Гидратация и твердение магнезиальных вяжущих

MgO по сравнению с СаО характеризуется большей инертностью при взаимодействии с водой. Это объясняется тем, что пленка образовавшегося Mg(OH)₂ препятствует проникновению воды в глубь зерен. Теплота гидратации MgO составляет от 8,8 до 10 ккал/моль и зависит от условий гидратации. Как установлено некоторыми исследователя­ми, Mg(OH)₂ может иметь две формы: стабильную и метастабильную. Метастабильная форма представляет собой гель, который с течением времени кристаллизуется.

Растворяется Mg(OH)₂ в воде очень плохо. Произведение растворимости Mg(OH)₂ (стабильной разновидности) равно 10^9,2. Следовательно, даже незначительные примеси ионов ОН^- или Mg²⁺ резко снижают растворимость. Растворимость Mg(OH)₂, как и Са(ОН)₂, резко снижается при повышении температуры (табл. 39).

Таблица 39

Растворимость Mg(OH)₂ при различных температурах, г/л

^оС	Растворимость	^оС	Растворимость
	0,0098		0,0043
	0,0099		0,0024
	0,0087		0,0022
	0,0069		0,0018
	0,0042		0,0002

При затворении MgO водой реакция начинается не мгновенно, а спустя некоторое время. Через 3-4 ч температура достигает максимума. Начинается кипение воды, которая еще не успела вступить в реакцию, гидратация прекращается, а само тесто растрескивается. Прочность получаемых изделий невелика и поэтому магнезиальные вяжущие, затворенные водой, не получили распространения. Если же MgO затворяется не водой, а растворами солей, прочность при растяжении затвердевшего камня достигает 100 кгс/см² и более. Наибольшее распространение получили магнезиальные цементы, затворенные хлоридом магния.

А. А. Байков объясняет необходимость затворения магнезиальных цементов концентрированными растворами солей тем, что, во-первых, в растворе MgCl₂ растворимость MgO резко возрастает, что способствует интенсивному протеканию реакции гидратации и облегчает дальнейшую перекристаллизацию гидратов и, во-вторых, температура кипения растворов значительно выше температуры кипения воды, благодаря чему при гидратации изделия не растрескиваются.

Относительно процесса твердения магнезиальных вяжущих существует две точки зрения.

Первая из них, принадлежащая А. А. Байкову, заключается в том, что при твердении образуется Mg(OH)₂, а хлорид магния лишь повышает растворимость MgO и предотвращает опасные деформации, возникающие в результате перегрева смеси и вскипания воды.

Согласно второй теории (В. В. Шелягин, И. Г. Выродов, Л. Г. Берг, а также автор магнезиальных вяжущих Сорель), хлорид магния вступает в реакцию с MgO, давая оксихлориды типа n MgO∙MgCl₂ m H₂0.

По данным различных авторов n колеблется от 3 до 7, a m - от 6 до 17. Присутствие оксихлоридов в затвердевшем каустическом магнезите подтверждается термографически. Однако наиболее вероятным является то, что при твердении образуются оба продукта: и гидрооксид, и оксихлорид магния.

Процессы твердения MgO в присутствии других солей почти не изучены. При гидратации MgO в условиях гидротермальной обработки твердение происходит и без добавления MgCl₂, при этом образуется Mg(OH)₂. Если в твердеющий каустический магнезит вводить активные минеральные добавки, в процессе твердения образуются водостойкие соединения типа гидросиликатов магния.

На основе каустического магнезита можно также получить так называемый гелевый цемент. Твердение его основано на том, что адсорбированная вода, содержащаяся в геле Mg(OH)₂, удаляется введением MgO. При этом гель уплотняется и кристаллизуется. Вместо MgO для химического связывания адсорбированной воды можно вводить обожженный доломит, прокаленные Аl₂0₃, ВаО, СаО. Затвердевшие гелевые цементы состоят из гидроксида магния либо из смеси гидроксида магния и гидроксидов алюминия, бария или кальция. Они обладают значительной прочностью.

Дата добавления: 2015-08-05