CC BY
5СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ МАГНЕЗИАЛЬНОГО КАМНЯ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОАКТИВНОГО МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО
И.Г. Сутула, А.М. Маноха, Е.Н. Гущина
Рассмотрены свойства магнезиальных вяжущих веществ, полученных на основе бруси-та Кульдурского месторождения.
Ключевые слова: брусит, магнезиальные вяжущие вещества
ВВЕДЕНИЕ
Магнезиальные вяжущие вещества получают из магнийсодержащих горных пород (магнезита, доломита, брусита и др.), путем обжига при соответствующих температурах. В настоящее время, несмотря на огромные запасы сырья, в России магнезиальные вяжущие вещества практически не производятся, а на строительный рынок поставляется отход производства огнеупоров - пыль с электрофильтров печей обжига магнезита.
Уникальным магнезиальным сырьем является брусит. Из всех видов высокомагнезиальных пород бруситовая содержит максимальное количество МдО (до 69 %). В нашей стране разрабатывается Кульдурское месторождение, которое занимает второе место по объему запасов и качеству продукции в мире. Брусит Кульдурского месторождения, с минимальным количеством примесей - первого и второго сортов, использует в основном огнеупорная промышленность. Третий сорт, как непригодный для производства огнеупоров, накапливается в специальных отвалах.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Бруситовая порода отличается от других магнезиальных аналогов тем, что для получения магнезиальных вяжущих достаточно температуры обжига 420 °С, что подтверждается данными дифференциально-термического анализа (рисунок 1).
При такой температуре обжига, в результате реакции дегидратации образуются активный оксид магния. При взаимодействии с водой или растворами солей (МдС12 или МдЭО4) полученное магнезиальное вяжущее характеризуется короткими сроками схватывания, а получаемый магнезиальный камень покрывается сквозными трещинами, одной из причин появления которых, является разогрев магнезиального теста в процессе гидратации и твердения до температур 70-100 °С.
Рисунок 1. Дериватограмма брусита
Ряд ученых [1], столкнувшихся с данным фактом, рекомендуют проводить обжиг брусита при более высоких температурах (1100 °С). При таком высокотемпературном обжиге, активность получаемого вяжущего значительно снижается за счет укрупнения кристаллов оксида магния. Предлагаемый путь является малоэффективным, так как он связан со значительным увеличением энергозатрат на обжиг.
В ходе исследования нами было получено вяжущее путем обжига бруситовой породы при температуре 450 °С. Обжиг проводили в течение 2-х часов в муфельной печи с последующим помолом в шаровой мельнице до остатка на сите 008 не более 15 %. Для исключения трещинообразования магнезиального камня, полученного из такого вяжущего, были предложены следующие способы:
1. Обжиг брусита при температуре 350400 0С;
2. Увеличение водо-твёрдого отношения при получении магнезиального теста;
3. Введение в каустический брусит молотых сырых минералов и других добавок.
СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ МАГНЕЗИАЛЬНОГО КАМНЯ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОАКТИВНОГО МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО
от массы вяжущего. При этом магнезиальный камень достигал прочности при сжатии 39,949,63 МПа (таблица 1).
Введение в состав высокоактивного вяжущего добавок в количестве менее 50 % не исключает трещинообразование, при этом в процессе гидратации и твердения происходит разогрев материала, образуются сквозные трещины. При количестве вводимой добавки от 60 до 70 % возможно появление поверхностных трещин. Содержание минеральных добавок в количестве 80 % и более от массы вяжущего, позволяет увеличить время схватывания, исключает трещинообразование. Несмотря на достаточно большое количество вводимой добавки, получаемый магнезиальный камень имеет высокую прочность при сжатии и отличается высокой скоростью ее набора.
На основе смесей каустического брусита со строительным гипсом могут быть получены гипсомагнезиальные вяжущие вещества. При оптимальном соотношении гипса и высокоактивного магнезиального вяжущего, возможно получение гипсомагнезиального камня, с прочностью при сжатии до 48,11 МПа (таблица 2). Гипсомагнезиальные вяжущие вещества характеризуются более медленным схватыванием по сравнению со строительным гипсом.
Таблица 1
Зависимость прочности при сжатии магнезиального камня на основе смешанных магнезиальных вяжущих от вида и количества добавки (затворитель 20 % раствор МдС12)
Добавка Количество вводимой добавки, % масс.
10 20 30 40 50 60 70 80 90
МПа № 1 21,81 25,65 28,41 32,50 36,25 36,50 36,75 39,90 19,90
№ 2 22,10 25,75 27,13 39,38 41,60 44,66 45,95 49,63 26,90
Примечание Сквозные трещины Трещины на поверхности Трещин нет
Таблица 2
Свойства гипсомагнезиального камня на основе высокоактивного магнезиального вяжущего с добавкой строительного гипса (затворитель 20 % раствор МдС12)
Состав вяжущ его, % масс. Предел прочности при сжатии, (Рсж ), МПа Примечания
Каустический брусит Гипс строительный
100 0 17,50 Сквозные трещины
90 10 21,60 То же
80 20 22,39 То же
70 30 29,41 То же
60 40 31,50 Поверхностные трещины
50 50 37,00 Трещин нет
40 60 46,68 То же
30 70 48,11 То же
20 80 40,14 То же
10 90 22,50 То же
0 100 6,90 То же
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Было установлено, что снижение температуры или сокращение времени обжига бру-сита ведет к снижению количества активного оксида магния в составе получаемого вяжущего, вследствие неполного разложения гид-роксида магния, а положительный эффект достигается при неполном обжиге брусита (до потери массы 10-15 %). Магнезиальный камень, изготовленный из каустического бру-сита, содержащего не более 40 % активного МдО от массы вяжущего, имел предел прочности при сжатии 25-30 МПа и не растрескивался в процессе твердения.
При использовании вяжущего содержащего большее количество высокоактивного оксида магния исключить трещинообразова-ние можно при увеличении водо-твёрдого отношения до 200 %. Полученный, таким образом, магнезиальный камень имел среднюю плотность 1200 кг/м3 и прочность при сжатии до 15 МПа.
Кроме того, высокая активность оксида магния, полученного при низкотемпературном обжиге брусита (400-450 0С), может быть эффективно использована путем получения на его основе смешанных магнезиальных вяжущих, содержащих различные минеральные добавки, в виде молотых горных пород и др. Добавки вводились в количестве до 80-90 %
СУТУЛА И.Г., МАНОХА А.М., ГУЩИНА Е.Н.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, на основе высокоактивного каустического брусита, могут быть получены эффективные смешанные магнезиальные вяжущие вещества. Снижение расхода тепловой энергии при низкотемпературном обжиге брусита, а также введение минеральных добавок позволяют снизить стоимость получаемых смешанных магнезиальных вяжущих веществ.
Предложенные составы могут быть использованы для получения литых смесей для
изготовления отделочных материалов, для устройства монолитных конструкций и полов, а также при производстве сухих смесей, предназначенных для проведения внутренней отделки зданий и сооружений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Т.Н. Черных, Л.Я. Крамар, Б.Я. Трофимов // Строительные материалы. - 200б. - №1. - С. - 5253.
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ КАУСТИЧЕСКОГО ДОЛОМИТА
А.М. Маноха, И.Г. Сутула
В статье приведены результаты исследований по применению каустического доломита, в качестве сырья для получения магнезиальных энергоэффективных строительных материалов.
Ключевые слова: доломит, обжиг, кирпич
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время большое внимание уделяется вопросам энергосбережения во всех отраслях жизнедеятельности человека. Не исключением является и производство строительных материалов.
Одним из направлений создания новых энергоэффективных отделочных и теплоизоляционных материалов с повышенными показателями строительно-технических свойств является применение для их получения магнезиальных вяжущих веществ. В последние годы интерес к этим вяжущим и материалам на их основе только растет. Это связано, не только с большим количеством достоинств магнезиальных вяжущих веществ: высокой механической прочностью при быстром ее нарастании в начальный период твердения, повышенными, по сравнению с другими вяжущими, показателями пределов прочности при изгибе, низкой теплопроводностью, но и вопросами экологичности полученных материалов, а также с их экономической эффективностью. Ситуация на современном рынке строительных материалов, высокие цены на портландцемент, энергоносители, всё это дало возможность руководителям строительных предприятий и фирм посмотреть на магнезиальные вяжущие вещества, как на пер-106
спективное сырье для производства строительных материалов различного назначения.
Сырьем для получения указанных вяжущих могут служить природные магнезиты (МдСО3), доломиты (МдС03СаС03) и бруси-ты, которые обжигают при соответствующих температурах.
В настоящее время на российском рынке основным магнезиальным вяжущим является порошок магнезитовый каустический марки ПМК-75, выпускаемый Комбинатом Магнезит (г. Сатка, Челябинская область), который представляет собой побочный продукт производства периклаза (пыль с электрофильтров печей обжига магнезита). Однако это вяжущее имеет ряд недостатков. При обжиге магнезита при температуре выше 1000 0С помимо основной реакции разложения карбоната магния
МдС03 МдО + С02 проходит так называемая реакция собирательной рекристаллизации оксида магния, вызывающая рост кристаллов (образуется, так называемый пережог). Впоследствии этого при твердении такого магнезиального цемента, может наблюдаться разрушение готовых изделий, из-за поздней гидратации пережженного оксида магния.
Менее широко используемым видом магнезиальных вяжущих веществ, в нашей ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 3 2010
