Материал: 1790

Во всех случаях наблюдалось увеличение механической прочности с увеличением плотности (следовательно, и концентрации) раствора хлорида магния.

С.И. Килессо [6] приводит данные Бейтса и Юнга, согласно которым прочность магнезиального цемента зависит от концентрации раствора хлористого магния. При использовании растворов с концентрацией выше 18 % сопротивление раствора может быть увеличено в 3 и даже в 6 раз. Даже при низком содержании в смеси вяжущего, но при условии правильного соотношения между каустическим магнезитом и раствором хлорида магния можно получить цемент высокой прочности.

Мюллер [3] отметил, что как недостаток раствора хлорида магния, так и его избыток, приводят к падению механической прочности.

38

На рис. 6 показано изменение прочности на изгиб и растяжение, а также модуля упругости магнезиального цемента в зависимости от количества раствора хлорида магния плотностью 1,18 г/см3 в смеси, а на рис. 7 – зависимость этих же свойств от плотности раствора хлорида магния, взятого в количестве 85 см3 на 100 г смеси.

Подавляющее большинство исследований по свойствам магнезиальных бетонов проводились с использованием химически чистого оксида магния, тогда как в производстве обычно используют отход производства огнеупоров – порошкообразный периклаз, который нестабилен по своим свойствам. Исследования, проведенные в 1996 – 1997 годах в лаборатории дорожно-строительных материалов СибАДИ Г.М. Погребинским и А.М. Сизиковым с сотрудниками [15], были направлены на поиск пути снижения негативного влияния нестабильного качества основного сырья – каустического магнезита. В качестве вяжущего использовался отход производства огнеупоров ПМК-75, содержащий 75 % оксида магния, 4,5 % оксида кальция, 3,5 % оксида алюминия и неразложившийся при прокаливании карбонат кальция. В качестве жидкости затворения использовали водные растворы бишофита – плавленого шестиводного хлорида магния, полученного путем сгущения раны залива Кара-Богаз-Гол.

Исследования зависимости физико-механических свойств от расхода и концентрации раствора затворения показали, что увеличение расхода раствора бишофита плотностью 1,2 г/см3 от 0,49 л/кг ПМК-75 до 0,9 л/кг приводит к снижению прочности при сжатии и изгибе до

40 % (табл.10)

Таблица 10

Зависимость прочности плотного магнезиального бетона от расхода раствора бишофита плотностью 1,2 г/см3

39

Дальнейшее увеличение расхода раствора почти не сказывается на прочности при изгибе, а прочность при сжатии вновь начинает увеличиваться. Изменение расхода жидкости заметно сказывается на консистенции цементного теста. При расходе 0,49 л/кг тесто становится мало пластичным, при формовании требуется дополнительное уплотнение. На образцах, изготовленных при расходе раствора бишофита 1,1 л/кг, уже через сутки появляются высолы. На основании этого сделан вывод, что расход раствора затворителя плотностью 1,2 г/см3 с использованием в качестве вяжущего ПМК-75 должен составлять 0,55 – 0,80 л/кг.

Была исследована зависимость прочности магнезиального бетона от плотности раствора бишофита при расходе раствора 0,65 л/кг ПМК-75 (табл.11). Отмечено увеличение прочности на сжатие и изгиб всех образцов с увеличением плотности раствора бишофита. Наиболее быстрый рост прочности наблюдается при плотности раствора бишофита выше 1,17 г/см3. Использование растворов с плотностью выше 1,25 г/см3 ограничивает снижение периода текучего состояния цементного теста, уменьшается время начала схватывания.

Таблица 11

Зависимость прочности плотного магнезиального бетона от плотности раствора бишофита при расходе раствора 0,65 л/кг ПМК-75

Кроме растворов хлорида магния в литературе есть данные по растворам сульфата магния, используемых в качестве жидкости затворения для магнезиального цемента. С.И. Килессо [6] установил зависимость прочности магнезиального цемента от количественного соотношения магнезита к раствору сульфата магния, аналогичную известной зависимости прочности растворов на портландцементе от во-

40

доцементного соотношения. Исследования, проведенные в СибАДИ, показали, что бетоны, полученные с применением сульфата магния, имеют меньшую прочность, но не настолько, чтобы можно было отказаться от их применения.

4.2. Влияние свойств обожженного магнезита на его активность

Еще академик А.А. Байков [8] установил, что удельный вес обожженного магнезита зависит как от содержания в нем оксида магния, так и от температуры, при которой проводили обжиг сырья. Активность обожженного магнезита тем выше, чем полнее удалена углекислота при обжиге (карбонат магния не обладает вяжущими свойствами и является инертной примесью в магнезиальном цементе), и чем ниже температура обжига. Определено, что физико-химические свойства каустического магнезита находятся в прямой зависимости от его удельного веса, который, в свою очередь, зависит от температуры и продолжительности обжига. Кроме того, активность каустического магнезита зависит от тонкости помола. Содержание в обожженном магнезите оксида магния также влияет на свойства магнезиального цемента, но это не единственный и не главный фактор, определяющий эти свойства. В Работах Бейтса и Юнга [3] приводится диаграмма (рис. 8) изменения прочности магнезиального цемента в зависимости от удельного веса обожженного магнезита.

С.И. Килессо [6] отмечает недопустимость использования показателя объемного веса вместо определения удельного веса и тонкости помола. Объемный вес возрастает, главным образом, не из-за увеличения содержания оксида магния, а из-за грубого помола. Чем крупнее частицы вяжущего, тем больше объемный вес. Но обожженный магнезит грубого помола менее активно вступает во взаимодействие с водой, что снижает прочностные качества цемента. При оценке качества обожженного магнезита обязательным условием является проведение ситового анализа на стандартных ситах с 900 отв./см2 и 4900 отв./см2. Только после оценки тонкости помола можно, с учетом величины удельного веса, делать заключение о качестве магнезита. При тонкости помола аналогичной для портландцемента, для получения качественного магнезиального цемента, удельный вес обожженного магнезита должен находиться в пределах от 3,25 до 3,45 г/см3.

41

Рис. 8. Диаграмма изменения прочности магнезиального цемента в зависимости от удельного веса обожженного магнезита [17]

Для оценки влияния на прочность цементного камня качества вяжущего в лаборатории ДСМ СибАДИ [15] были проведены исследования зависимости прочности плотного магнезиального бетона от плотности ПМК-75 (табл.12). Расход раствора хлорида магния плотностью 1,2 г/см3 оставался постоянным и составлял 1,0 л/кг ПМК-75. Установлено, что на начальном этапе твердения (в возрасте 1 и 3 суток) прочность образцов при сжатии с возрастанием плотности ПМК-75 несколько снижается. Для образцов в возрасте 7 и 28 суток наблюдается возрастание прочности на сжатие с увеличением плотности вяжущего. Это объясняется диффузионными затруднениями при проникновении воды через малорастворимую поверхностную пленку гидроксида магния к непрореагировавшему оксиду. В возрасте 28 суток гидратация заканчивается и материал набирает прочность. Для прочности при изгибе четкой зависимости от плотности ПМК-75 не выявлено. Для об-

42