают прочностные параметры бетона, являясь своеобразным армирующим компонентом.
Высокие показатели стойкости к износу, отсутствие пылеобразования.
Стойкость к агрессивным средам, электростатичность.
Покрытие не дает усадки, не образует сколов и трещин.

Для устройства полов в качестве заполнителя часто применяют древесные опилки, ксилолитовые бесшовные покрытия отличаются низкой теплопроводностью и негорючи. На основе магнезиального бетона обустраивают цветные, декоративные и мозаичные полы. В этом случае заполнителем служат куски гранита, кварца, мрамора. В состав вяжущего добавляют пигмент. Шлифовка поверхности обнажает текстурный рисунок камня, погруженного в вяжущее, и создает необыкновенный по красоте узор.

Благодаря современным технологиям из бетона с магнезиальным вяжущим выпускают: стеновые материалы, пено- и газомагнезиальные блоки, конструкционные брусья, лестничные марши, подоконники и многие другие изделия.

Магнезиальные цементы.

Активным началом магнезиальных цементов является оксид магния. Сырьем служат природный магнезит MgСО₃ и доломит СаСО₃∙MgСО₃. В соответствии с этим различают два вида магнезиальных цементов – каустический магнезит, получаемый обжигом до полного удаления СО₂ при 800-1000° С, и каустический доломит. В отличие от других вяжущих магнезиальные цементы затворяются не водой, а растворами солей MgCl₂ или MgSO₄, в некоторых случаях – серной или соляной кислотой. При твердении магнезиальных цементов происходит образование Mg(ОН)₂ сначала в коллоидном, а затем в кристаллическом состоянии; частично образуется оксихлорид магния

Магнезиальное вяжущее находит применение в производстве ксилолита, фибролита (термоизоляционного, конструктивного и фибролитовой фанеры), пено- и газомагнезита, оснований под чистые полы и других строительных деталей.

Коррозия бетонов.

Камневидное тело портландцемента подвержено коррозии в водах, богатых углекислотой, солями постоянной жесткости СаSО₄, MgSО₄ и др.

сульфатная коррозия сопровождается образованием сульфоалюминатов, вызывающих местные напряжения за счет увеличения в объеме изделий, в объеме структуры последних.

Для сооружений, соприкасающихся с морской водой, характерна магнезиальная коррозия

при углекислотной коррозии известь, содержащаяся в камне, переводится в легкорастворимый гидрокарбонат кальция и вымывается водой; при сульфатной коррозии образуется цементная бацилла (гидросульфоалюминат), приводящая к растрескиванию бетонного сооружения. При магнезиальной коррозии идет разрушение трехкальциевого гексагидроалюмината с образованием сульфата кальция (образует бациллу) и рыхлой структуры Mg(ОН)₂ и Al(ОН)₃. Сульфат магния может также взаимодействовать с Са(ОН)₂ с увеличением объема

Образование гипса сопровождается увеличением в объеме, что также приводит к возникновению напряжений в бетоне и его разрушению.

Повысить коррозионную стойкость можно применением добавки к клинкеру кремнеземистого компонента с большой удельной поверхностью. Это объясняется более полным связыванием исходных компонентов в гидросиликаты кальция.

Контрольные вопросы

391. Перечислить общие физико-химические свойства вяжущих веществ. Дать их краткую характеристику.

392. Составить уравнения реакций, которые имеют место при получении вяжущих веществ на основе извести. Привести состав воздушной извести.

393. Описать химические процессы, происходящие при получении портландцементного клинкера.

394. Составить уравнения реакций при взаимодействии с водой минералов портландцементного клинкера.

395. Объясните, почему воздушная известь способна твердеть только на воздухе, в то время как гидравлическая – на воздухе и в воде.

396. Назовите, сколько основных компонентов входят в состав клинкера портландцемента и какой из минералов содержится в наибольшем количестве.

397. Составить уравнения реакций и указать условия полного гидролиза 3СаО∙SiO₂.

398. Повышенное содержание каких минералов приводит к ускорению твердения портландцемента? Назвать их. Составить уравнения реакции их взаимодействия с водой.

399. Напишите уравнение реакции с водой соответствующего минерала клинкера портландцемента, повышенное содержание которого замедляет процесс твердения. Назовите этот минерал.

400. Объясните, почему камневидное тело затвердевшего глиноземистого цемента нестойко в щелочных и сильнокислых средах. Напишите соответствующие уравнения реакций.

401. Дать классификацию видов коррозии бетона по механизму протекания коррозии.

402. Укажите виды коррозии бетона по характеру его разрушения. Приведите уравнения происходящих реакций.

403. Составить уравнения реакции, протекающие при углекислотной коррозии. Какой компонент цемента является причиной этого вида коррозии?

404. Где имеет место углекислотная коррозия? Какой компонент из окружающей среды является её причиной? Составить уравнение реакции.

405. Какие воды вызывают магнезиальную коррозию бетона? Составить уравнение реакции магнезиальной коррозии бетона.

406. Назовите основной минерал глиноземистого цемента. Напишите уравнение реакции его взаимодействия с водой.

407. Назовите минерал цементного камня, который подвергается углекислотной, магнезиальной и сульфатной коррозии. Составьте уравнение реакции, которые протекают при этом.

408. Какой вид коррозии бетона приводит к образованию «цементной бациллы»? Составить уравнение реакции её образования.

409. Одним из выражения состава гидравлических вяжущих является указание гидравлического модуля. Как он определяется?

410. Гидравлический модуль для гидравлической извести равен 4,5-9,0. Определите тип этой извести.

411. Охарактеризовать физические и химические свойства диоксида кремния, его отношение к воде, кислотам и щелочам.

412. Какая масса природного известняка, содержащего 90% (масс.) СаСО₃, потребуется для получения 7,0 т негашеной извести? Ответ: 13,8 т

413. При разложении СаСО₃ выделилось 11,2 л СО₂. Чему равна масса КОН, необходимая для связывания выделяющегося газа в карбонат? Ответ: 56 г.

414. Сколько природного магнезита необходимо для получения 100 кг MgO? Ответ: 210 кг.

415. Перечислить гипсовые вяжущие. Сколько хлористого магния необходимо взять для получения 1 т цемента Сореля? Ответ: 1,2 т.

416. Составьте уравнения реакции гашения извести. Сколько воды выделится при взаимодействии гашеной извести с 1 кг песка при её твердении?

417. Что такое эстрих-гипс? Как его получают? Где используют?

418. Чем каустический магнезит отличается от каустического доломита? Где они используются в строительстве?

419. Составить уравнения реакции взаимодействия алюминиевой пудры с водным раствором извести. Какое газообразное вещество при этом образуется? Где используется эта реакция при производстве строительных материалов?

420. Составить уравнение реакций, протекающих при контакте силикатного стекла с плавиковой кислотой. Объясните причину появления матовости стекла.

421. Составить уравнения реакций, протекающих при кипячении растворов щелочи в емкостях из силикатного стекла. Как называется этот процесс?

422. Укажите состав воздушной извести. Составьте уравнения реакций получения, гашения и твердения воздушной извести, указав основные продукты.

423. Укажите состав магнезиального вяжущего (цемент Сореля). Составьте уравнение реакции, протекающей при его затворении. Какому эмпирическому составу химического соединения соответствует продукт.

424. Составить уравнение реакции, протекающей при схватывании и твердении строительного гипса. Объясните, почему он относится к быстро схватывающимся вяжущим.

425. Какие вещества называются вяжущими? Приведите их классификацию.

426. Какая известь называется воздушной? Приведите её качественный и количественный состав. Напишите уравнения реакций её получения, гашения.

427. Приведите минералогический состав клинкера портландцемента. Какие добавки замедляют схватывание и твердение цемента. Почему?

428. Приведите качественный и количественный состав портландцементного клинкера. Введение каких добавок ускоряет схватывание и твердение цемента. Почему?

429.Что такое гидравлические добавки к цементам? Какие гидравлические добавки вам известны?

430. Какие гипсовые вяжущие вам известны? Составьте уравнения реакций получения и твердения строительного гипса.

ТЕМА: Химия высокомолекулярных соединений

Высокомолекулярные соединения (ВМС) — это химические вещества с большой молекулярной массой и обладающие особыми свойствами. Химия ВМС изучает вещества, молекулы которых состоят из огромного числа атомов, соединенных между собой обычными ковалентными связями. Такие молекулы называются макромолекулами; например, макромолекулы полиэтилена [С₂Н₄]_n, целлюлозы [С₆Н₁₀0₅]_n, натурального каучука [С₅Н₈]_n, полихлорвинила [С₂Н₃С1]_n и др.

Высокомолекулярные соединения часто называют просто полимерами (от греч. ро1у — много, meros— часть).

Число элементарных звеньев в макромолекуле (n), является одной из главных характеристик полимера и называется степенью полимеризации (Р) полимера. Между этой величиной и молекулярной массой полимера имеется следующее соотношение: Р = М/т, где т — молекулярная масса элементарного звена. Отсюда молекулярная масса полимера равна M = Рm. Полимеры с высокой степенью полимеризации называются высокополимерами, а с небольшой — олигомерами.

Молекулярная масса полимеров — совершенно новое понятие. Если для обычных соединений молекулярная масса — величина постоянная, которая строго характеризует индивидуальность химического вещества, то для полимерных соединений молекулярная масса — величина среднестатистическая. Это связано с тем, что полимерные соединения обычно состоят из смеси макромолекул, имеющих различные размеры и массу, — полимергомологов. Поэтому для полимеров пользуются понятием средней молекулярной массы. Однако при одинаковой средней молекулярной массе образцы полимера могут отличаться по соотношению имеющихся в них различных полимергомологов. Для количественной оценки такого соотношения используют понятие степени полидисперсности, или молекулярно-массового распределения.

Классификация ВМС.

По методам получения все высокомолекулярные соединения можно разделить на три группы: природные (например, белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, натуральный каучук), синтетические (полиэтилен, поливинилхлорид и др.) и искусственные, которые получены путем химической модификации природных полимеров (эфиры целлюлозы).

По химическому составу основной макромолекулярной цепи высокомолекулярные соединения делятся на два больших класса: гомоцепные, цепи которых построены из одинаковых атомов, и гетероцепные, макромолекулярная цепь которых содержит атомы различных элементов. Среди гомоцепных высокомолекулярных соединений наиболее важны те, макромолекулярные цепи которых состоят только из атомов углерода. Такие высокомолекулярные соединения называются карбоцепными.

Схема 1. Примеры карбоцепных полимеров.

Гетероцепные полимеры можно разделить на две группы. В первую группу входят полимеры, содержащие в основной цепи, как атомы углерода, так и атомы других элементов, например:

Вторая группа включает гетероцепные полимеры с главной неорганической цепью и органическими боковыми группами:

Большое значение имеют высокомолекулярные соединения с сопряженной системой кратных связей, например:

Номенклатура ВМС.

Названия карбоцепных полимеров составляются из названий исходного мономера и приставкиполи-. Гетероцепные полимеры называются по названию класса соединений с приставкой поли-, например полиэфиры, полиуретаны и т. д.

Магнезиальный цемент: состав и области применения

Магнезитовый цемент – мелкодисперсный порошок, активной частью которого является оксид магния. Одна из его особенностей – необходимость использования специального затворителя – водного раствора магниевых солей. Характеристики этого вяжущего во многом зависят от точности дозировки компонентов и соблюдения правил его применения. Магниевый цемент является достойной альтернативой традиционному портландцементу в сухих строительных смесях, штукатурных растворах, при заливке полов в производственных помещениях, изготовлении теплоизоляторов, стекломагниевых листов.

Состав магнезиального цемента – основные компоненты

Сырьевая смесь состоит из дробленых карбонатных пород доломита и магнезита. Ее спекают при температуре +800 °C, а затем измельчают до состояния мелкодисперсного порошка.

Для затворения смеси используют водный раствор хлорида магния, реже – его сульфида. Затворение такого вяжущего водой приводит к медленному твердению материала и низкой прочности. Повышение содержания сульфида магния улучшает водонепроницаемость готового продукта, но ухудшает его прочностные характеристики. Сульфид магния стоит дороже хлорида магния. При производстве магнезиального цемента важно найти оптимальное соотношение между компонентами затворителей, чтобы получить не слишком дорогое вяжущее с хорошими конструкционными характеристиками.

Затворенная магнезиальная смесь представляет собой быстро твердеющий белый вязкий продукт. Отвердевшие растворы и смеси, приготовленные на базе магнезиального цемента, уже на ранней стадии отличаются хорошей прочностью на изгиб, сжатием и растяжением.

Свойства магнезиального цемента – плюсы и минусы

Достаточно широкое применение этого вида вяжущего обеспечивают следующие положительные свойства твердевших смесей и растворов на его основе:

Быстрое схватывание и твердение. Скорость этих процессов зависит от соотношения компонентов. За сутки материал может набрать 30-50 % марочной прочности.
Хорошая совместимость со многими органическими и неорганическими заполнителями.
Прекрасная адгезия к различным поверхностям.

Для бетона, созданного на основе магнезиального цемента, характерны:

механическая и ударная прочность;
высокая устойчивость к воздействию органических растворителей, щелочных сред, солей;
хорошие теплоизоляционные характеристики;
огнестойкость;
высокая износостойкость;
экологическая безопасность – токсичные выделения отсутствуют.

Применение магнезитового цемента ограничивают его отрицательные свойства. Прежде всего, это невысокая устойчивость к воздействию воды. Поэтому вяжущее не используют для эксплуатации в местах с повышенной влажностью. Из-за этого недостатка магнезиальный цемент длительное время считался неактуальным для применения в строительстве. Но открытие новых месторождений сырьевых компонентов и развитие рынка полимерных добавок дали толчок к расширению производства магнезитового цемента. Защита от влаги обеспечивается введением особых присадок или гидроизоляционной обработкой уже готовых конструкций.

Области применения магнезиальных цементов

Основное направление использования магнезитового цемента – устройство бесшовных монолитных полов, в том числе в помещениях производственного и общественного назначения. Они беспыльны, устойчивы к истиранию, пожаробезопасны, долговечны. Современные магнезиальные полы отличаются влагостойкостью благодаря пропитке их поверхности гидрофобизирующими полимерами.

В отличие от полов, созданных на основе портландцемента, магнезиальные полы устойчивы к образованию трещин, сколов и более долговечны.

Магнезитовый цемент используют для заливки мозаичных полов – ярких, оригинальных, с уникальными узорами. В качестве заполнителей в этих случаях используются кусочки гранита, мраморная и кварцевая крошка. В состав добавляют красящий пигмент.

Искусственный камень, получаемый на основе этого вяжущего, хорошо полируется, поэтому материал широко востребован для изготовления малых архитектурных форм, подоконников, декоративных элементов интерьера.

Магнезиальный цемент: состав, свойства, области применения

Материал представляет из себя вид неорганического вещества. Применяется в устройстве полов, ступеней, создания стекломагниевых листов и декоративных элементов. Впервые материал стали применять в строительстве еще в конце прошлого тысячелетия для изготовления ксилолитовых полов, облицовочных плиток и небольших архитектурных сооружений.

Особенности материала

Интерес к магнезиальному цементу то возрастал, то на время угасал. Это было связано с недостатком информации о веществе. Главное достоинство материала — высокие экологические характеристики, в том числе защита от электромагнитных излучений, электростатических воздействий, искробезопасность и негорючесть.

Само по себе вещество и материалы из него обладают высокой прочностью, приближенной к натуральным природным материалам. Но, в отличие от последних, магнезиальное вяжущее обладает высокой прочностью на растяжение и изгиб (до 20 мПа). Этому свойству способствуют волокна оксихлорида магния, которые кристаллизуются в твердом цементе. Кроме того, магниевые волокна выполняют армирующую функцию.

По сравнению с другими вяжущими, магнезиальная субстанция обладает очень высокой адгезией к минеральным и органическим веществам. Высокая плотность, низкая щелочность, а также присутствие в составе минерала бишофита, обеспечивают защиту от гниения в цементе органических заполнителей. Благодаря этому свойству, изделия из магнезиального вяжущего обладают высокой стойкостью к плесени и грибку. Смесь образует плотный материал без пор, характеризующийся износостойкостью, водонепроницаемостью, масло — и бензостойкостью.

Максимальную прочность смеси и бетон набирают быстро: за 24 часа показатель достигает 30-50% от максимума, а в течение недели — 60-90%.

Магнезиальные полы

Магнезиальные полы – полы, выполненные из магнезиального бетона.

Основное назначение магнезиального бетона – устройство «тонких» стяжек, толщиной 20-50 мм. Магнезиальный пол обычно выполняются в виде мозаичных полов, то есть поверхность шлифуется до появления «рисунка» наполнителя и покрывается защитной пропиткой. Магнезиальные полы имеют высокую прочность М400-М700.

Основной недостаток магнезиальных полов – ограниченная стойкость к воде. Под воздействием воды магнезиальные полы теряют прочность и разрушаются.

Мы предлагаем альтернативу магнезиальным полам – полимерцементные полы.

Полимерцементные полы имеют полную стойкость к воздействию воды, прочность в зависимости от наполнителя (доломит, мрамор, гранит и т.д.) М500-М1000 и более, укладываются такими же толщинами, как магнезиальные бетонные полы.

Одним словом, полимерцементные полы имеют все достоинства магнезиальных полов и полностью избавлены от недостатков магнезиального пола.

Полимерцементные полы на 20-50% дешевле, чем магнезиальные полы.

Подробнее узнать о полимерцементных полах, о характеристиках полимерцементного бетона и магнезиального бетона Вы можете на странице: полимерцементные полы.

Что такое магнезиальные полы?

Бетонный магнезиальный пол, по сути по своей, тот же самый всем известный «дедовский» мозаичный бетонный пол.

Состав бетона для мозаичного бетонного пола (на цементе):

Цемент и крупный заполнитель, не содержащий известняка (мрамор, гранит и т. д.).
Затворитель вода.

Состав бетона для магнезиального мозаичного бетонного пола:

Магнезит (взамен цемента);
Кварцевый песок и крупный заполнитель, не содержащий известняка (мрамор, гранит и т.д.)

И еще одно отличие от цементного мозаичного бетона – затворитель. Используется соляной раствор — вода, насыщенная до определенной плотности, хлоридом магния.

Что дают все эти новшества?

При смешивании всех этих компонентов в нужных пропорциях бетонная смесь получается пластичной – легко укладываемой, в отличие от обыкновенного бетона на цементной основе, быстро застывает (3-5 часов), быстро набирает рабочую марочную прочность (72 часа). Возможность укладки бетонной смеси толщиной от 15 мм. Марочная прочность бетона при этом, без обработки ее полимерными материалами, соответствует М350 как минимум. Пластичность смеси и сравнительно небольшая усадка позволяет укладывать его без нарезки деформационно- усадочных швов. Все эти факторы сокращают сроки производства работ и дают возможность очень быстро сдавать полы в эксплуатацию. Кроме этого, магнезиальные полы, когда новые, после обработки их полимерными материалами, имеют очень привлекательный внешний вид. Его стоимость, если сравнивать с бетонным мозаичным полом, чуть выше. Но все эти преимущества говорят сами за себя и лишние 100-150 руб. заплатить не жалко. Только бы было качественно и надолго.

Что же еще нужно при выборе полов?

Но не многие знают, что магнезиальный пол очень боится влаги. Чтобы хоть как то защитить его от этого воздействия, после его шлифовки, продавцы его запечатывают полимером. Но как показала практика, этого не достаточно. Влага может проникнуть в местах примыкания к стенам, колонам, любым другим несущим конструкциям, в конце концов гидроизоляция бетонного основания сделана не совсем качественно, что происходит очень часто. А если работы ведутся ниже уровня земли – подвальное помещение, паркинг, то с такими магнезиальными полами придется помучиться. Капиллярный подсос воды не виден глазу на простом бетоне, но очень заметен на магнезиальном полу. Он начинает вздуваться и разрушаться. Остановить эти разрушения практически не возможно. Магнезиальный бетон, за сравнительно короткий срок может превратиться в груду мусора, причем стоит поправить в одном месте, как в метре начинает происходить то же самое. Остановить такие разрушения магнезиального пола, можно только заменив покрытие, а это зачастую, после окончания строительства сделать сложно.

Вывод: плохой пол.

Общие характеристики

Магнезиальный цемент придает изделию высокую прочность наряду со стойкостью к агрессивным средам. Маркировка материала — 500 и выше.

Раствор изготавливается не с применением воды, как с традиционным цементом, а с помощью специального водного раствора солей магния. Его называют затворителем. Этот факт позволяет магнезиальному цементу добиться максимальной твердости за короткий промежуток времени.

Характеристики у него следующие:

стойкость к воздействию масел, солей, щелочей, органических растворителей;
пожарная безопасность;
низкая теплопроводность;
долгосрочность и износостойкость;
прочность при изгибе и сжатии во время затвердевания;
высокие показатели сцепления с органическими и неорганическими затворителями;
бактерицидные свойства.

Из недостатков материала:

низкая водостойкость;
неустойчивость к коррозии.

Еще одним серьезным недостатком, усложняющим использование магнезиального цемента, является невозможность транспортировки: создавать вяжущее возможно только в том месте, где будет воссоздана постройка, объект или изделие. Иначе вещество быстро затвердеет, не будет доступно для деформаций.

Подводя итог, можно сказать, что достоинства магнезиального цемента превышают его недостатки при соблюдении всех условий и дозировок создания смеси.

Вы используете магнезиальный цемент в строительстве?

Состав

Оксид магния. Данное вещество получается из магнезита MgCO3 или доломита в результате прокаливания при высокой температуре. После этого процесса его промалывают. В зависимости от вида используемого сырья и предназначения вещества применяется каустический магнезит или каустический доломит.
Хлорид магния выступает в роли затворителя.
Сульфат магния также применяется в качестве затворителя. Он увеличивает водостойкость цемента, уменьшая при этом показатели прочности.

Производство цемента претерпевает несколько этапов. Оксид магния прокаливают до 804 градусов Цельсия и смешивают с 30% раствором хлорида магния в соотношении 2:1. В результате образуется структурное образование из атомов магния, скрепленных друг с другом гидроксильными группами, молекулами воды и ионами хлора. В течение нескольких часов смесь превращается в прочную, твердую, белую, легко полирующуюся массу.

При этом состав вяжущего не является равномерным. В ряде исследований было установлено, что отдельные участки содержат большую концентрацию оксида магния, а другие — магнезиальное вяжущее. Остальные минеральные составляющие присутствуют в количестве не более 10%. От чего это зависит? В первую очередь, от условий производства вещества, а также от скорости затвердевания. Поэтому во время производства состава должны соблюдаться достаточно жесткие рамки в соотношении между затворителем и магнезитом (или доломитом).

Гидравлическое вяжущее на основе магнезиального цемента.

Состав магнезиального цемента, или цемента Сореля, со времени своего создания и до настоящего времени не претерпел существенных изменений. Объясняется это необходимостью соблюдения достаточно жесткого соотношения в его составе между каустическим магнезитом и затворителем. При затворении водным раствором хлорида магния состав содержит 62–67 % MgO и 33–38 % MgCl2·6H2O, а при затворении раствором сульфата магния состав содержит 80–84 % MgO и 16–20 % MgSO4. При отклонении от этих соотношений прочность изделий падает. Другие известные составы магнезиальных цементов, как правило, содержат различные виды наполнителей (диопсид, серпентинит, тремолит и др.) при сохранении постоянства соотношения между MgO и солью.

Магнезиальные цементы относятся к группе воздушных вяжущих веществ, и основными их недостатками являются низкая водостойкость, оцениваемая коэффициентом водостойкости в пределах 0,1–0,3 и необходимостью использования свежеобожженного магнезита для получения цементного камня с прочностью 30–50 МПа в возрасте 28 суток при воздушном твердении при относительной влажности воздуха менее 60 %. Кроме того, каустический магнезит должен содержать не менее 85 % MgO.

Низкая водостойкость изделий из магнезиального цемента объясняется присутствием в конечных продуктах гидратации вяжущего тригидроксихлоридов (3Mg(OH)2·MgCl2·7H2O) или тригидроксисульфатов (3Mg(OH)2·MgSO4·8H2O) магния, которые способны растворяться в воде. Поэтому закономерно возникает вопрос о возможности использования затворителя, который был бы активен по отношению к MgO и образовывал бы продукты гидратации, не растворимые в воде и обеспечивающие формирование структуры изделий с прочностью, не уступающей прочности изделий из классического магнезиального цемента.

Ответ на поставленный вопрос нами найден и решается он при использовании в качестве жидкости затворения водного раствора бикарбоната магния Mg(HCO3)2 при следующем соотношении: каустический магнезит — 60–75 %, водный раствор Mg(HCO3)2 — 25–40 %.

При взаимодействии каустического магнезита с водным раствором Mg(HCO3)2 вначале протекает реакция гидратации:

MgO + H2O -> Mg(OH)2. (1)

Образовавшийся гидрооксид магния далее взаимодействует с бикарбонатом магния по реакции:

Mg(OH)2 + Mg(HCO3)2 + 2H2O -> MgCO3·Mg(OH)2·3H2O + CO2 , (2) с образованием гидрата гидроксокарбоната магния и диоксида углерода, который, вступая во взаимодействие с избытком гидрооксида магния, образует вторичный бикарбонат магния:

Mg(OH)2 + 2CO2 -> Mg(HCO3)2. (3)

Вторичный бикарбонат магния вновь взаимодействует с гидрооксидом магния по реакции (2) с образованием новой порции гидрата гидроксокарбоната магния, который вместе с гидрооксидом магния образует первичные продукты гидратации магнезиального цемента, обеспечивающих его твердение в процессе перекристаллизации первичных коллоидных продуктов в кристаллическое состояние.

Таким образом, в результате последовательного и циклического протекания реакций (1, 2, 3) в цементном камне образуются две основные кристаллические фазы — гидрооксид магния и гидрат гидроксо-карбоната магния, количественное соотношение между которыми предопределяется содержанием бикарбоната магния в жидкости затворения. Отсутствие растворимых соединений в цементном камне из такого вяжущего [2] предопределяет его повышенную водостойкость с коэффициентом водостойкости 1,1–1,4, и такой цементный камень твердеет с увеличением прочности не только в воздушной среде с относительной влажностью более 75 %, но и в воде после предварительного твердения на воздухе в течение 3–7 суток.

Существенным преимуществом такого вяжущего является возможность использования лежалого каустического магнезита с содержанием активного оксида магния более 40 %. Порошок лежалого магнезита может содержать в своем составе, кроме MgO, также Mg(OH)2 и MgCO3, образующиеся при взаимодействии MgO с влагой и углекислотой воздуха. Примеси Mg(OH)2 и MgCO3 не снижают активности взаимодействия порошка лежалого магнезита с раствором бикарбоната магния, так как взаимодействие Mg(OH)2 с Mg(HCO3)2 протекает по реакции (2, 3), а MgCO3 взаимодействует с диоксидом углерода, образующимся при протекании реакции (2), по реакции: MgCO3 + 2CO2 + H2O -> Mg(HCO3)2. (4)

И далее получаемый бикарбонат магния взаимодействует с Mg(OH)2 по реакции (2).

При экспериментальной проверке вяжущего использовались свежеобожженный каустический магнезит с содержанием активного MgO — 88 % (магнезит-1), лежалый магнезит с содержанием MgO — 53,9 %, Mg(ОН)2 — 34,1 % (магнезит-2) и лежалый магнезит с содержанием MgO — 38,7 %, Mg(ОН)2 — 4,03 % и MgCO3 — 21,0 % (магнезит-3). Удельная поверхность магнезитовых порошков составляла 350 м2/кг, остаток на сите № 008 — 9,2 %.

Водный раствор бикарбоната магния готовится путем растворения в течение 10 мин магнезита-3 в воде при давлении углекислого газа в автоклаве 0,5–1,0 МПа.

В водной суспензии магнезита-3 при контакте с углекислым газом протекают реакции:

MgO + H2O -> Mg(OH)2. (5)

Mg(OH)2 + 2CO2 -> Mg(HCO3)2. (6)

MgCO3 + 2CO2 + H2O -> Mg(HCO3)2.

После обработки в автоклаве с мешалкой (5–10 мин) водный раствор содержал 35–40 г/л Mg(HCO3)2 в пересчете на безводное вещество. Следует отметить, что максимальная растворимость в воде водного бикарбоната магния Mg(HCO3)2·2Н2О составляет 19 г/100 г воды при 0 °С и 34,5 г/100 г воды при 100 °С.

При изготовлении образцов к исходному магнезиту приливали раствор Mg(HCO3)2 в ранее указанном количестве до получения пластичного теста нормальной густоты, из которого формовали образцы размером 2 Ч 2 Ч 2 см. После суточного твердения на воздухе образцы извлекались из форм и после 3-суточного твердения в воздушной среде, часть образцов помещалась в воду, часть образцов помещалась в эксикатор над водой, а часть образцов продолжала твердеть на воздухе. Через 28 суток твердения у образцов определялся предел прочности при сжатии. Результаты определений представлены в таблице.

Таблица №1. Результаты определений прочности и водостойкости образцов.

Коэффициент водостойкости определялся по отношению прочности при сжатии образцов, твердевших в воде, к прочности образцов, твердевших на воздухе. В этой же таблице представлены результаты определений прочности и водостойкости образцов, полученных затворением магнезита-1 раствором MgCl2.

Анализ данных табл. 1 показывает, что затворение каустического магнезита водным раствором бикарбоната магния позволяет получать изделия на основе магнезиального вяжущего с прочностью, не уступающей прочности изделий, изготовленных из классического вяжущего. Высокая водостойкость изделий, изготовленных из вяжущего экспериментальных составов, обусловлена принципиально новым составом малорастворимых продуктов гидратации, образующихся при твердении как в воздушной, так и в водной среде.

Таким образом, использование принципиально новой жидкости затворения позволяет перевести магнезиальные вяжущие вещества из группы воздушных вяжущих в группу гидравлических вяжущих веществ, которые, как и портландцемент, найдут широкое применение при производстве различных строительных изделий.

Цемент М400: технические характеристики, стоимость

Для повышения водостойкости производится гидрофобизация смеси полиорганосилоксаном. Красителями для магнезиального вяжущего служат те же минеральные пигменты, что и для окрашивания портландцемента, за исключением ультрамарина.

Магнезиальная штукатурка отличается эластичностью, высокой сопротивляемостью истирающим усилиям и хорошей способностью к полировке.

Свойство магнезиального цемента связывать органический заполнитель может быть использовано в производстве теплых штукатурок.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цвет штукатурки может быть от белого или светлокремового до темных колеров. Каустический магнезит по светлоте приближается к белому портландцементу и хорошо окрашивается минеральными пигментами. Магнезиальная штукатурка быстро схватывается и быстро твердеет при очень незначительной отдаче воды. В дальнейшем магнезиальный цемент начал изготавливаться путем смешивания магнезиально вяжущего вещества каустического магнезита или доломита с водным раствором хлорида или сульфата магния.

Производство цемента. Особенности технологических процессов

В производстве цемента применяют три основных вида:

мокрый;
сухой;
комбинированный.

Мокрый способ производства

Основан на приготовлении исходного сырья посредством измельчения компонентов в воде.

Этапы:

Природные минералы

подогрева и сушки,

Сухой способ производства

Наиболее выгодный с экономической точки зрения способ. Отличие от «мокрого» способа производства – на всех стадиях обработки материалы находятся в сухом виде.

Этапы:

Исходное сырьё, — известняк, мел, глина, уголь проходят стадию дробления на дробильных аппаратах.
Далее, следует стадия сушки в сушильном барабане.
Компоненты подвергаются измельчению и смешиванию с последующим увлажнением.
Полученная смесь проходит стадию грануляции.
Гранулированный продукт обжигается в шахтной механизированной печи.
Клинкерная смесь отгружается на склад, где происходит измельчение и смешивание с дополнительными компонентами.

Комбинированный способ производства

Исходное сырьё превращают в шлам мокрым способом.
Удаление влаги до уровня 16…18% осуществляют посредством специальных фильтров.
Осушенный продукт подвергают обжигу.

Подвид комбинированного способа предполагает подготовку исходного сырья для обжига сухим способом. Перед стадией обжига добавляется вода до уровня 10…14%, при этом размер гранул не должен превышать 14…15 мм.

Среди всех способов наибольшее распространение получил сухой вид производства. Это связано с применяемым оборудованием, качеством получаемого конечного продукта, более высокой производительностью, что в конечном итоге приводит к снижению себестоимости и, соответственно, высокому экономическому эффекту от сухого вида производства.

Виды цемента

Цемент подразделяется на виды в зависимости от исходного состава:

Портландцемент. В основном состоит из алита — химического вещества на основе силикатов кальция. Один из самых применяемых в гражданском и промышленном строительстве.
Глинозёмистый цемент. В его составе доминируют вещества на основе соединений алюминия, кальция и оксидов кремния. Отличается быстротой схватывания.
Магнезиальный цемент. Преобладает фаза на основе магнезита (соединений веществ, в состав которых входит магний). Обладает отличной адгезией к древесине, имеет высокую прочность и быстроту схватывания. Область применения, — изготовление стекломагниевых плит.
Смешанные цементы, — представляют собой композицию разных цементов с дополнительными добавками, придающими различные характеристики веществу.

Отрывок, характеризующий Магнезиальный цемент

С конца 1811 го года началось усиленное вооружение и сосредоточение сил Западной Европы, и в 1812 году силы эти – миллионы людей (считая тех, которые перевозили и кормили армию) двинулись с Запада на Восток, к границам России, к которым точно так же с 1811 го года стягивались силы России. 12 июня силы Западной Европы перешли границы России, и началась война, то есть совершилось противное человеческому разуму и всей человеческой природе событие. Миллионы людей совершали друг, против друга такое бесчисленное количество злодеяний, обманов, измен, воровства, подделок и выпуска фальшивых ассигнаций, грабежей, поджогов и убийств, которого в целые века не соберет летопись всех судов мира и на которые, в этот период времени, люди, совершавшие их, не смотрели как на преступления. Что произвело это необычайное событие? Какие были причины его? Историки с наивной уверенностью говорят, что причинами этого события были обида, нанесенная герцогу Ольденбургскому, несоблюдение континентальной системы, властолюбие Наполеона, твердость Александра, ошибки дипломатов и т. п. Следовательно, стоило только Меттерниху, Румянцеву или Талейрану, между выходом и раутом, хорошенько постараться и написать поискуснее бумажку или Наполеону написать к Александру: Monsieur mon frere, je consens a rendre le duche au duc d’Oldenbourg, [Государь брат мой, я соглашаюсь возвратить герцогство Ольденбургскому герцогу.] – и войны бы не было.

Применение

Магнезиальный цемент не рекомендуется применять в местах с повышенной влажностью, во водосодержащем грунте, на местности с высоким уровнем грунтовых вод. В этих случаях вещество не обеспечит нужную герметичность, а постройка быстро придет в негодность. При использовании этого материала для обустройства пола, его необходимо хорошо защитить от влажности, особенно со стороны стен.

Хорошие эксплуатационные свойства состава позволяют применять его для устройства бесшовного монолитного пола. При этом будущее сооружение будет отличаться беспыльностью, долгосрочностью без потери качественных характеристик, хорошо поддается циклеванию и обработке мастикой. Магнезиальный пол не горюч, экологичен и долговечен.

Полы из этого материала пришли на смену традиционным бетонным покрытиям. Последние перестали удовлетворять современным требованиям к эксплуатационным свойствам: они относительно быстро приходят в негодность и покрываются трещинами. Кроме этого, в процессе гидратации кристаллические и коллоидные образования постепенно подсыхают и сжимаются, из-за чего происходит усадка пола из бетона на основе портландцемента.

Камень, который получается в результате полировки, на протяжении долгого времени пользуется интересом у скульпторов и архитекторов. Изделия из такого цемента применяются для создания малых архитектурных форм, элементов декора для интерьера.

На основе магнезиального бетона часто выполняют мозаичные полы, отличающиеся обилием красок и неординарных дизайнерских решений с необыкновенными узорами.

Современные технологии строительства позволяют изготавливать из магнезиальной смеси материалы для стен, конструкционные брусья, лестницы, пено — и газомагнезиальные блоки, подоконники.

Таким образом, магнезиальный цемент является довольно востребованным веществом в строительстве, если обладает всеми необходимыми эксплуатационными свойствами. Для получения качественного материала необходимо строго соблюдать все требования условий производства, дозировки составляющих и области применения.

Общие характеристики

Характеристики у него следующие:

стойкость к воздействию масел, солей, щелочей, органических растворителей;
пожарная безопасность;
низкая теплопроводность;
долгосрочность и износостойкость;
прочность при изгибе и сжатии во время затвердевания;
высокие показатели сцепления с органическими и неорганическими затворителями;
бактерицидные свойства.

Из недостатков материала: