CC BY
30УДК 691.5
И.М. БАРАНОВ, канд. техн. наук
ООО «НТЦ ЭМИТ» (109316, Москва, Остаповский пр-д, 13, стр. 2)
Проблемы нормирования свойств магнезиальных вяжущих строительного назначения и их решение1
Представлен уточненный вариант технических требований к новому ГОСТу на магнезиальные вяжущие строительного назначения, которые, путем контроля содержания среднезакристаллизованного оксида магния в вяжущем улучшают качественные показатели и обеспечивают более высокую водостойкость и долговечность магнезиальных изделий.
Ключевые слова: магнезиальные вяжущие, магнезит, доломит, брусит, периклаз.
I.M. BARANOV, Candidate of Technical Sciences,
OOO «NTTS EMIT» (Structure 2, 13, Ostapovsky Drive, Moscow, 109316, Russian Federation)
Problems of Standardization of Properties of Magnesia Binders for Construction Purposes and Their Resolution1
A refined version of the technical requirements for the new GOST on a magnesium binder for building purposes, which, through the control of the content of medium-crystallized magnesium oxide in binders, improve their quality factors and ensure the greater water resistance and durability of magnesia products. Keywords: magnesium binders, magnesite, dolomite, brucite, periclase.
Давно и хорошо известны достоинства магнезиальных вяжущих — этого прекрасного материала с достаточно высокими показателями плотности, прочности, адгезии, скорости набора прочности и практически полным отсутствием усадки [1—6 и др.].
Однако этот материал имеет и недостатки, выражающиеся в его невысокой водостойкости и возникновением в затвердевшем материале внутренних напряжений, вызывающих разрушение изделий [7—10 и др.]. Именно эти недостатки магнезиальных вяжущих из-за того, что технология их производства не имеет пока простых и четких методов определения реакционной способности MgO и контроля за содержанием недожога и пережога в вяжущем, являются причиной того, что в нашей строительной практике и сегодня эти вяжущие не имеют широкого применения.
Свойства магнезиальных вяжущих, получаемых путем обжига магнезиальных пород (магнезита, брусита, доломита) с последующим помолом, определяются активностью оксида магния (периклаза). При этом оксид магния, полученный при невысокой температуре (до 600оС), — так называемый недожог, представляет собой рыхлый, быстро гидратирующийся порошок. При повышении температуры обжига свыше 800оС у оксида магния наблюдается рост кристаллов и повышение плотности, затем MgO переходит в низкоактивную форму — пережог и скорость гидратации такого вяжущего резко снижается.
Именно поэтому магнезиальные вяжущие как высокоактивной так и низкоактивной формы не могут использоваться для строительных целей из-за склонности магнезиального камня к растрескиванию. Причем материал, состоящий из недожженного вяжущего, имеет очень низкую водостойкость и растрескивается уже в первые несколько суток после затворения, а материал из вяжущего, содержащего повышенное количества пережога, образует трещины после длительного твердения.
Таким образом, основной задачей технологии производства магнезиального вяжущего строительного на-
значения является выбор и поддержание такого режима обжига сырьевых компонентов, чтобы основной составляющей вяжущего была среднезакристаллизованная и среднеактивная MgO.
Для разрешения этой проблемы в последние годы нормативные требования к магнезиальному вяжущему по нашим и зарубежным стандартам в работах были подвергнуты анализу [11 и др.]. По его результатам было предложено пересмотреть ГОСТ 1216—87 и в разделе «Технические требования» скорректировать значения некоторых действующих показателей, а также ввести новые показатели, исполнение которых позволило бы контролировать содержание недожога и пережога в магнезиальном вяжущем строительного назначения и гарантировать его качество.
Вместе с тем нам представляется, что предложенные в [11 и др.] уточнения технических требований ГОСТ 1216—87 сегодня уже не в полной мере разрешают обозначенные проблемы. Кроме того, ни ГОСТ 1216—87, ни его уточнения не содержат требований к магнезиальным вяжущим, полученным из брусита и доломита, что совершенно не логично.
Разработанный авторами вариант технических требований к новому ГОСТу на магнезиальное вяжущее строительного назначения приведен в таблице и если также не содержит показателей, напрямую контролирующих активность MgO и содержание в вяжущем недожженного или пережженного MgO, то косвенным образом, за счет дополнительных показателей с уточненными их значениями сможет выполнять свое назначение.
В предлагаемых уточнениях недожог — слабозакри-сталлизованный, аморфный и высокоактивный MgO контролируется при определении следующих показателей (см. таблицу):
— по химическому составу контроль за качеством вяжущего ведется при проведении испытаний по пунктам: 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.9;
— по технологическим свойствам тот же контроль ведется по пунктам: 2.2; 2.3;
1 Экспериментальные работы выполнены инженерами Л.Е. Воскресенской и А.В. Воскресенским (ООО «НТЦ ЭМИТ»).
1 Experiments were conducted by engineers L.E. Voskresenskaya and A.V. Voskresensky (OOO "NTTS EMIT")
Ма териалы и конструкции
№ п/п Наименование показателей магнезиального вяжущего Значения показателей для вяжущего, изготовленного из: Характерные свойства вяжущего, устанавливаемые при проведении испытаний
магнезита | брусита | доломита
1 Требования к химическому составу:
1.1 Содержание MgO, %, не менее, в том числе: 75 80 20 Устанавливает содержание свободной МдО
- MgO слабозакристаллизованный, аморфный и высокоактивный; Устанавливается косвенно при проведении испытаний по п.п. 2.2.; 2.3.; 3.1. и 3.3., ориентировочно: Характеризует содержание недожога в свободной МдО
не более 8
- MgO среднезакристаллизованный и среднеактивный; Тоже по п.п 2.2.; 2.3.; 3.1.; 3.2.; 3.3. и 3.4., ориентировочно: Характеризует содержание свободной МдО
65 70 12
- MgO закристаллизованный и слабоактивный (периклаз) Тоже по п.п. 2.2; 2.3.; 3.2. и 3.4., ориентировочно: Характеризует содержание пережога в свободной МдО
не более 8
1.2 Содержание MgCO3, % 0- 5 У магнезита и доломита характеризует содержание недожога, а следовательно, и высокоактивной МдО
1.3 Содержание Mg(OH)2, % 0- 5 Характеризует плохие условия хранения, а у брусита, кроме того, и содержание недожога
1.4 Содержание CaMg(CO3)2, % - 0- 5 Характеризует содержание недожога
1.5 Содержание CaO, %, не более, в том числе: 4,5 2,5 Устанавливает содержание свободной СаО
- CaCO3 2 - У магнезита и доломита характеризует содержание недожога
- Ca(OH)2 1 Характеризует плохие условия хранения
- СаО (пережог) 1,5 Характеризует содержание пережога
1.6 Содержание остатка, нерастворимого в HCl, %, не более 0-3,5
1.7 Содержание Fe2O3 + Al2O3, % -
1.8 Содержание SiO2, % по отношению к MgO 14-25 Повышает водостойкость затвердевшего материала
1.9 Потери при прокаливании (ППП), %, не более 0-8 Характеризует содержание недожога и плохие условия хранения
2 Требования к технологическим свойствам:
2.1 Влажность, %, не более 1,5 Характеризует условия хранения
2.2 Плотность, г/см3, при:
- недожженном MgO 2,3-3,2 2-2,75 Зависит от размера кристаллов МдО
- среднеактивном MgO 3,25-3,45 2,78-2,85
- пережженном MgO 3,5-3,6 2,85-3
2.3 Насыпная плотность, уплотненная вибрированием, кг/л, при:
- недожженном MgO 0,9-0,95 <1,05
- среднеактивном MgO 1,15-1,25 1,05-1,1
- пережженном MgO 1,25-1,35 >1,1
2.4 Остаток на сите 008, %, не более 25 Характеризует тонкость помола вяжущего
3 Требования к физико-механическим свойствам:
3.1 Начало схватывания магнезиального теста нормальной густоты, мин, не ранее (ГОСТ 23789-79) 60 Характеризует содержание недожога
3.2 Конец схватывания магнезиального теста нормальной густоты, ч, не позднее (ГОСТ 23789-79) 6 8-12 Характеризует содержание пережога
3.3 Равномерность изменения объема Лепешки после 1 сут твердения, обработанные паром, при 90°С не должны показывать искривлений, трещин и распада Характеризует содержание недожога
3.4 Линейные деформации, мм/м, до стабилизации ± 1,25 Характеризует содержание пережога
46
март 2014
jVJ ®
Продолжение таблицы
№ п/п Наименование показателей магнезиального вяжущего Значения показателей для вяжущего, изготовленного из: Характерные свойства вяжущего, устанавливаемые при проведении испытаний
магнезита брусита доломита
3.5 Прочность на изгиб при консистенции теста, определяемой по ГОСТ 23789-79, МПа, в возрасте 1 сут 7-10 2-3 Характеризует содержание недожога
3.6 Прочность на сжатие при консистенции теста, определяемой по ГОСТ 23789-79 , МПа, в возрасте: Характеризует активность вяжущего и содержание недожога
- 1 сут 18-25 3-5
- 28 сут, не менее 45 20 Характеризует марку по прочности вяжущего
3.7 Снижение прочности при водонасыщении, %, не более 25 35 Характеризует водостойкость затвердевшего материала
Примечание: физико-механические свойства магнезиальных вяжущих определяли путем затворения вяжущих водным раствором МдС12 плотностью 1,22 г/см3.
— по физико-механическим свойствам соответствующий контроль ведется по пунктам: 3.1; 3.3; 3.5; 3.6.
Пережог — закристаллизованный и слабоактивный MgO контролируется при определении следующих показателей (см. табл.):
— по химическому составу соответствующий контроль ведется по пункту 1.5;
Список литературы
1. Георги А.А., Бабичев А.А. Магнезиальные вяжущие для ксилолитовых полов // Строительные материалы. 1961. № 4. С. 18-19.
2. Смирнов Б.И., Соловьёва Е.С, Сегалова Е.Е. Исследование химического взаимодействия окиси магния с растворами хлористого магния различных концентраций // Журнал прикладной химии. 1967. № 40. С. 505-515.
3. Вотвад А.Я. Магнезиальные вяжущие вещества // Зинатне. 1971. С. 34-37.
4. Бутт Ю.М., Сычёв М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов. М.: Высшая школа. 1980. 323 с.
5. Верещагин В.И. Создание водостойкого магнезиального вяжущего на основе магнийсодержа-щих силикатов и цемента Сореля // Материалы Всесоюзного совещания по химии цементов. М. 1991. С. 76.
6. Зырянова В.Н. Водостойкие композиционные магнезиальные вяжущие вещества на основе природного и техногенного сырья. Дисс... д-р техн. наук. Томск. 2010. С. 36.
7. Корнеев В.И., Сизоненко А.П., Медведева И.Н., Новиков Е.П. Особо твердеющее магнезиальное вяжущее. Ч. 1. // Цемент. 1997. № 2. С. 25-28.
8. Корнеев В.И., Сизоненко А.П., Медведева И.Н., Новиков Е.П. Особо твердеющее магнезиальное вяжущее. Ч. 2. // Цемент. 1997. № 4. С. 33-36.
9. Черных Т.Н., Крамар Л.Я., Трофимов Б.Я. Свойства магнезиального вяжущего из брусито-вой породы и их взаимосвязь с размерами кристаллов // Строительные материалы. 2006. № 1. С. 52-53.
10. Черных Т.Н., Крамар Л.Я., Трофимов Б.Я. и др. Влияние степени закристаллизованности периклаза на свойства магнезиального вяжущего // Вестник БГТУ. 2005. № 9. С. 47-50.
11. Крамар Л.Я. О требованиях стандарта к магнезиальному вяжущему строительного назначения // Строительные материалы. 2006. № 1. С. 54-56
— по технологическим свойствам — соответственно по пунктам 2.2; 2.3;
— по физико-механическим свойствам — соответственно по пунктам: 3.2; 3.4.
В заключение следует отметить, что вопросы обеспечения более высокой водостойкости и нулевых деформаций магнезиальных изделий с помощью специальных добавок в настоящей работе не рассматривались.
References
1. Georgi A.A., Babichev A.A. Magnesian knitting for the xylolite floors. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 1961. No. 4, рр. 18-19 (In Russian).
2. Smirnov B.I., Solov'eva E.S, Segalova E.E. Research of chemical interaction of an oxide of magnesium with solutions of chloride magnesium of various concentration. Zhurnal prikladnoi khimii. 1967. No. 40, рр. 505-515 (In Russian).
3. Votvad A.Ya. Magnesian knitting substances. Zinatne. 1971. No. 4, рр. 34-37 (In Russian).
4. Butt Yu.M., Sychev M.M., Timashev V.V. Khimicheskaya tekh-nologiya vyazhushchikh materialov [Chemical technology of knitting materials]. M.: Vysshaya shkola. 1980. 323 p. (In Russian).
5. Vereshchagin V.I. Creation waterproof magnesian knitting on a basis the magniysoderzhashchikh of silicates and Sorel's cement. Materialy Vsesoyuznogo soveshchaniya po khimii tsementov [Materials All-Union Conference on Chemistry cements]. M. 1991. P. 76 (In Russian).
6. Zyryanova V.N. Vodostoikie kompozitsionnye magnezial'nye vyazhushchie veshchestva na osnoveprirodnogo i tekhnogen-nogo syr'ya [Waterproof composite magnesian knitting substances on the basis of natural and technogenic raw materials] Diss... d-r techn. siens. Tomsk. 2010. 36 p. (In Russian).
7. Korneev V.I., Sizonenko A.P., Medvedeva I.N., Novikov E.P. Especially hardening magnesian knitting. Part 1. Tsement. 1997. No. 2, рp. 25-28 (In Russian).
8. Korneev V.I., Sizonenko A.P., Medvedeva I.N., Novikov E.P. Especially hardening magnesian knitting. Part 2. Tsement. 1997. No. 4, рp. 33-36 (In Russian).
9. Chernykh T.N., Kramar L.Ya., Trofimov B.Ya. Properties magnesian knitting from brusitovy breed and their interrelation with the sizes of crystal. Stroitel 'nye materialy [ Construction Materials]. 2006. No. 1, рp. 52-53 (In Russian).
10. Chernykh T.N., Kramar L.Ya., Trofimov B.Ya. i dr. Influence of degree of a crystallization of a periclase on properties of the magnesian knitting. Vestnik BGTU. 2005. No. 9, рp. 47-50 (In Russian).
11. Kramar L.Ya. About requirements of the standard to magnesian knitting construction appointment. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2006. No. 1, рp. 5456 (In Russian).
