RU2351556C2 - Modified component of magnesia cement - Google Patents
Modified component of magnesia cement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2351556C2 RU2351556C2 RU2005101943/03A RU2005101943A RU2351556C2 RU 2351556 C2 RU2351556 C2 RU 2351556C2 RU 2005101943/03 A RU2005101943/03 A RU 2005101943/03A RU 2005101943 A RU2005101943 A RU 2005101943A RU 2351556 C2 RU2351556 C2 RU 2351556C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesia
- magnesium oxide
- cement
- metakaolin
- concrete
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительных материалов, содержащих неорганическое связующее, в частности к магнезиальным цементам, и предназначено преимущественно для изготовления стяжек и полов, а также может быть использовано для каменной кладки, крепления облицовочной плитки, изготовления защитно-декоративных покрытий и изделий.The invention relates to the field of building materials containing an inorganic binder, in particular to magnesia cements, and is intended primarily for the manufacture of screeds and floors, and can also be used for masonry, fastening of tiles, the manufacture of protective and decorative coatings and products.
Магнезиальное вяжущее (цемент) представляет собой комбинацию тонкодисперсного порошка, активным ингредиентом которого является оксид магния MgO (оксидного компонента) с солью сильной кислоты с двух- или трехвалентным металлом (солевой компонент) преимущественно хлористого магния MgCl2, хлорного железа FeCl3 и/или сульфата магния MgSO4.Magnesia binder (cement) is a combination of fine powder, the active ingredient of which is magnesium oxide MgO (oxide component) with a salt of a strong acid with a divalent or trivalent metal (salt component) mainly magnesium chloride MgCl 2 , ferric chloride FeCl 3 and / or sulfate magnesium MgSO 4 .
Оксид магния, в свою очередь, есть продукт умеренного обжига природных карбонатных пород магнезита или доломита. При затворении его солевым компонентом образуется прочный цементный камень. Многие свойства магнезиальных цементов лучше, чем у портландцемента: они быстро твердеют, беспыльны, обладают эластичностью, стойкостью к действию масел, смазок, органических растворителей, щелочей и солей, обеспечивают высокую огнестойкость и низкую теплопроводность, хорошие износостойкость и прочность при сжатии и изгибе. Очень существенным является то обстоятельство, что магнезиальные вяжущие вещества характеризуются повышенной прочностью сцепления с различными видами заполнителей как неорганических, так и органических.Magnesium oxide, in turn, is a product of moderate calcination of natural carbonate rocks of magnesite or dolomite. When mixing it with a salt component, a strong cement stone is formed. Many properties of magnesia cements are better than Portland cement: they harden quickly, are dustless, have elasticity, resistance to oils, greases, organic solvents, alkalis and salts, provide high fire resistance and low thermal conductivity, good wear resistance and compressive and bending strength. Very significant is the fact that magnesian binders are characterized by increased adhesion to various types of aggregates, both inorganic and organic.
Все эти качества обусловливают их применение в абразивном производстве (жерноточильные круги), для изготовления теплоизоляционных изделий (пено- и газомагнезит) и перегородок, подоконных плит, лестничных ступеней, реже для облицовочных плиток внутренней части помещения и малых архитектурных форм. Однако главным их использованием было и остается устройство бесшовных монолитных полов, так как магнезиальные цементы позволяют получать высокопрочные и износостойкие покрытия, обладающие высокой стойкостью к вибрации и ударам, а также маслобензостойкостью.All these qualities determine their use in abrasive production (grindstone), for the manufacture of heat-insulating products (foam and gas magnesite) and partitions, window sills, stair steps, less often for facing tiles of the interior and small architectural forms. However, their main use was and remains the device of seamless monolithic floors, since magnesian cements allow to obtain high-strength and wear-resistant coatings with high resistance to vibration and shock, as well as oil and petrol resistance.
Эти полы гигиеничны, негорючи и долговечны. Однако и в этом их существенный недостаток по сравнению с полами из портландцемента, магнезиальные бетонные полы сами по себе характеризуются низкой водостойкостью и требуют защиты от увлажнения, в том числе снизу от капиллярного подсоса воды через основание и сбоку через стены. Используя различные полимеры производители полов имеют возможность таким образом отгрунтовать поверхность основания, на которое укладывается магнезиальный бетон, чтобы грунтовка служила гидроизоляцией. Полимерная пропитка верхнего слоя позволяет оградить от проникновения влаги внутрь бетона сверху. Однако такие меры существенно усложняют технологию и удорожают изделия, а также не дают полной гарантии водостойкости конструкции, так как гидроизоляционный слой может быть нарушен при деформации конструкции или в результате некачественного его изготовления.These floors are hygienic, non-combustible and durable. However, this is their significant drawback compared with Portland cement floors, magnesia concrete floors themselves are characterized by low water resistance and require protection from moisture, including from the bottom of the capillary suction of water through the base and sideways through the walls. Using various polymers, floor manufacturers can thus primer the surface of the base on which magnesian concrete is laid, so that the primer serves as a waterproofing. Polymer impregnation of the top layer allows you to protect from moisture penetration into the concrete from above. However, such measures significantly complicate the technology and increase the cost of the product, and also do not give a full guarantee of the water resistance of the structure, since the waterproofing layer can be damaged when the structure is deformed or as a result of poor-quality manufacturing.
Кроме того, компонент с активным оксидом магния, например каустический магнезит, обладает существенно более высокой водопотребностью по сравнению с портландцементом (45-55% в сравнении с 23-27%). Это означает, что равноподвижные растворы и бетоны на магнезиальном вяжущем содержат существенно большее количество жидкости по сравнению с составами на основе портландцемента. Это приводит к более острой проблеме расслоения магнезитобетонных смесей и к отделению жидкости на их поверхности, чем в составах на основе портландцемента. В результате этого снижается прочность прежде всего поверхностного слоя затвердевшего бетона, а также прочность в объеме за счет изменения его структуры. Это расслоение может приводить к значительным короблениям (деформациям) тонкостенных изделий из магнезиальных цементов, так как они получаются неоднородными по толщине.In addition, a component with active magnesium oxide, such as caustic magnesite, has a significantly higher water demand compared to Portland cement (45-55% compared to 23-27%). This means that equal-moving mortars and concretes with a magnesian binder contain a significantly larger amount of liquid compared to compositions based on Portland cement. This leads to a more acute problem of the separation of magnesite-concrete mixtures and to the separation of liquid on their surface than in compositions based on Portland cement. As a result of this, the strength first of all of the surface layer of hardened concrete is reduced, as well as the strength in volume due to a change in its structure. This stratification can lead to significant warping (deformation) of thin-walled products from magnesian cements, since they turn out to be inhomogeneous in thickness.
Улучшение свойств магнезиальных цементов возможно путем модификации его компонентов.Improving the properties of magnesia cements is possible by modifying its components.
Известен магнезиальный цемент, в котором основным компонентом горелой породы или золы уноса, используемой для модификации вяжущего, являются дегидратированные алюмосиликаты типа метакаолинитов. Однако реакция образования кальциевых и магниевых гидрогранатов, за счет которой повышается водостойкость вяжущего, протекает при гидротермальной обработке состава, то есть при повышенных температуре и давлении в буровой скважине, причем для активации применяемых модифицирующих добавок применяется жидкое стекло (силикат натрия). Необходимость активации применяемого алюмосиликатного ингредиента объясняется его низкой активностью в связи с неконтролируемой и неравномерной температурой его самообжига, большим разбросом размеров частиц и состава каждой из частиц, нестабильностью структуры и химического состава. При смешивании силиката натрия с хлористым магнием протекает мгновенная реакция с образованием силиката магния и хлорида натрия. При этом силикат магния выделяется в форме густого геля, а хлорид натрия уже более не вступает в химические реакции и остается в затвердевшем растворе в виде водорастворимой соли (SU № 1101542, прототип).Magnesia cement is known in which dehydrated aluminosilicates of the metakaolinite type are the main component of burned rock or fly ash used to modify the binder. However, the reaction of formation of calcium and magnesium hydrogranates, due to which the binder’s water resistance increases, proceeds during hydrothermal treatment of the composition, that is, at elevated temperature and pressure in the borehole, and liquid glass (sodium silicate) is used to activate the modifying additives used. The necessity of activating the aluminosilicate ingredient used is explained by its low activity due to the uncontrolled and uneven temperature of its self-firing, a large variation in particle sizes and composition of each of the particles, and instability in the structure and chemical composition. When sodium silicate is mixed with magnesium chloride, an instant reaction occurs to form magnesium silicate and sodium chloride. In this case, magnesium silicate is released in the form of a thick gel, and sodium chloride no longer enters into chemical reactions and remains in the hardened solution in the form of a water-soluble salt (SU No. 1101542, prototype).
Недостатками этого цемента являются необходимость гидротермальной обработки состава для образования водостойких соединений, что не позволяет использовать данный цемент для бетонов и растворов, твердеющих в нормальных условиях (температура 20±5°С, атмосферное давление), а также ухудшение консистенции раствора за счет быстрого образования густого геля силиката магния и появление высолов на получаемых поверхностях или изделиях, обусловленных наличием в затвердевшем растворе или бетоне водорастворимого хлорида натрия.The disadvantages of this cement are the need for hydrothermal treatment of the composition to form water-resistant compounds, which does not allow the use of this cement for concrete and mortars hardening under normal conditions (temperature 20 ± 5 ° C, atmospheric pressure), as well as deterioration of the consistency of the solution due to the rapid formation of thick magnesium silicate gel and the appearance of efflorescence on the resulting surfaces or products due to the presence of water-soluble sodium chloride in the hardened solution or concrete.
Известен цемент, в котором каустический магнезит используется лишь для активации алюмосиликатного компонента. То есть, механизмом твердения этого цемента является гидратация алюмосиликатного компонента, а не магнезиального вяжущего (SU №1346608).Cement is known in which caustic magnesite is used only to activate the aluminosilicate component. That is, the hardening mechanism of this cement is the hydration of the aluminosilicate component, and not the magnesian binder (SU No. 1346608).
Недостатками этого цемента, не являющегося по механизму образования изделий магнезиальным, являются узость диапазона использования в связи с невозможностью получения механических и иных характеристик, присущих магнезиальным цементам, а также необходимость автоклавной обработки получаемых изделий.The disadvantages of this cement, which is not magnesian by the mechanism of product formation, are the narrow range of use due to the inability to obtain mechanical and other characteristics inherent in magnesian cements, as well as the need for autoclaving of the resulting products.
Известен магнезиальный цемент, в котором одним из компонентов состава является каолин. В данном случае каолин является пассивным наполнителем состава и может выполнять роль лишь минерального пластификатора (делает смесь более пластичной, «жирной»). Для повышения водостойкости производится гидрофобизация смеси полиорганосилоксаном. Так как полиорганосилоксаны не смешиваются с водой, они требуют минерального носителя для введения в водные системы. Этим носителем в данном изобретении является каолин, который сам по себе не может обеспечить улучшение водостойкости цемента (RU №2062763).Known magnesia cement, in which one of the components of the composition is kaolin. In this case, kaolin is a passive filler of the composition and can play the role of only a mineral plasticizer (makes the mixture more plastic, "greasy"). To increase water resistance, hydrophobization of the mixture with polyorganosiloxane is performed. Since polyorganosiloxanes are not miscible with water, they require a mineral carrier for incorporation into aqueous systems. This carrier in this invention is kaolin, which alone cannot provide an improvement in the water resistance of cement (RU No. 2062763).
Недостатками этого цемента являются низкая эффективность модификации в части водостойкости, связанная с ограниченным сроком гидрофобизации полиорганосилоксаном, сложность состава и дороговизна используемых компонентов, в частности полиорганосилоксана.The disadvantages of this cement are the low efficiency of the modification in terms of water resistance, associated with a limited period of hydrophobization with polyorganosiloxane, the complexity of the composition and high cost of the components used, in particular polyorganosiloxane.
Известен магнезиальный цемент, в котором используется смешанное вяжущее, состоящее из магнезиального цемента (каустического магнезита и раствора хлористого магния) и молотого доменного шлака, содержащего 6-9% окиси алюминия. В данном изобретении соотношение компонентов таково, что доменного шлака используется в 1,5 раза больше, чем каустического магнезита, поэтому основным механизмом его твердения является гидратация минералов шлака (а не реакция магнезита с хлористым магнием с образованием оксихлорида магния, являющаяся механизмом образования изделий из магнезиального цемента). В результате значительно замедляется твердение, о чем говорят сроки схватывания - 7-8 часов. Стальной армирующий заполнитель существенно повышает прочность изделий, особенно на изгиб, но этот заполнитель во влажных условиях будет усиленно ржаветь в бетоне (так как рН бетона низкий, исходя из его состава), расширяясь и разрушая полученные изделия (RU №2096380).Known magnesia cement, which uses a mixed binder, consisting of magnesia cement (caustic magnesite and a solution of magnesium chloride) and ground blast furnace slag containing 6-9% alumina. In this invention, the component ratio is such that blast furnace slag is used 1.5 times more than caustic magnesite, so the main mechanism of its hardening is the hydration of slag minerals (and not the reaction of magnesite with magnesium chloride to form magnesium oxychloride, which is the mechanism for the formation of magnesian products cement). As a result, hardening significantly slows down, which is indicated by the setting time - 7-8 hours. Steel reinforcing aggregate significantly increases the strength of products, especially bending, but this filler in wet conditions will intensely rust in concrete (since the pH of the concrete is low, based on its composition), expanding and destroying the resulting product (RU No. 2096380).
Недостатками этого цемента являются длительные сроки схватывания, необходимость тепловой обработки изделий, низкая эффективность модификации в части водостойкости, низкая седиментационная стойкость (стойкость к расслаиванию) и сложность состава.The disadvantages of this cement are the long setting time, the need for heat treatment of products, low modification efficiency in terms of water resistance, low sedimentation resistance (resistance to delamination) and the complexity of the composition.
Известен магнезиальный цемент, в котором для модификации вяжущего добавляются молотый основной гранулированный доменный шлак и гидросиликат магния (RU №2238251).Magnesia cement is known in which ground basic granular blast furnace slag and magnesium hydrosilicate are added to modify the binder (RU No. 2238251).
Недостатками этого цемента являются низкая прочность изделий в сухом состоянии, которая могла бы быть существенно выше без применяемых добавок, низкая седиментационная стойкость (стойкость к расслаиванию) и сложность состава (применяются одновременно два компонента для модификации вяжущего). Некоторое повышение водостойкости бетона, т.е. повышение прочности в насыщенном водой состоянии, недостаточно и сопровождается снижением прочности в сухом виде, что означает потерю преимуществ, свойственных магнезиальным цементам.The disadvantages of this cement are the low strength of the products in the dry state, which could be significantly higher without the use of additives, low sedimentation resistance (resistance to delamination) and the complexity of the composition (two components are used simultaneously to modify the binder). Some increase in water resistance of concrete, i.e. an increase in strength in a water-saturated state is insufficient and is accompanied by a decrease in dry strength, which means the loss of the advantages inherent in magnesian cements.
В известных технических решениях, как правило, указывается на положительное влияние активного кремнезема (двуокиси кремния) на водостойкость магнезиального вяжущего. Результаты неоднократных экспериментальных проверок этого утверждения заявителем показали, что хотя водостойкость действительно несколько увеличилась, однако одновременно потеряны все преимущества магнезиального цемента. Так же попадание в магнезиальный цемент портландцемента, основу которого составляют силикаты кальция, даже в малых количествах (3-5%), вдвое снижает прочность магнезиального бетона или раствора.Known technical solutions, as a rule, indicate the positive effect of active silica (silicon dioxide) on the water resistance of a magnesian binder. The results of repeated experimental checks of this statement by the applicant showed that although the water resistance actually increased slightly, all the advantages of magnesia cement were lost at the same time. Also, Portland cement, which is based on calcium silicates, even in small amounts (3-5%), enters the magnesia cement, halving the strength of magnesia concrete or mortar.
Гидросиликаты магния проявляют очень слабые вяжущие свойства. То есть, при реакции образования гидросиликатов магния не происходит образования прочного искусственного камня, а образуется рыхлый гель. Таким образом, кремнезем является вредным компонентом для магнезиального вяжущего, наряду с силикатами кальция, которые также в большом количестве содержатся в таких материалах, как основные доменные шлаки и золы уноса. В известных технических решениях при добавлении к магнезиальным цементам известных модифицирующих добавок, содержащих различные формы кремнезема и алюмосиликатов, параллельно образованию основного продукта реакции твердения магнезиальных цементов (оксихлоридов или оксисульфатов магния) образуются гидросиликаты и гидроалюмосиликаты магния и кальция. Гидросиликаты магния в соответствии с результатами опытов, являющиеся продуктами реакции активной окиси магния с кремнеземем и с силикатами кальция, ослабляют вяжущие свойства магнезиального цемента. В результате водостойкость повышается с одновременным снижением прочностных характеристик изделия в сухом состоянии. Другими словами, в случае такой модификации теряются все преимущества магнезиального вяжущего.Magnesium hydrosilicates exhibit very weak astringent properties. That is, during the formation of magnesium hydrosilicates, a durable artificial stone does not form, but a loose gel forms. Thus, silica is a harmful component for a magnesian binder, along with calcium silicates, which are also found in large quantities in materials such as basic blast furnace slag and fly ash. In known technical solutions, when known modifying additives containing various forms of silica and aluminosilicates are added to magnesia cements, hydrosilicates and hydroaluminosilicates of magnesium and calcium are formed in parallel with the formation of the main reaction product of the hardening of magnesia cements (magnesium oxychlorides or oxysulfates). According to the experimental results, magnesium hydrosilicates, which are the products of the reaction of active magnesium oxide with silica and calcium silicates, weaken the astringent properties of magnesia cement. As a result, water resistance increases while reducing the strength characteristics of the product in a dry state. In other words, in the case of such a modification, all the advantages of the magnesian binder are lost.
Технической задачей изобретения является получение прочного, водостойкого и седиментационно стойкого магнезиального цемента при сохранении его прочностных характеристик и остальных вышеупомянутых преимуществ изделий из магнезиального цемента.An object of the invention is to obtain a durable, water-resistant and sedimentation-resistant magnesia cement while maintaining its strength characteristics and the remaining above-mentioned advantages of products from magnesia cement.
Технический результат состоит в повышении водостойкости, т.е. повышении прочности изделий в водонасыщенном виде с 45-55% до 90-110%, без снижения характеристик в сухом виде. Одновременно обеспечивается существенное повышение седиментационной стойкости (стойкости к расслаиванию) модифицированных магнезиальных бетонов и растворов. Более высокая седиментационная стойкость модифицированных бетонов и растворов обеспечивает более высокую прочность в объеме и тем более на поверхности бетона или раствора более высокую непроницаемость, а также стабильность формы изделий. Кроме того, обеспечивается повышение водоудерживающей способности магнезиальных растворов и бетонов, выражающееся в снижении отсоса жидкости затворения в основание и, следовательно, повышении адгезии магнезиальных бетонов и растворов к впитывающим основаниям за счет уменьшения ослабления контактной зоны. Одновременно повышается декоративность и стойкость к высолообразованию.The technical result consists in increasing the water resistance, i.e. increasing the strength of products in water-saturated form from 45-55% to 90-110%, without compromising dry performance. At the same time, a significant increase in sedimentation resistance (resistance to delamination) of modified magnesia concrete and mortar is provided. Higher sedimentation resistance of modified concrete and mortar provides a higher strength in volume and especially on the surface of concrete or mortar, higher impermeability, as well as the stability of the shape of the products. In addition, an increase in the water-holding capacity of magnesia mortars and concretes is provided, which is expressed in a decrease in the suction of the mixing fluid into the base and, therefore, an increase in the adhesion of magnesia concrete and mortars to absorbent substrates by reducing the weakening of the contact zone. At the same time, decorativeness and resistance to salt formation increase.
Сущность изобретения состоит в том, что модифицированный компонент магнезиального цемента, в состав которого входит ингредиент, содержащий активный оксид магния, а также алюмосиликатная модифицирующая минеральная добавка, в качестве последней содержит метакаолин, представляющий собой термически активированный каолин с преимущественным размером частиц менее 10 мкм, в количестве от 2% до 50% массы активного оксида магния.The essence of the invention lies in the fact that the modified component of magnesia cement, which includes an ingredient containing active magnesium oxide, as well as an aluminosilicate modifying mineral additive, contains metakaolin, which is a thermally activated kaolin with a predominant particle size of less than 10 microns, in the amount of from 2% to 50% by weight of active magnesium oxide.
Предпочтительно метакаолин представляет собой каолин, термически активированный в течение, по меньшей мере, 5 мин при температуре 500-1000°С, с содержанием, по меньшей мере, 60% частиц размером менее 10 мкм. В качестве ингредиента, содержащего активный оксид магния, компонент содержит каустический магнезит с массовой долей активного оксида магния от 0,7 до 0,95 или каустический доломит с массовой долей активного оксида магния от 0,15 до 0,23.Preferably, metakaolin is kaolin thermally activated for at least 5 minutes at a temperature of 500-1000 ° C, with at least 60% of particles smaller than 10 microns. As an ingredient containing active magnesium oxide, the component contains caustic magnesite with a mass fraction of active magnesium oxide from 0.7 to 0.95 or caustic dolomite with a mass fraction of active magnesium oxide from 0.15 to 0.23.
Основой метакаолина являются природные алюмосиликаты, которые характеризуются сложным химическим составом и внутренним строением. В основе их структуры лежит кремнекислородный тетраэдр, в центре которого находится ион кремния Si4+ или ион алюминия Al3+, а в вершинах - ионы кислорода О2-. Ионы кремния создают четырехвалентный, а ионы алюминия - трехвалентный радикал с дополнительным отрицательным зарядом. Природный каолин представляет собой минерал из группы водных силикатов алюминия. Химический состав Al4[Si4, O10](OH)8; содержит 39,5% Al2О3, 46,5% SiO2 и 14% H2O. В основе кристаллической структуры каолина лежат бесконечные листы из тетраэдров Si-О4, имеющих три общих кислорода и связанных попарно через свободные вершины алюминием и гидроксилом.The basis of metakaolin are natural aluminosilicates, which are characterized by a complex chemical composition and internal structure. Their structure is based on a silicon-oxygen tetrahedron, in the center of which there is a silicon ion Si 4+ or aluminum ion Al 3+ , and at the vertices - oxygen ions O 2- . Silicon ions create tetravalent, and aluminum ions create a trivalent radical with an additional negative charge. Natural kaolin is a mineral from the group of aqueous aluminum silicates. The chemical composition of Al 4 [Si 4 , O 10 ] (OH) 8 ; contains 39.5% Al 2 O 3 , 46.5% SiO 2 and 14% H 2 O. The crystal structure of kaolin is based on infinite sheets of Si-O 4 tetrahedra having three common oxygen and connected in pairs through aluminum by free vertices and hydroxyl.
При нагревании до 500°С каолин начинает терять воду с образованием активного метакаолина Al2Si2O7, а при 925-1050°С может разлагаться с выделением тепла, давая вначале шпинель Si3Al4O12, а затем муллит Si2Al6O13 и кристобалит SiO2 - химически неактивные вещества.When heated to 500 ° C, kaolin begins to lose water with the formation of active metakaolin Al 2 Si 2 O 7 , and at 925-1050 ° C it can decompose with heat, giving first spinel Si 3 Al 4 O 12 , and then mullite Si 2 Al 6 O 13 and cristobalite SiO 2 are chemically inactive substances.
Процесс химических преобразований при обжиге не моментальный, протекает не менее чем 5 минут, как и процесс разогрева обжигаемого материала, и зависит от таких факторов, как крупность обжигаемого материала, время обжига, интенсивность теплообмена (тип печи) и, конечно, температуры (т.е. до какой температуры в среднем успевает разогреться обжигаемый материал, и сколько времени он находится в этом состоянии). Поэтому даже при температуре в диапазоне 925 - 1000°С имеется возможность подобрать такие параметры режима, при которых получится требуемый результат и каолин не перейдет в химически неактивную форму.The process of chemical transformations during firing is not instantaneous, it takes at least 5 minutes, as does the process of heating the fired material, and depends on factors such as the size of the fired material, firing time, heat transfer rate (type of furnace) and, of course, temperature (i.e. E. To what temperature does the calcined material have time to warm up on average, and how long it is in this state). Therefore, even at a temperature in the range of 925 - 1000 ° С, it is possible to select such mode parameters at which the desired result is obtained and kaolin does not go into a chemically inactive form.
Смесь, в которую вводят модифицированный компонент, содержит солевой компонент преимущественно в виде твердого кристаллогидрата или в виде водного раствора плотностью 1,1-1,35 кг/л солей сильных кислот и двух-трехвалентных металлов, по меньшей мере, одной из следующих: хлористого магния MgCl, хлорного железа FeCl2, сульфата магния MgSO4. К сильным кислотам относятся кислоты, которые в водных растворах полностью диссоциированы. Предпочтительно в качестве солей сильных кислот применяют соли соляной и/или серной кислоты, двухвалентного металла магния и/или трехвалентного металла железа.The mixture into which the modified component is introduced contains the salt component mainly in the form of solid crystalline hydrate or in the form of an aqueous solution with a density of 1.1-1.35 kg / l of salts of strong acids and divalent metals, at least one of the following: chloride magnesium MgCl, ferric chloride FeCl 2 , magnesium sulfate MgSO 4 . Strong acids include acids that are completely dissociated in aqueous solutions. Preferably, salts of hydrochloric and / or sulfuric acid, divalent magnesium metal and / or ferric metal are used as salts of strong acids.
Модифицированный компонент магнезиального цемента используют следующим образом.The modified component of magnesia cement is used as follows.
Исходя из заданных свойств очередной партии смеси и номенклатуры имеющихся в наличии исходных материалов определяют необходимые количества модифицированного активного компонента и остальных компонентов магнезиального цемента.Based on the set properties of the next batch of the mixture and the range of available starting materials, the necessary quantities of the modified active component and the remaining components of magnesia cement are determined.
Расчетные количества ингредиентов для очередной партии раствора загружают в смеситель или в специальную емкость с добавлением необходимого количества воды и тщательно перемешивают до получения однородной массы. Массовая доля раствора солевого компонента в смеси составляет, как правило, не менее 9%, модифицированного компонента не менее 7%, заполнители и наполнители остальное (см. примеры).The calculated quantities of ingredients for the next batch of solution are loaded into a mixer or in a special container with the necessary amount of water added and mixed thoroughly until a homogeneous mass is obtained. The mass fraction of the solution of the salt component in the mixture is, as a rule, at least 9%, the modified component is at least 7%, aggregates and fillers are the rest (see examples).
Метакаолин содержится в модифицированном компоненте магнезиального цемента в количестве от 2% до 50% массы от количества оксида магния. Для получения метакаолина - придания нужных свойств (активации) - природный алюмосиликат каолин подвергается термообработке в течение не менее 5 минут при температуре 500-1000°С, обеспечивающей дегидратацию, но сохраняющей структуру и не допускающей преобразование метакаолина в неактивные минералы. Метакаолин для модификации компонента магнезиального цемента берется с преимущественным, т.е., по меньшей мере, 60%-ным, содержанием частиц размером менее 10 мкм, в большинстве случаев не более 3 мкм.Metakaolin is contained in the modified component of magnesia cement in an amount of from 2% to 50% by weight of the amount of magnesium oxide. To obtain metakaolin - to impart the desired properties (activation) - natural kaolin aluminosilicate is subjected to heat treatment for at least 5 minutes at a temperature of 500-1000 ° C, which ensures dehydration, but retains its structure and does not allow the conversion of metakaolin to inactive minerals. Metakaolin for modifying a component of magnesia cement is taken with a predominant, i.e. at least 60%, content of particles less than 10 microns in size, in most cases no more than 3 microns.
В результате получается готовый к употреблению раствор или бетон. Изготовление пола или иных конструкций или изделий производится путем налива раствора на подготовленную соответствующим образом поверхность или в форму и, при необходимости, его разравнивания и уплотнения. В течение первых суток достигается 30-50% прочность конструкции или изделия, что позволяет извлекать изделие из формы или свободно передвигаться по поверхности конструкции. Полная нормированная прочность и показатели качества затвердевшего раствора (бетона) достигаются через 28 суток. При этом прочность сцепления с бетоном основания может превышать его прочность при растяжении.The result is a ready-to-use mortar or concrete. The manufacture of the floor or other structures or products is carried out by pouring the mortar onto the surface prepared accordingly or into the mold and, if necessary, leveling and sealing it. During the first day, 30-50% of the strength of the structure or product is achieved, which allows you to remove the product from the mold or move freely on the surface of the structure. Full normalized strength and quality indicators of the hardened mortar (concrete) are achieved after 28 days. In this case, the adhesion strength to the concrete of the base may exceed its tensile strength.
Пример 1Example 1
Для приготовления партии смеси на каждую тонну смеси, исходя из требуемой прочности на сжатие 35 МПа, берут 200 кг солевого компонента, представляющего собой водный раствор двух солей металлов плотностью 1,205 кг/л, с массовой долей (содержанием) хлористого магния, составляющей 0,16, и массовой долей хлорного железа, составляющей 0,05.To prepare a batch of the mixture for each ton of the mixture, based on the required compressive strength of 35 MPa, 200 kg of the salt component are taken, which is an aqueous solution of two metal salts with a density of 1.205 kg / l, with a mass fraction (content) of magnesium chloride of 0.16 , and a mass fraction of ferric chloride of 0.05.
В качестве модифицированного компонента, содержащего активный оксид магния, используется каустический магнезит с массовой долей активного оксида магния 0,83 и содержанием метакаолина в количестве 2,5% от массы активного оксида магния.As a modified component containing active magnesium oxide, caustic magnesite with a mass fraction of active magnesium oxide of 0.83 and a metakaolin content of 2.5% by weight of active magnesium oxide is used.
Метакаолин представляет собой термически активированный в течение 5 минут при температуре 1000°С каолин с содержанием 60% частиц размером менее 10 мкм.Metakaolin is a kaolin thermally activated for 5 minutes at a temperature of 1000 ° C with a content of 60% of particles less than 10 microns in size.
Модифицированного компонента берут 244 кг. В качестве заполнителя используется кварцевый песок крупностью до 0,5 мм, а в качестве наполнителя - кварц молотый пылевидный. Количество кварцевого песка составляет 475 кг. В качестве добавок берется 2,5 кг метилцеллюлозы, 6 кг пластификатора, 1,8 кг антивспенивателя. Молотый кварц остальное до 1000 кг. Подвижность свежеприготовленной смеси по вискозиметру Суттарда 25 см. Прочность затвердевшего раствора из данной смеси при сжатии 36,8 МПа через 28 суток с начала затвердевания, прочность в водонасыщенном виде раствора из данной смеси - 35,4 МПа (водостойкость 96%), прочность сцепления с бетоном основания 4,5 МПа (разрушение по бетону основания). Расслаиваемость не превышает 5%. Высолы отсутствуют. Поверхность гладкая, однородная, без следов водоотделения.The modified component take 244 kg. Silica sand with a grain size of up to 0.5 mm is used as a filler, and powdered silica is used as filler. The amount of quartz sand is 475 kg. As additives, 2.5 kg of methyl cellulose, 6 kg of plasticizer, 1.8 kg of antifoam are taken. Ground quartz, the rest is up to 1000 kg. The mobility of the freshly prepared mixture according to the Suttard viscometer is 25 cm. The strength of the hardened solution from this mixture under compression of 36.8 MPa after 28 days from the beginning of hardening, the strength in the water-saturated form of the solution from this mixture is 35.4 MPa (water resistance 96%), the adhesion strength to base concrete 4.5 MPa (destruction of concrete base). Delamination does not exceed 5%. No efflorescence. The surface is smooth, homogeneous, without signs of water separation.
Пример 2.Example 2
Для изготовления магнезиального бетона берут 90 кг 15%-процентного раствора хлористого магния плотностью 1,149 кг/л, 104 кг модифицированного компонента, содержащего каустический магнезит с массовой долей 0,75 оксида магния и содержанием метакаолина в количестве 27% от массы последнего, 252 кг песка фракции 0,1-5 мм, 554 кг щебня гранитного фракции 5-20 мм и 0,5 кг сульфированной нафталиноформальдегидной смолы. Метакаолин представляет собой термически активированный в течение 20 минут при температуре 800°С каолин с содержанием 65% частиц размером менее 10 мкм.For the manufacture of magnesia concrete, 90 kg of a 15% percent solution of magnesium chloride with a density of 1.149 kg / l, 104 kg of a modified component containing caustic magnesite with a mass fraction of 0.75 magnesium oxide and metakaolin content in the amount of 27% of the mass of the latter, 252 kg of sand are taken fractions of 0.1-5 mm, 554 kg of crushed stone of a granite fraction of 5-20 mm and 0.5 kg of sulfonated naphthalene-formaldehyde resin. Metakaolin is a kaolin thermally activated for 20 minutes at a temperature of 800 ° C with a content of 65% of particles less than 10 microns in size.
Подвижность свежеприготовленной бетонной смеси 7,5 см осадка конуса. Прочность затвердевшего бетона из данной смеси при сжатии 44,4 МПа через 28 суток с начала затвердевания, прочность в водонасыщенном виде изделия из данной смеси 45,3 МПа (водостойкость 102%), прочность сцепления с бетоном основания 2,1 МПа (смешанное разрушение по границе с бетоном и по бетону основания). Расслаиваемость не превышает 3%. Высолы отсутствуют.The mobility of the freshly prepared concrete mix is 7.5 cm cone sediment. The strength of the hardened concrete from this mixture under compression of 44.4 MPa after 28 days from the beginning of hardening, the strength in the water-saturated form of the product from this mixture is 45.3 MPa (water resistance 102%), the adhesion strength to the base concrete is 2.1 MPa (mixed fracture border with concrete and concrete base). Delamination does not exceed 3%. No efflorescence.
Пример 3.Example 3
Для изготовления партии ремонтной растворной смеси берут 133 кг 15%-процентного раствора хлористого магния, 294 кг каустического доломита с массовой долей оксида магния 0,21 и содержанием метакаолина в количестве 18% от массы последнего и 573 кг кварцевого песка. Метакаолин представляет собой термически активированный в течение 40 минут при температуре 600°С каолин с содержанием 70% частиц размером менее 10 мкм.To make a batch of repair mortar, they take 133 kg of a 15% percent solution of magnesium chloride, 294 kg of caustic dolomite with a mass fraction of magnesium oxide of 0.21 and a metakaolin content of 18% by weight of the latter and 573 kg of quartz sand. Metakaolin is kaolin thermally activated for 40 minutes at a temperature of 600 ° C with a content of 70% of particles less than 10 microns in size.
Данная смесь обладает повышенной пластичностью. Ее подвижность в свежеприготовленном виде составляет 4 см погружения конуса. Прочность затвердевшего раствора из данной смеси при сжатии 31,3 МПа через 28 суток с начала затвердевания, прочность в водонасыщенном виде затвердевшего раствора из данной смеси 30,0 МПа (водостойкость около 96%), прочность сцепления с бетоном основания 3,5 МПа (разрушение по бетону основания).This mixture has increased ductility. Its freshly prepared mobility is 4 cm dipping cone. The strength of the hardened mortar from this mixture under compression of 31.3 MPa after 28 days from the beginning of hardening, the strength in the water-saturated form of the hardened solution from this mixture is 30.0 MPa (water resistance is about 96%), the adhesion strength to base concrete is 3.5 MPa (failure on concrete base).
Расслаиваемость не превышает 3%. Высолы отсутствуют.Delamination does not exceed 3%. No efflorescence.
Пример 4.Example 4
Для изготовления партии декоративной смеси берут 223 кг 13%-процентного раствора сульфата магния, 756 кг модифицированного компонента, содержащего каустический доломит с массовой долей оксида магния 0,18 и содержанием метакаолина в количестве 48% от массы последнего, добавляют 1 кг сульфированной нафталиноформальдегидной смолы и 20 кг пигмента (охра). Данная смесь не требует введения заполнителя или наполнителя в связи с использованием каустического доломита, содержащего достаточное количество молотого известняка крупностью до 0,1 мм. Метакаолин представляет собой термически активированный в течение 60 минут при температуре 500°С каолин с содержанием 75% частиц размером менее 10 мкм. Данная смесь является одновременно декоративной и экономичной, так как в качестве компонента, содержащего активный оксид магния, используется дешевый каустический доломит.To produce a batch of decorative mixture, 223 kg of a 13% percent solution of magnesium sulfate, 756 kg of a modified component containing caustic dolomite with a mass fraction of magnesium oxide of 0.18 and metakaolin content in the amount of 48% by weight of the latter are taken, 1 kg of sulfonated naphthalene-formaldehyde resin is added and 20 kg of pigment (ocher). This mixture does not require the introduction of aggregate or filler in connection with the use of caustic dolomite containing a sufficient amount of ground limestone with a particle size of up to 0.1 mm. Metakaolin is a kaolin thermally activated for 60 minutes at a temperature of 500 ° C with a content of 75% of particles less than 10 microns in size. This mixture is both decorative and economical, since cheap caustic dolomite is used as a component containing active magnesium oxide.
Подвижность свежеприготовленной растворной смеси составляет 9,5 см погружения конуса. Прочность при сжатии затвердевшей шпатлевки 13,6 МПа через 28 суток с начала затвердевания, прочность в водонасыщенном виде шпатлевки 14,8 МПа (водостойкость 109%), прочность сцепления с бетоном основания 1,5 МПа (разрушение по границе контакта). Расслаиваемость отсутствует. Высолообразование не наблюдается ни до, ни после водонасыщения и высыхания.The mobility of the freshly prepared mortar is 9.5 cm immersion cone. The compressive strength of the hardened putty is 13.6 MPa after 28 days from the beginning of hardening, the strength in the water-saturated form of the putty is 14.8 MPa (water resistance 109%), the adhesion strength to the base concrete is 1.5 MPa (destruction along the contact boundary). Separation is absent. Salting is not observed either before or after water saturation and drying.
Результаты экспериментальных проверок, в том числе и вышеприведенные примеры, подтверждают тот факт, что наличие метакаолина в качестве модифицирующей активной минеральной добавки в композиции ингредиентов магнезиального цемента ведет к образованию водостойких и обладающих вяжущими свойствами алюмосиликатов магния параллельно с образованием неводостойких оксихлоридов или оксисульфатов магния. В результате повышение водостойкости - повышение характеристик в водонасыщенном виде, не сопровождается снижением характеристик изделий в сухом виде, в частности коэффициент водостойкости возрастает с 45-55% до 90-110% при добавлении метакаолина, без заметного снижения прочности бетона в сухом виде по сравнению с составами без метакаолина. Это обусловлено тем, что именно гидроалюмосиликаты магния обладают вяжущими свойствами (а гидросиликаты магния, являющиеся продуктами реакции активной окиси магния с кремнеземем и с силикатами кальция в известных технических решениях, лишь ослабляют вяжущие свойства магнезиального цемента). Таким образом, метакаолин является идеальной добавкой для модификации компонента магнезиального цемента, так как он практически на 100% состоит из силиката алюминия, имеет равномерный состав и структуру и является очень активным благодаря целенаправленно установленным режимам его получения (обжига).The results of experimental checks, including the above examples, confirm the fact that the presence of metakaolin as a modifying active mineral additive in the composition of magnesia cement ingredients leads to the formation of water-resistant and astringent magnesium aluminosilicates in parallel with the formation of non-water-resistant magnesium oxychlorides or oxysulfates. As a result, an increase in water resistance - an increase in characteristics in a water-saturated form, is not accompanied by a decrease in the characteristics of products in dry form, in particular, the coefficient of water resistance increases from 45-55% to 90-110% with the addition of metakaolin, without a noticeable decrease in the strength of concrete in dry form compared to formulations without metakaolin. This is due to the fact that it is magnesium hydroaluminosilicates that have astringent properties (and magnesium hydrosilicates, which are the products of the reaction of active magnesium oxide with silica and calcium silicates in known technical solutions, only weaken the astringent properties of magnesia cement). Thus, metakaolin is an ideal additive for modifying a component of magnesia cement, since it is almost 100% aluminum silicate, has a uniform composition and structure, and is very active due to purposefully established modes of its production (firing).
Введение метакаолина в качестве модифицирующей добавки приводит к существенному повышению седиментационной стойкости (стойкости к расслаиванию) модифицированных магнезиальных бетонов и растворов. Этому способствует размер частиц метакаолина (преимущественно менее 10 микрон). Одновременно повышается водоудерживающая способность модифицированных магнезиальных бетонов и растворов, т.е. снижается отсос влаги (раствора затворения) в основание, на которое нанесен магнезиальный состав. В свою очередь, это ведет к повышению адгезии магнезиальных бетонов и растворов к впитывающим основаниям за счет уменьшения ослабления контактной зоны в результате отсоса жидкости затворения в основание.The introduction of metakaolin as a modifying additive leads to a significant increase in the sedimentation resistance (resistance to delamination) of modified magnesia concrete and mortar. This is facilitated by the particle size of metakaolin (predominantly less than 10 microns). At the same time, the water holding capacity of modified magnesia concrete and mortar, i.e. decreases the suction of moisture (mixing solution) into the base on which the magnesia composition is applied. In turn, this leads to increased adhesion of magnesia concrete and mortars to absorbent substrates by reducing the weakening of the contact zone as a result of suction of the mixing fluid into the substrate.
Так же метакаолин способствует повышению декоративности и стойкости растворов и бетонов к высолообразованию, что обусловлено связыванием метакаолином щелочей (Na2O, K2O) в нерастворимые в воде цеолитоподобные соединения, а также общим повышением однородности, водостойкости и непроницаемости составов.Also, metakaolin helps to increase the decorativeness and resistance of mortars and concrete to salt formation, due to the binding of alkali (Na 2 O, K 2 O) with metakaolin to water-insoluble zeolite-like compounds, as well as a general increase in the uniformity, water resistance and impermeability of the compositions.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005101943/03A RU2351556C2 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Modified component of magnesia cement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005101943/03A RU2351556C2 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Modified component of magnesia cement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005101943A RU2005101943A (en) | 2006-07-10 |
| RU2351556C2 true RU2351556C2 (en) | 2009-04-10 |
Family
ID=36830293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005101943/03A RU2351556C2 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Modified component of magnesia cement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2351556C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3920466A (en) * | 1973-07-12 | 1975-11-18 | Solomon Isaakovic Danjushevsky | Binder for cementing wells |
| US4838941A (en) * | 1986-01-07 | 1989-06-13 | Ausmintec Corp. Limited | Magnesium cement |
| RU93040679A (en) * | 1993-08-10 | 1995-11-20 | Акционерное общество "Южуралсантехмонтаж" | BINDER |
-
2005
- 2005-01-27 RU RU2005101943/03A patent/RU2351556C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3920466A (en) * | 1973-07-12 | 1975-11-18 | Solomon Isaakovic Danjushevsky | Binder for cementing wells |
| US4838941A (en) * | 1986-01-07 | 1989-06-13 | Ausmintec Corp. Limited | Magnesium cement |
| RU93040679A (en) * | 1993-08-10 | 1995-11-20 | Акционерное общество "Южуралсантехмонтаж" | BINDER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005101943A (en) | 2006-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2622283C2 (en) | Geopolymer composition with stable dimensions and method | |
| CN102036932B (en) | Durable magnesium oxychloride cement and process therefor | |
| KR102127941B1 (en) | High early strength cement concrete composition with rubber latex impregnated Ca-alginate bead and a repairing method of road pavement using the same | |
| CN103140453B (en) | There is the high strength phosphate-based cements of low alkalinity | |
| EA026204B1 (en) | Fire protection mortar | |
| JPH0153230B2 (en) | ||
| KR101031980B1 (en) | Fast-hard finish composition with excellent strength and durability and repair method for concrete structures using the same | |
| KR100877528B1 (en) | Dry mortar with improved thermal insulation and sound insulation, non-combustible board made of the dry mortar, and lightweight brick made of the dry mortar | |
| US20110178209A1 (en) | Manufacturing hydraulic cement aggregates for use in insulating and heat reflecting products | |
| CN112469681A (en) | Adhesives comprising clay | |
| KR101074371B1 (en) | Cement milk for semi-rigid road pavement using flameproof cement and high durability semi-rigid road pavement method | |
| KR101300515B1 (en) | High-performance cement concrete composite and overlay pavement method using the composite | |
| KR101380171B1 (en) | High durable cement for semi-rigid pavement having chloride resistant cement and Semi-rigid pavement method using filling the same in asphalt with vibrating | |
| CN114616217B (en) | Inorganic polymers and their use in composites | |
| RU2162455C1 (en) | Raw mix for manufacturing foam concrete based on magnesia binder | |
| RU2351556C2 (en) | Modified component of magnesia cement | |
| RU2507182C1 (en) | Raw material mixture for production of foam concrete | |
| JP3431486B2 (en) | Powdered one-pack alkali silicate composition, paste-like alkali silicate-based solidifying material using the same, method for treating industrial waste, and polymer product | |
| RU2375303C2 (en) | Preparation method of ultrafine bonding material | |
| US6110270A (en) | Method for influencing moisture content and migration in building materials | |
| KR101697976B1 (en) | Alumina ceramic binder based composition suitable for salt-resistant and chemical-resistant concrete structure for repairing concrete structure and construction method thereof | |
| RU2411201C2 (en) | Ultrafine binding material | |
| KR20130108229A (en) | High strength composition for repairing and reinforcing concrete structure | |
| RU2785700C2 (en) | Binding agent containing clay | |
| AU2005333840A1 (en) | Granular composition comprising an anhydrite III hydraulic binder and an alumina-based granular material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120128 |