Научная статья на тему 'Влияние различных видов затворителей на гигроскопичность магнезиального камня'

Влияние различных видов затворителей на гигроскопичность магнезиального камня Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
466
83
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Зимич Вита Васильевна, Крамар Людмила Яковлевна, Трофимов Борис Яковлевич

Представлены результаты экспериментальных исследований гигроскопичности магнезиального камня с использованием различных затворителей. Показано, что применение в качестве затворителя побочного продукта производства изопропилового спирта позволяет значительно снизить гигроскопичность камня.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Зимич Вита Васильевна, Крамар Людмила Яковлевна, Трофимов Борис Яковлевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Влияние различных видов затворителей на гигроскопичность магнезиального камня»

Строительные материалы, изделия и конструкции

УДК 666.962.2

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ЗАТВОРИТЕЛЕЙ НА ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ МАГНЕЗИАЛЬНОГО КАМНЯ

В.В. Зимин, Л.Я. Крамар, Б.Я. Трофимов

Представлены результаты экспериментальных исследований гигроскопичности магнезиального камня с использованием различных затворителей. Показано, что применение в качестве за-творителя побочного продукта производства изопропилового спирта позволяет значительно снизить гигроскопичность камня.

В настоящее время увеличивается спрос на стеновые теплоизоляционные материалы, что требует расширения номенклатуры и выпуска изделий с высокими показателями прочности при сжатии и изгибе, водостойкости и низкими гигроскопичностью и теплопроводностью. Для этих целей можно использовать магнезиальные материалы, такие как ксилолит, фибролит, гераклит и др. Основными причинами, сдерживающими их применение, является высокая гигроскопичность камня, полученного затворением водным раствором хлорида магния.

Известно, что особое влияние на формирование структуры и свойств магнезиального камня оказывает вид затворителя [1, 5]. Для получения строительных материалов с разными специфическими свойствами в качестве затворителей используют водные растворы хлорида магния, сульфатов магния и железа и др.

Наибольшее распространение среди затворителей получил бишофит технический (водный раствор хлорида магния). Магнезиальный камень на его основе отличается высокой прочностью при сжатии, достигающей в возрасте 28 суток 60 МПа и быстрым набором прочности в ранние сроки твердения. Но этот материал отличается повышенной гигроскопичностью, которая достигает 7...8 %, поэтому его нельзя применять в производстве теплоизоляционных материалов.

В работах А.М. Кузнецова и В.В. Шелягина [3, 4] было отмечено, что использование в качестве затворителя водного раствора хлорида магния в производстве фибролитовых плит, отделочных материалов, несъёмной опалубки в труднопроду-ваемых местах наблюдается насыщение этих материалов влагой. Это является причиной появления сырости, высолов и грибка на поверхности изделий и по штукатурке, а в суровых климатических условиях возможно промерзание стен, что и

явилось причиной отказа от данного вида затворителя при производстве теплоизоляционных и отделочных материалов.

Целью настоящего исследования является разработка магнезиальных материалов с низкой гигроскопичностью.

Разные учёные предлагают следующие пути снижения гигроскопичности магнезиальных материалов:

А.М. Кузнецов [3] для достижения поставленной цели предлагал введение в состав хлормагне-зиального вяжущего добавки сульфата железа, которая в процессе гидратации при взаимодействии с хлоридом магния образует сульфат магния и тем самым снижает гигроскопичность получаемого материала. Но такой способ не нашёл широкого применения из-за значительного снижения прочности изделий.

Есть предложения затворять магнезиальное вяжущее смешанным хлорсульфатным затворите-лем.

Элинз М.П., Келессо [1,2, 5] установили, что наибольшее снижение гигроскопичности магнезиального камня возможно при использовании в качестве затворителя сульфата магния.

Для выявления наиболее эффективного способа снижения гигроскопичности были проведены исследования магнезиального камня с использованием смешанного хлорсульфатного и сульфатного затворителей.

Изучение влияния хлорсульфатного затворителя на гигроскопичность магнезиального камня проводили на смеси водных растворов хлорида и сульфата магния в следующем процентном соотношении:

М£Б04 - М§С12 - 25 - 75; 50 н- 50; 75 н- 25, при этом принимали плотность

М§804-7Н20-1,18 г/см3, М§С12-6Н20-1,20 г/см3. В качестве магнезиального вяжущего использова-

Строительные материалы, изделия и конструкции

ли ПМК-75 (ОАО «Комбинат «Магнезит», г. Сат-ка), удовлетворяющий ГОСТ 1216-87, с насыпной плотностью в вибрированном состоянии 1320 г/дм3 и содержанием пережога 2,5 %. В табл. 1 приведены результаты испытаний полученных образцов.

Анализ полученных результатов исследования показал следующее: прочность камня, полученного затворением магнезиального вяжущего хлорсульфатным затворителем, в возрасте 28 суток имеет максимальное значение на затворителях с соотношением MgS04 + MgCl2 = 25 + 75 и 50 50 и составляет 47...41 МПа. Дальнейшее повышение доли сульфата магния в затворителе приводит к резкому снижению прочности камня до 28 МПа.

Гигроскопичность полученных образцов изменяется от 5,5 до 3,8 %, в зависимости от содержания сульфата магния, что в полной мере не решает проблему.

Водопоглощение камня с увеличением концентрации сульфата магния снижается с 8,2 до 5,5 %. При соотношении составляющих затвори-теля М§Б04 М§С12 25 т 75 коэффициент размягчения составляет 0,64, а дальнейшее увеличение доли сульфата снижает его до 0,4.

Таким образом, использование смешанного хлорсульфатного затворителя является не рациональным и не достаточно эффективно решает проблему гигроскопичности, водостойкости и прочности.

Вторым путём снижения гигроскопичности магнезиального камня является использование в качестве затворителя водного раствора сульфата магния. Полученные результаты испытаний сульфомаг-незиального камня при твердении сведены в табл. 2.

Из полученных результатов следует, что в марочном возрасте прочность магнезиального камня,

затворённого водным раствором сульфата магния низкой плотности 1,14... 1,16 г/см3, не превышает 20 МПа, при больших плотностях затворителя (1,18...1,22 г/см3) она составляет 24...32 МПа, при этом наблюдается повышение коэффициента размягчения магнезиального камня от 0,4 до 0,67. Водопоглощение также зависит от плотности затворителя и достигает при высоких плотностях наименьшего значения - 2,4 %. Такая же зависимость наблюдается при оценке гигроскопичности магнезиального камня, которая с повышением плотности затворителя от 1,14 до 1,22 г/см3 изменяется от 3,4 до 1,06 %.

Таким образом, проблему гигроскопичности можно успешно решить ранее известным способом - использованием в качестве затворителя сульфата магния. Но при этом плотность водного раствора сульфата магния должна быть выше 1,18 г/см3.

В отдельных работах предлагается использовать в качестве затворителя различных отходов производств, содержащих слабоконцентрированную серную кислоту и др. сульфатосодержащие отходы.

К такому виду затворителя можно отнести продукт (ДОС) по ТУ 2141-003-46754744-07, получаемый путём нейтрализации серной кислоты серпен-тинитомагнезитом в производстве изопропилового спирта, содержащий до 70 % М§804. ПОС растворяется водой до получения плотности затворителя 1,31 г/см3. В результате растворения этого отхода образуется суспензия, содержащая 30...50 % силикатного геля. Эффективность этого материала изучали с применением гелевой составляющей и без неё. Результаты испытаний сведены в табл. 3.

Таблица 1

Изменения физико-механических характеристик магнезиального камня, затворённого смесью хлорсульфатов магния

Соотношение Мй804 -ь М§С12 Гигроскопичность, % по массе Водопоглощение, % по массе Коэффициент размягчения Прочность при сжатии в 28 сутки, МПа

25-=-75 5,45 8,2 0,64 47,2

О •1* о 4,44 7,9 0,65 40,9

75-^25 3,8 5,5 0,4 28

Таблица 2

Изменения физико-механических характеристик магнезиального камня, затворённого водным раствором сульфата магния Мд804 различной плотности

Плотность водного раствора сульфата магния Гигроскопичность, % по массе Водопоглощение, % по массе Коэффициент размягчения Прочность при сжатии в 28 сутки, МПа

р = 1,14 г/см3 3,4 6,7 0,4 17,5

р = 1,16 г/см3 3,0 5,6 0,4 20,8

р = 1,18 г/см3 1,27 4,8 0,55 24,4

р - 1,20 г/см3 1,08 2,9 0,65 28,4

р = 1,22 г/см3 1,06 2,4 0,67 32,7

14

Вестник ЮУрГУ, № 12, 2008

Зимич В.В., Крамар Л.Я., Трофимов Б.Я._________

Влияние различных видов затворителей на гигроскопичность магнезиального камня

Таблица 3

Изменения физико-механических характеристик магнезиального камня, затворённого раствором/рассолом ПОС

Плотность ПОС Гигроскопичность, % по массе Водопоглощение, % по массе Коэффициент размягчения Прочность при сжатии в 28 сутки, МПа

Раствор ПОС (с гелем) 0,94 2,04 0,73 30,1

Рассол ПОС (без геля) 1,07 1,3 0,7 30,6

Из данных табл. 3 видно, прочность камня, полученного затворением магнезиального вяжущего водным раствором (с гелем) и рассолом (без геля), составляет 30 МПа. Коэффициент размягчения камня на рассоле ПОС достигает 0,7, а камня на растворе ПОС - 0,73. При этом водопоглоще-ние камня на растворе ПОС выше, чем на его рассоле, и составляет 2,04 %, а гигроскопичность этих камней находится в пределах 1 %.

Следовательно, использование ПОС без геля менее эффективно, т. к не приводит к повышению физико-механических характеристик камня, а отделение гелевой фазы затворителя повышает затраты на работу непосредственно в производстве и увеличивает расход ПОС в 2 раза.

Использование в качестве затворителя отхода производства изопропилового спирта позволяет получать магнезиальный камень низкой гигроскопичности, а также приводит к снижению водопо-глощения в 2 раза и повышению коэффициента размягчения с 0,55...0,67 до 0,73 в сравнении с сульфатом магния.

Проведённые исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Использование водного раствора смешанного хлорсульфата магния в качестве затворителя магнезиального вяжущего не эффективно, так как гигроскопичность камня в сравнении с хлормагне-зиальным снижается не значительно, но при этом повышается расход солей-затворителей.

2. Применение затворителя - сульфата магния позволяет решить проблему гигроскопичности.

3. Наиболее эффективным решением проблемы гигроскопичности является получение теплоизоляционных материалов с использованием в качестве затворителя побочного продукта производства изопропилового спирта.

4. Изделия на основе магнезиального камня на этом затворителе отличаются наименьшей гигроскопичностью, не превышающей 1%, высоким показателем коэффициента размягчения (водостойкости) и достаточной прочностью.

5. Использование в качестве затворителя отхода производства ПОС (ОАО «Оренбуржские материалы») позволяет решать проблему безот-ходности на данном предприятии.

Литература

1. Адомавичутте, О. Б. О твердении магнезиального цемента / О.Б. Адомавичутте, КВ. Яниц-кий, Б.И Вектарис// Тр. АН ЛитССР. —1967. — Сер. Б2(25). - С. 2551-2554.

2. Козлова, В.К. Фазовый состав водостойкого магнезиального камня / В.К. Козлова, Т.Ф. Свит, М.Н. Гришина // Резервы производства строительных материалов. - Барнаул: АлтГТУ, 1997. -4.1.-С. 27-31.

3. Кузнецов, А.М. Производство каустического магнезита / А.М. Кузнецов. - М., 1948. —210 с.

4. Шелягин, В.В. Магнезиальный цемент (сырье, технология получения и свойства) / В.В. Шелягин. -М.-Л.: Госстройиздат, 1933. -107 с.

5. Элинз, М.П. Цемент Сореля и соли / М.П. Элинз// Строительные материалы. — 1937. -№ 1. - С. 30.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.