КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ХЛОРМАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО Российский патент 2010 года по МПК C04B28/30 C04B111/27 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении ксилолитовых и фибролитовых стеновых изделий, наливных полов, при производстве ячеистых и тяжелых бетонов, сухих строительных смесей, предназначенных для внутренней и наружной отделки зданий и сооружений (штукатурные, шпаклевочные, клеевые составы) и т.д.

Проблема получения изделий на основе магнезиального вяжущего с низкой гигроскопичностью и водопоглощением при одновременном обеспечении высокой прочности при сжатии и водостойкости является важной при использовании этих материалов в строительстве.

Известно, что получение магнезиального вяжущего повышенной водостойкости, достигающей 0,91 при обеспечении требуемой прочности до 50 МПа возможно путем направленного формирования структуры введением комплексных модифицирующих добавок. Такая композиция содержит следующие компоненты, мас.%: каустический магнезит - 15…30; активную минеральную добавку - молотый основной доменный гранулированный шлак - 1,0…3,5; раствор хлористого магния плотностью 1,18…1,26 г/см³ - 10…25; модифицирующая добавка гидросиликата магния 1,3…3,5; заполнитель остальное /Патент RU 2238251, кл. 7 С04В 28/30, 29.07.2002, «Композиция на основе магнезиального вяжущего», опублик. 20.10.2004. Бюл. №29/. Однако в данном изобретении не оговаривается проблема высокой гигроскопичности и не предлагаются пути ее снижения.

Получению магнезиальных изделий с низкой гигроскопичностью способствует введение тонкомолотых инертных добавок, например кварцевого песка или до 75% цемянки (тонкомолотого красного кирпича) /Килессо С.И., Иванова А.В. Пеномагнезит, его свойства и технология производства. М.: Изд. коммунального хозяйства РСФСР, 1974. - с.30/. Эти добавки в составе магнезиального вяжущего позволяют снизить гигроскопичность камня до 2,23%, но при этом водопоглощение камня повышается до 17…25% и снижается прочность при сжатии до 10…35 МПа против 50…60 МПа бездобавочного.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является магнезиальное вяжущее, включающее каустический магнезит 12,1…17,5%; бишофит 18... 27%, железистые огарки 12,1…17,5; жидкое стекло 4...8, модифицированное карбомидом 1…2, вода остальное /Авторское свидетельство SU 1560500, кл. С04В 9/00, 09.10.87, опубликовано 30.04.1990, бюл. №16/. Это вяжущее отличается высокой прочностью при сжатии - более 60 МПа. Но изделия на его основе имеют высокое водопоглощение (до 53,2%) и низкую водостойкость (коэффициент размягчения не более 0,51). В прототипе также не обсуждается вопрос о снижении гигроскопичности магнезиального материала.

Изобретение позволяет решить задачу снижения гигроскопичности и водопоглощения при обеспечении магнезиальному камню достаточно высоких показателей прочности и водостойкости. Это достигается тем, что композиция содержит магнезиальное вяжущее - 60…65%, хлорид магния 15…17%, добавку железной руды 3…10%, воду остальное.

От содержания магнезиального вяжущего в композиции зависит ее активность, прочность формирующегося камня, степень его уплотнения и другие свойства. При содержании вяжущего менее 60% прочность получаемого камня может снизиться, возможно также образование высолов из-за повышенного расхода затворителя, увеличение в композиции вяжущего свыше 65% приведет к недостатку затворителя, снижению пластичности смеси и привлечению дополнительных средств для ее уплотнения и невозможности получения материала с требуемыми свойствами.

Содержание хлорида магния должно быть в композиции в пределах 15…17%, при малом количестве хлорида магния в процессе гидратации вяжущего будет формироваться структура камня с преобладанием в ней гидроксида магния, что приведет к снижению его прочности и водостойкости. При расходах бишофита более 17% на поверхности изделий будут высолы. Введение в вяжущее добавки железной руды от 3 до 10% необходимо и достаточно для получения структуры магнезиального камня с низкой гигроскопичностью и высокими водостойкостью и прочностью при сжатии. Введение меньшего количества не обеспечивает требуемого снижения гигроскопичности и водопоглощения, а также не улучшает других характеристик. Использование добавки железной руды в количестве более 10% не эффективно, так как приводит к разрыхлению структуры камня, повышению его гигроскопичности и водопоглощения, снижению прочности и водостойкости.

Добавка железной руды в хлормагнезиальную смесь приводит к тому, что оксид трехвалентного железа в магнезиальном тесте подвергается гидролизу с образованием трехвалентных ионов железа, которые активно встраиваются в структуру образующихся гидратных фаз магнезиального камня и изменяют габитус новообразований, структуру камня и его гидростатический заряд, что и уменьшает гигроскопичность, водопоглощение, увеличивает прочность и водостойкость.

Для получения камня магнезиальное вяжущее затворяют раствором MgCl₂ с плотностью 1,20, 1,22 и 1,24 г/см³. В качестве добавки используют тонкомолотую железную руду с содержанием 60…70% трехвалентного оксида железа, остальную часть руды составляют двухвалентный оксид железа, магнезиоферрит, оксиды хрома и марганца.

Из композиции, включающей оксид магния (каустический магнезит) - 60…65%; хлорид магния - 15…17%; добавку железной руды - от 3 до 10% и воду, получали магнезиальное тесто, из которого изготовили образцы-балочки размером 4×4×16 см, твердевшие в нормальных условиях при W=70%, температуре 20+5°С, и изучали их свойства.

Результаты проведенных испытаний полученных образцов-балочек сведены в таблицу.

Из представленных данных следует, что прочность магнезиального камня с повышением плотности затворителя увеличивается. Так, при плотности 1,20 г/см³ и содержании добавки в пределах 3% прочность камня достигает 46,9 МПа. А при плотности затворителя от 1,22 до 1,24 г/см³ и содержании добавки от 3 до 10% прочность колеблется от 45,3 до 76,2 МПа. При этом хлормагнезиальный камень имеет наименьшую гигроскопичность - 0,74…1,73% при содержании добавки железной руды 3…10% и плотности затворителя 1,24 г/см³. Величина водопоглощения камня снижается с повышением плотности затворителя и содержанием добавки. Наименьшие значения водопоглощения имеет камень с плотностью водного раствора хлорида магния 1,24 г/см³ и содержанием добавки 3…6,5% и колеблется в пределах 3,4…3,53. При этом камень имеет максимальное значение водостойкости - 0,84 при плотности затворителя 1,22…1,24 г/см³ и содержании добавки 3%.

Содержание добавки более 10% в составе хлормагнезиального вяжущего приводит к снижению прочности и водостойкости камня, а также к повышению водопоглощения и гигроскопичности. Содержание добавки менее 3% влечет за собой значительное увеличение гигроскопичности и снижение водостойкости. Плотность затворится менее 1,20 г/см³ и более 1,24 г/см³ приводит к значительному повышению гигроскопичности. При плотности водного раствора хлорида магния выше 1,24 г/см³ на поверхности магнезиального камня появляются высолы.

Добавка железной руды активизирует гидратацию пережога, что исключает образование трещин в камне в процессе эксплуатации. В результате повышается надежность и долговечность изделий и конструкций. Это особенно важно при производстве легких стеновых материалов.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении стеновых изделий, наливных полов, стеновых блоков, при производстве легких ячеистых и тяжелых бетонов, сухих строительных смесей, предназначенных для внутренней и наружной отделки зданий и сооружений - штукатурные, шпаклевочные, клеевые составы и т.д. Технический результат - снижение гигроскопичности и водопоглощения изделий на основе магнезиального вяжущего, а также одновременное повышение водостойкости и прочности при сжатии. Композиция включает следующие компоненты, мас.%: магнезиальное вяжущее 60-65, хлорид магния 15-17, железная руда 3-10, вода - остальное. 1 табл.

Композиция на основе хлормагнезиального вяжущего, состоящая из магнезиального вяжущего, водного раствора хлорида магния, железосодержащей добавки, отличающаяся тем, что в качестве железосодержащей добавки композиция содержит железную руду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
магнезиальное вяжущее 60-65 хлорид магния 15-17 железная руда 3-10 вода остальное