СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СМЕШАННЫХ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ
Мирюк О.А.
Профессор, доктор технических наук, Рудненский индустриальный институт
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СМЕШАННЫХ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ
Аннотация
В статье дан аналитический обзор тенденций развития технологии магнезиальных вяжущих. Предложен принцип выбора техногенных материалов для смешанного магнезиального вяжущего. Приведен перечень сырьевых компонентов, обоснованных для использования в композициях.
Ключевые слова: магнезиальное вяжущее, техногенные сырьевые материалы.
Miryuk O.A.
Professor, Doctor of technical sciences, Rudny Industrial Institute
RAW MATERIALS FOR THE MIXED MAGNESIA BINDINGS
Abstract
The analytical review of the technology development of magnesia binding is given in the article. The principle of a choice of technogenic materials for the mixed magnesia cement is offered. The list of the input products proved for use in compositions is provided.
Keywords: мagnesia binding, technogenic raw materials.
Эффективным направлением ресурсосбережения в строительном комплексе является выпуск бесклинкерных комбинированных цементов с использованием техногенных материалов. В ряду комбинированных цементов смешанные магнезиальные вяжущие выгодно отличаются малой энергоемкостью, интенсивным твердением и высокой прочностью.
Анализ научно-технической информации последних лет свидетельствует о возрастающем интересе к магнезиальным материалам. Магнезиальные вяжущие – вещества, активной составляющей которых является оксид магния. Для обеспечения интенсивного твердения и высокой прочности магнезиальные вяжущие затворяют растворами солей. Наибольшее распространение получил магнезиальный цемент – каустический магнезит, затворенный раствором хлористого магния (цемент Сореля). Малая энергоемкость производства снижает себестоимость магнезиальных вяжущих почти вдвое по сравнению с портландцементом. Твердение магнезиальных вяжущих протекает интенсивно и не требует влажной среды и обогревания. Магнезиальные вяжущие по прочности превосходят портландцемент, имеют аномально высокие показатели по прочности на растяжение и изгиб.
Несмотря на потребность строительства в магнезиальном вяжущем, наличие месторождений магнезиального сырья, в Казахстане и России нет промышленного производства, позволяющего прямым обжигом природного магнезита получать качественный активный каустический магнезит целевого назначения. Магнезиальное вяжущее – уловленная пыль, образующаяся при производстве спеченного периклазового порошка – магнезиальный каустический (ПМК–75). Строительные материалы и изделия, получаемые на ПМК – 75, склонны в процессе эксплуатации к непрогнозируемому разрушению вследствие неравномерности изменения объема [1].
Основные причины, сдерживающие широкое распространение магнезиальных вяжущих: ограниченность разработанных месторождений природных магнезитов; небольшие масштабы применения доломитового сырья; низкая водостойкость и усадочные деформации при твердении. Потеря прочности при длительном увлажнении обусловлена растворимостью большинства компонентов затвердевшего камня, включающего гидрооксид и гидрооксихлориды магния, остаточный оксид магния [1, 2].
Необходимость в малоэнергоемких быстротвердеющих материалах вызвала новый интерес к магнезиальным вяжущим в 1990 – 2000 годы.
Основные усилия направлены на преодоления препятствий массового применения магнезиальных вяжущих. Подготовлены к разработке новые месторождения магнезита. Дефицит природных магнезитов компенсируют использованием более распространенного доломитового сырья, природного брусита, техногенных магнезиальных материалов. Накоплены значительные объемы различных многотоннажных отходов производства с высоким содержанием MgO. Однако техногенное сырье недостаточно изучено и пока мало используются при получении магнезиальных вяжущих веществ.
Предпринимаются многочисленные попытки повысить водостойкость магнезиального цемента путем введения различных добавок. В состав вяжущего вводят гидрофобизирующие компоненты, защищающие поверхность затвердевших частиц водонепроницаемой пленкой. Известные виды добавок обеспечивают различный эффект, однако в большинстве своем дорогостоящие и дефицитны.
Эффективным решением дефицита магнезита служит получение смешанных (композиционных) вяжущих. Смешанные магнезиальные вяжущие содержат минеральный наполнитель и характеризуются повышенной стойкостью к деформациям и воздействию воды.
Необходимость и целесообразность разработки составов и исследования свойств смешанных магнезиальных вяжущих обусловлена следующими факторами: ограниченный объем разработанных месторождений магнезитов; отсутствие организованного промышленного выпуска каустического магнезита; нестабильность качества порошка магнезиального каустического – пыли, уловленной при производстве спеченного периклаза; накопление положительного опыта сочетания магнезиальных вяжущих с многочисленным рядом минеральных веществ природного и техногенного происхождения.
Высокая активизирующая способность каустического магнезита по отношению к различным материалам служит основой для получения смешанных вяжущих и позволяет вовлечь в производство практически все техногенные отходы. Сочетание каустического магнезита с техногенными материалами обеспечивает расширение ассортимента и увеличение объема выпуска магнезиальных цементов [3, 4]. Формирование водостойких структур при твердении смешанных магнезиальных вяжущих достигается введением изначально водостойких минеральных компонентов, преобразованием неустойчивых к воде продуктов твердения, уплотнением структуры камня. Сочетание каустического магнезита с техногенными материалами расширяет ассортимент и увеличение объема выпуска магнезиальных цементов. Преимущества смешанных вяжущих в улучшении физико-механических характеристик при одновременной экономии магнезиального цемента и рациональном использовании природных и техногенных силикатов.
Новым направлением в технологии магнезиальных вяжущих являются композиции из каустического магнезита и гипсового компонента [5].
Все многообразие техногенных материалов, способных к структурообразованию в магнезиальных композициях оксихлоридного твердения, представлено в виде схемы (рис. 1). Основу техногенной базы смешанных магнезиальных вяжущих составляют кремнийсодержащие, алюминийсодержащие и железосодержащие материалы.
Для формирования сырьевой базы смешанных магнезиальных вяжущих предложен принцип обоснованного выбора техногенных наполнителей, предполагающий последовательную комплексную оценку химического и минерального состава, физического состояния материала (рис. 2).
Первый признак – химический состав: материалы с доминированием алюминия, кремния и железа – можно рассматривать как потенциальное сырье для магнезиальных композиций.
Рис. 1 – Виды техногенных материалов для магнезиальных композиций
Второй признак – минеральный (фазовый) состав: указывает на предпочтительность состава и структуры веществ, носителей алюминия, кремния и железа.
Рис. 2 – Схема оценки и способы активизации техногенного компонента смешанных магнезиальных вяжущих
Третий признак – происхождение техногенного материала, содержащего обозначенные минералы или фазы. Гидратационная способность техногенного материала зачастую характеризующегося сложным химико-минеральным составом, зависит от доли активных соединений и степени влияния других составляющих.
Большинство техногенных материалов являются латентными вяжущими – гидратационная способность невыразительна или практически не проявляется. Такие материалы следует подвергнуть активизации с помощью дополнительных приемов (рис. 2).
Предложенный принцип обоснованного выбора техногенного сырья для магнезиальных композиций реализован при исследовании целого перечня отходов различного происхождения и свойств.
Подтверждено проявление гидратационных свойств под влиянием магнезиального вяжущего оксихлоридного твердения техногенными материалами, обоснованно выбранными согласно предложенному подходу.
Список литературы
Крамар Л.Я., Черных Т.Н., Орлов А.А., Трофимов Б.Я. Магнезиальные вяжущие из природного сырья. – Челябинск: «Искра-Профи». 2012. – 146 с.
Корнеев В.И., Сизоренко А.П., Медведева И.Н., Новиков Е.П. Особобыстротвердеющие магнезиальные вяжущие // Цемент. – 1997. – № 1. – С. 33 – 36. – № 2. – С. 25 – 28.
Зырянова В.Н., Лыткина Е.В., Бердов Г.И. Влияние минеральных наполнителей на свойства магнезиальных вяжущих // Техника и технология силикатов. – 2010. – Т. 11. – № 2. – С. 65 – 72.
Мирюк О.А. Влияние различных факторов на твердение магнезиальных вяжущих // Известия вузов. Строительство. – 2007. – № 6. – С. 43 – 46.
Плеханова Т. А., Яковлев Г. И. Магнезиального вяжущее, модифицированное сульфатными добавками // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2006. – №3 – 4. – С. 34 –35.