Магнезиальный цемент своими руками

Магнезиальный цемент и способ его получения

Владельцы патента RU 2344102:

Изобретение относится к области магнезиальных вяжущих и может быть использовано при производстве строительных материалов, в том числе бетонов с органическими наполнителями. Для получения магнезиального цемента готовят синтетический сульфат магния MgSO₄·7H₂O химическим взаимодействием водной суспензии тонкоизмельченного магнезита MgCO₃ или каустического магнезита MgO, приготовленной из расчета твердое:жидкое = 1:1, с серной кислотой плотностью не ниже 1,6 г/см 3 до полной нейтрализации жидкой фазы суспензии до рН-7 с последующей выпаркой и кристаллизацией MgSO₄·7H₂O. Полученный сульфат магния смешивают с каустическим магнезитом при следующем соотношении компонентов, мас.%: каустический магнезит — 66-72, указанный сульфат магния — 28-34. Технический результат — создание магнезиального цемента, представляющего сухую смесь компонентов, которую возможно хранить неограниченно долго, транспортировать на любые расстояния, готовность к употреблению которой возникает сразу после затворения обычной водой. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области магнезиальных вяжущих веществ и может быть использовано при производстве строительных материалов различного назначения, в том числе бетонов с органическими наполнителями.

Известны магнезиальные вяжущие (Ю.М.Бутт и др. Химическая технология вяжущих материалов. Высшая школа. М., 1980, стр.54. 59), представляющие собой композиции из порошка каустического магнезита MgO и водных растворов хлоридов или сульфатов магния.

Способ получения известного вяжущего включает операцию смешивания каустического магнезита с водным раствором сульфатов и хлоридов магния.

Недостатком известных композиций является то, что готовить магнезиальное вяжущее возможно только на месте его применения. Транспортировать известное вяжущее на значительные расстояния и хранить его возможно только при разделении компонентов: каустический порошок в одном месте, раствор солей в другом, что представляет технологические неудобства, ограничивающие сферу применения магнезиального вяжущего. Кроме этого, к недостаткам относится дефицит растворов солей магния, пригодных для получения магнезиального вяжущего.

Известно другое «Вяжущее» (А.С. SU №1685066, С04В 9/00), состоящее из: каустического магнезита 23. 30%, основного доменного граншлака 0,1. 36,4%, раствора хлорида магния 39,4. 40%, ферромарганцевой пыли 1,2. 30%.

Способ получения такого вяжущего включает операции: смешивание каустического магнезита с доменным граншлаком и ферромарганцевой пылью до однородного состояния; параллельное приготовление раствора «бишофита» путем растворения соли в воде с получением раствора плотностью 1,3 г/см 3 ; смешивание сухих компонентов с раствором хлорида магния. Полученную литую смесь насосами подают к месту применения.

Недостатком известного «Вяжущего» является невозможность транспортирования на дальние расстояния и хранение более 2-х часов готового к употреблению вяжущего, что ограничивает возможности его применения и снижает коммерческую ценность. К тому же «бишофит», применяемый в известном вяжущем — дефицитен и дорог.

Известна композиция для изготовления строительных материалов (Патент RU №2079465, С04В 28/30, С04В 111/20), состоящая из магнезиального вяжущего (каустический магнезит) 24. 60%, сульфата магния (эпсомит) 14. 32%, наполнителя 5. 34%, ПВА 0,3. 0,57%, кремнийорганического гидрофобизатора 0,8. 1,0%, водорастворимого сульфата, и/или хлорида железа, и/или алюминия 3. 5%, вода остальное.

Способ получения известной композиции включает операции смешивания сухих компонентов с последующим добавлением смеси в жидкость затворения.

Такая композиция может в сухом виде транспортироваться на любые расстояния, т.к. используется только после затворения водой.

Недостатком известной композиции является использование сухого MgSO₄·7Н₂О (эпсомит) — природного вещества, распространенного только в местах испарения морской воды, что определяет его дефицитность. Сказанное можно подтвердить практическим примером. Так, в России единственным центром производства каустического магнезита является Южный Урал (г.Сатка), а ближайший источник эпсомита — Казахстан в районе Каспийского моря. Доставлять эпсомит за 2000 км и изготавливать «сухое» вяжущее — явно нерентабельно.

Известен также способ получения магнезиального цемента, включающий получение сульфата магния MgSO₄·7H₂O путем растворения каустического магнезита в серной кислоте и смешивания его с каустическим магнезитом (Ю.М.Бутт и др. Технология вяжущих веществ. Высшая школа. М., 1965, стр.80. 86). Однако недостатком известного способа является невозможность получения сухой композиции магнезиального цемента с неограниченными сроками хранения и способностью транспортироваться на любые расстояния без ухудшения качества.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является композиция для изготовления строительных материалов (Патент RU 2079465) и способ получения магнезиального цемента, включающий получение сульфата магния MgSO₄·7Н₂О путем растворения каустического магнезита в серной кислоте и смешивания его с каустическим магнезитом (Ю.М.Бутт и др. Технология вяжущих веществ. Высшая школа. М., 1965, стр.80. 86).

Цель изобретения — создание магнезиального цемента, представляющего сухую смесь компонентов, которую возможно хранить неограниченно долго, транспортировать на любые расстояния, готовность к употреблению которой возникает в момент затворения обычной водой.

Цель достигается тем, что в способе получения магнезиального цемента, включающем операции приготовления синтетического сульфата магния MgSO₄·7H₂O с использованием серной кислоты и смешивания полученного сульфата магния MgSO₄·7Н₂О с каустическим магнезитом, указанное приготовление сульфата магния осуществляют путем химического взаимодействия водной суспензии тонкоизмельченного магнезита MgCO₃ или каустического магнезита MgO, приготовленной из расчета твердое:жидкое = 1:1, с серной кислотой плотностью не ниже 1,6 г/см 3 до полной нейтрализации жидкой фазы суспензии до рН-7 с последующей выпаркой и кристаллизацией MgSO₄·7H₂O, а указанное смешивание осуществляется при следующем соотношении компонентов, мас.%:

каустический магнезит	66-72
указанный сульфат магния	28-34

Цель достигается также тем, что магнезиальный цемент получен указанным способом.

Практическую реализацию изобретения и обоснование заявленных пределов покажем на примерах.

Брали магнезит Верхотуровского месторождения Красноярского края и подвергали измельчению. Тонкость измельчения характеризовалась полным прохождением через сито 0,08 мм.

Готовили суспензию из магнезитового порошка и воды из расчета тв.:жид.=1:1.

Далее к суспензии при ее непрерывном перемешивании подливали серную кислоту плотностью 1,6 г/см 3 (содержание H₂SO₄ 1120 г/л) до полной нейтрализации жидкой фазы суспензии. Плотность серной кислоты выбрана из практических соображений. При плотности, меньшей 1,6 г/см 3 , эффективность реакции резко падает, т.к. зерна MgCO₃ не успевают полностью прореагировать в связи с обволакиванием коллоидной массой новообразований. При плотности 1,6 г/см 3 и более реакция протекает энергично, практически со 100%-ным выходом.

Между твердыми частицами суспензии (MgCO₃) и серной кислотой протекает реакция, описываемая стехиометрическим соотношением

Согласно реакции на 1 кг MgCO₃ требуется 1,17 кг H₂SO₄ или 1,04 л серной кислоты с плотностью 1,6 г/см 3 . При этом образуется 1,43 кг сульфата магния и 0,84 кг СО₂, который улетучивается. После завершения реакции, выпаривания и кристаллизации образуется семиводный кристаллогидрат MgSO₄·7Н₂О в количестве 2,93 кг.

Высушенный кристаллогидрат смешивается с каустическим магнезитом таким образом, чтобы его доля в магнезиальном цементе составляла 28. 34%.

Готовый магнезиальный цемент затаривается в мешки и рассылается потребителям.

На объекте использования магнезиального цемента к нему добавляют наполнители, затворяют водой в количестве, обеспечивающем нормальную густоту смеси, и формуют изделия.

Для определения марочной прочности магнезиального цемента готовили образцы 5-ти составов, из них три состава внутри заявленных пределов, два состава вне этих пределов. Образцы готовили из теста нормальной густоты. Размер образцов-кубов 4×4×4 см. Предел прочности при сжатии определяли через 1, 3, 7, 28 суток и 3 мес.нормального твердения. Перед испытанием образцы сушили до постоянной массы при температуре 100. 105°С. В эксперименте использовали каустический магнезит марки ПМК-75 (ГОСТ 1216-87)

В табл.1 представлены результаты испытаний.

Таблица 1
Прочность образцов из магнезиального цемента
Состав, №	Содержание компонентов в цементе, %	Предел прочности при сжатии, МПа, через
MgO	MgSO4·7H2O	1 сут	3 сут	7 сут	28 сут	3 мес
1	64	36	32,5	58,4	66,0	60,1	60,3
2	66	34	31,0	55,0	65,5	66,1	66,2
3	69	31	28,8	48,2	63,6	60,4	65,9
4	72	28	26,7	44,5	60,5	60,0	66,2
5	74	26	18,4	35,0	44,7	45,0	48,2

Из представленных в таблице 1 результатов следует, что марочная прочность магнезиального цемента с использованием каустического магнезита марки ПМК-75 наступает через 7 суток твердения и составляет 60 МПа. Дальнейшее твердение магнезиального цемента в заявленных пределах состава ведет к незначительному приросту механической прочности от 1 до 9% в трехмесячном возрасте.

Иная картина наблюдается при твердении магнезиального цемента за пределами заявленных составов. Так, если доля MgSO₄·7Н₂О в цементе больше предельного значения, то после достижения марочной прочности к 7 сут в дальнейшем камень теряет до 10% прочности, что объясняется усилением деформационных процессов «усыхания-набухания» при колебаниях влажности окружающей среды в связи с большим содержанием в камне кристаллогидратов.

Если же доля MgSO₄·7Н₂О в цементе меньше нижнего заявленного предела, то камень при твердении не набирает марочной прочности.

Таким образом, оптимальное содержание MgSO₄·7Н₂О в магнезиальном цементе лежит в пределах 28. 34%.

Дальнейший анализ данных таблицы 1 показывает, что изменение доли MgSO₄·7Н₂О в заявленных пределах не ведет к изменению марочной прочности, но заметно влияет на скорость набора марочной прочности.

На размер марочной прочности оказывает существенное влияние марка каустического магнезита, что иллюстрируется данными таблицы 2, в которой представлены результаты испытаний образцов магнезиального цемента, приготовленного на каустическом магнезите марки ПМК-80.

Таблица 2
Прочность образцов из магнезиального цемента
Состав, №	Содержание компонентов в цементе, %	Предел прочности при сжатии, МПа, через
MgO	MgSO4·7H2O	1 сут	3 сут	7 сут	28 сут	3 мес
1	64	36	40,5	72,2	75,0	75,1	70,0
2	66	34	39,6	60,3	77,2	79,4	80,6
3	69	31	36,0	56,6	77,0	80,1	80,5
4	72	28	33,1	55,0	75,2	79,5	80,0
5	74	26	19,7	35,9	53,5	55,1	55,4

Получение сульфата магния из каустического магнезита.

Брали каустический магнезит MgO, полученный обжигом Верхотуровского магнезита MgCO₃. Марка каустического магнезита ПМК-80, т.е. количество MgO_АКТ. не менее 80%.

После измельчения (100%-ный проход через сито 0,08 мм) и приготовления суспензии (тв. : жидк.=1:1) проводили реакцию с серной кислотой с плотностью 1,6 г/см 3 . Взаимодействие описывается следующим стехиометрическим уравнением:

На 1 кг MgO требуется 2,45 кг H₂SO₄ или 2,19 л серной кислоты плотностью 1,6 г/см 3 . При этом образуется 3 кг MgSO₄. Количество кристаллогидрата MgSO₄·7H₂O после выпарки и кристаллизации — 6,15 кг. Количество полученного сульфата магния этим способом идентично первому примеру, поэтому на количестве магнезиального цемента не отражается, из чего (MgCO₃ или MgO) получен синтетический твердый MgSO₄·7Н₂О.

1. Способ получения магнезиального цемента, включающий операции приготовления синтетического сульфата магния MgSO₄·7H₂O с использованием серной кислоты и смешивания полученного сульфата магния MgSO₄·7H₂O с каустическим магнезитом, отличающийся тем, что указанное приготовление сульфата магния осуществляют путем химического взаимодействия водной суспензии тонкоизмельченного магнезита MgCO₃ или каустического магнезита MgO, приготовленной из расчета твердое:жидкое = 1:1, с серной кислотой плотностью не ниже 1,6 г/см 3 до полной нейтрализации жидкой фазы суспензии до рН-7 с последующей выпаркой и кристаллизацией MgSO₄·7H₂O, а указанное смешивание осуществляют при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Каустический магнезит	66-72
Указанный сульфат магния	28-34

2. Магнезиальный цемент, полученный способом по п.1.

Источник

Цемент сореля своими руками

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Цемент Сореля

При внесении в цемент Сореля различных наполнителей (древесной муки, опилок, стружки, пробковой мелочи и др.) получают ксилолит — строительный материал, который легко окрашивается, полируется и применяется для изготовления полов, панелей, подоконников и др. [c.50]

Магнезиальный цемент. Технический продукт, получаемый путем замешивания прокаленного при 800 °С оксида магния с 30% (масс.) водным раствором хлорида магния, носит название магнезиального цемента (цемента Сореля). Такая смесь через некоторое время затвердевает, превращаясь в плотную белую, легко полирующуюся массу. Затвердевание можно объяснить тем, что основная соль, первоначально образующаяся согласно уравнению [c.641]

Смесь оксида магния с концентрированным раствором хлорида магния затвердевает в плотную полирующуюся массу — магнезиальный цемент (цемент Сореля) [c.298]

Магнезиальный цемент. Прокаленную порошкообразную окись магния смешивают с 60%-ным раствором хлористого магния до консистенции густого теста. Такая замазка, также называемая цементом Сореля, быстро твердеет и хорошо держится на различных материалах. [c.360]

Приготовление магнезиального цемента. В фарфоровой чашке растворите 2—3 г Mg l2-6H20 в небольшом количестве воды и добавьте малыми порциями при перемешивании такое же количество свежеприготовленного оксида магния так, чтобы на 1 массовую часть безводного хлорида магния приходилось 2 массовые части MgO. Полученную тестообразную массу выложите на керамическую или металлическую пластинку и оставьте на несколько часов. Наблюдайте постепенное отвердевание массы с образованием легкополируемого материала (цемент Сореля). [c.249]

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ БЕЛОЙ МАГНЕЗИИ Белая магнезия. Магнезит. Цемент Сореля [c.38]

Сорель случайно получил магнезиальный цемент, который впоследствии стали называть цементом Сореля. В начале опыта протекала обычная реакция взаимодействия основного оксида магния с соляной кислотой [c.103]

Цемент Сореля разрушается в кислых средах, но устойчив i действию органических растворителей и водных растворов щелочей. [c.48]

Впервые фосфатные вяжущие материалы были применены в зубоврачебной практике (их так же, как и магнезиальный цемент, называют цементом Сореля) на основе гидрофосфата и гидроксофосфата цинка. Этот цемент получается из оксидов цинка, магния, кремния и висмута. Смесь после обжига измельчают в порошок и обрабатывают ортофосфорной кислотой. Образующаяся пластичная масса схватывается за 1-2 мин. [c.642]

Цемент Сореля готовят следующим образом. В концентриро ванный водный раствор хлорида магния Mg l2, содержащий 5 j соли, вносят сильно прокаленный, а затем охлажденный оксид магния MgO (10 г). Полученное тесто через несколько часо затвердевает. [c.48]

Широко известна замазка под названием цемент Сореля, которую приготовляют размешиванием 60%-ного раствора хлорида магния с окисью магния до получения густой массы. Смесь быстро затвердевает, так как образуется твердый оксихлорид магния. Аналогичными свойствами обладает смесь раствора хлорида цинка с окисью цинка. [c.45]

Многие способы использования кожевенных обрезков основаны на получении пластических масс в смеси с другими связующими веществами последние весьма разнообразны. Сюда входят другие уС. ковые вещества (казеин, клей, желатина), кровь, эфиры целлюлозы, смола, льняное масло, цемент обыкновенный и цемент Сореля, т. е. раствор хлористого магния с окисью магния. [c.208]

Смешайте в ступке 2,5 г гексагидрата хлорида магния (Mg la -бНзО) и 1 г оксида магния и добавляйте по каплям воду до тех пор, пока не образуется густая масса, напоминающая тесто. Соберите эту массу шпателем и положите внутрь железного кольца, находящегося на стеклянной пластинке. Выньте цемент из кольца через час. Составьте уравнение реакции. Что называется цементом Сореля, или ксилолитом, и для чего он используется [c.131]

Хлорид магния М С1г применяется для приготовления цемента Сореля. При внесении в концентрированный раствор М С1г прокаленной MgO раствор твердеет, очень быстро обращаясь в камень. Если раствором пропитать древесные опилки и ввести MgO, то получается ксилолит — материал для полов и других строительных целей. При прессовании с таким раствором древесной стружки получается фибролит — звуко- и теплоизолирующий материал. Затвердевание идет за счет гидролиза и образования основных солей (Mg20 l2), нерастворимых в воде. Подобные цементы получаются и с другими солями (MgSOi). [c.314]

Окись магния имеет очень высокую температуру плавления 2818 . Пойтому магнезит, подвергая сильному обжигу, употребляют для изготовления кирпича высокой огнеупорности, идуилего на кладку металлургических печей. Смесь окиси магния с хлористым магнием затвердевает, обладает вяжущими свойствами и называется цементом Сореля. Его получают, прокаливая магнезит при температуре от 700 до 900° куски обожженного продукта, называемого каустическим магнезитом, размалывают в мелкий порошок и смеш15вают с раствором хлористого магния крепостью в 18° Be. Цемент Сореля, перемешанный с кусками какой-либо рыхлой породы вроде мела, песка, с древесными опилками, бумажной массой, быстро твердеет и дает прочный строительный материал. Ему придают форму плиток и листов и употребляют для настилки полов, устройства легких простенков и перегородок. Плиты, изготовленные из древесных опилок, называются ксилолитом-, он удобен для обработки, так как легко просверливается, хорошо стругается и распиливается обыкновенной плотничной пилой, обладает легким весом и малой теплопроводностью. Полы из ксилолитовых плиток бесшумны при ходьбе по ним и долго не изнашиваются. [c.39]

Кроме рассмотренных неорганических полимеров известны полимерные окиси, нитрид, карбид и сульфид бериллия с очень высокой температурой плавления и аналогичные соединения магния (цемент Сореля содержит цепь —Mg—О—Мд—О—), полимерные нитрид и карбид бора, которые по своей твердости близки к алмазу, полимерные нитрид, окись и карбид алюминия и многие другие. [c.350]

Для объяснения общих закономерностей твердения магнезиального Цемента (цемента Сореля) с позиций этих представлений необходимо учитывать особенности кинетики химического взаимодействие исходного вяжущего вещества (MgO) с электролитом (Mg l2), сложность фазового состава, характер кристаллической структуры продуктов взаимодействия и влияние фазовых переходов метастабильных новообразований на кинетику развития дисперсных структур твердения. [c.235]

Концентрированный раствор Mg lg, смешанный с сильно прокаленной окисью магния, дает очень прочный магниевый цемент (цемент Сореля). Mg lg применяется также в ткацком производстве для проклейки основы, используется для поливки улиц, для пропитки дерева и др. [c.264]

Необратимо затвердевающие замазки эпоксидная смола, гли-церат свинца, менделеевская замазка, цемент Сореля, асбестобариевый силикат, цинковый цемент. [c.47]

Асбестобариевый силикат состоит из растворимого стеклг, (метасиликата натрия), асбестовой муки и сульфата бария BaS04, смешанных в соотношении 2 2 1. Такую замазку, как и цемент Сореля, готовят перед работой. В течение часа замазка затвердевает. Она устойчива в среде кислот, водных растворов щелочей и выдерживает температуру до 800 °С. [c.48]

Основные соли многочисленны и имеют определенное практическое значение. Основные соли образуют такие элементы, как бериллий, магний, алюминий, многие из переходных металлов А-подгрупп (например, титан, цирконий), Зс -элементы, такие, как железо, кобальт, никель, 4/- и 5/-элементы (церий, торий, уран) и большинство элементов Б-подгрупп, в частности медь(П), цинк, индий, олово, свинец н висмут. Образующиеся при действии кислорода и влаги иа сульфидные и другие руды, они входят в обширный класс вторичных минералов, а некоторые из них являются продуктами коррозии металлов. Минералы брошантит Си4(0Н)б504 и атакамит Си2(ОН)зС1 образуются в виде налета на меди под воздействием окружающей среды лепидокрокит 7-Ре0(0Н) образуется при ржавлении железа, а гидроцинкит 2п5(0Н)б(С0з)г является обычным продуктом коррозии цинка во влажном воздухе. Белый свинец РЬз(0Н)г(С0з)2 является представителем большого числа основных солей, используемых в качестве пигментов, в то время как М 2(ОН)зС1-4Н20 образуется при схватывании цемента Сореля. [c.373]

Rial 2 9 применял для окраски цементированных поверхностей нейтрализованный кислый гудрон, по.тученный при переработке нефтей асфальтового основания. Нерастворимые в воде остатки, получающиеся при обработке гудрона, могут употребляться в качестве устойчивых к действию воды составных частей бетона, цемента, а также и в различных смесях из гипса и цемента Сореля- . [c.1110]

Водный раствор Mg la имеет нейтральную реакцию. Если в концентрированный раствор Mg la внести сильно прокаленную окись магния, то получившееся тесто через несколько часов застывает в твердую массу, образуя так называемый магнезиальный цемент (цемент Сореля), причем происходит соединение окисла с хлоридом с образованием основных хлоридов. [c.301]

Рабочая книга по технической химии часть 2 (0) — [ c.39 ]

Гидравлическое вяжущее на основе магнезиального цемента.

Состав магнезиального цемента, или цемента Сореля, со времени своего создания и до настоящего времени не претерпел существенных изменений. Объясняется это необходимостью соблюдения достаточно жесткого соотношения в его составе между каустическим магнезитом и затворителем. При затворении водным раствором хлорида магния состав содержит 62–67 % MgO и 33–38 % MgCl2·6H2O, а при затворении раствором сульфата магния состав содержит 80–84 % MgO и 16–20 % MgSO4. При отклонении от этих соотношений прочность изделий падает. Другие известные составы магнезиальных цементов, как правило, содержат различные виды наполнителей (диопсид, серпентинит, тремолит и др.) при сохранении постоянства соотношения между MgO и солью.

Магнезиальные цементы относятся к группе воздушных вяжущих веществ, и основными их недостатками являются низкая водостойкость, оцениваемая коэффициентом водостойкости в пределах 0,1–0,3 и необходимостью использования свежеобожженного магнезита для получения цементного камня с прочностью 30–50 МПа в возрасте 28 суток при воздушном твердении при относительной влажности воздуха менее 60 %. Кроме того, каустический магнезит должен содержать не менее 85 % MgO.

Низкая водостойкость изделий из магнезиального цемента объясняется присутствием в конечных продуктах гидратации вяжущего тригидроксихлоридов (3Mg(OH)2·MgCl2·7H2O) или тригидроксисульфатов (3Mg(OH)2·MgSO4·8H2O) магния, которые способны растворяться в воде. Поэтому закономерно возникает вопрос о возможности использования затворителя, который был бы активен по отношению к MgO и образовывал бы продукты гидратации, не растворимые в воде и обеспечивающие формирование структуры изделий с прочностью, не уступающей прочности изделий из классического магнезиального цемента.

Ответ на поставленный вопрос нами найден и решается он при использовании в качестве жидкости затворения водного раствора бикарбоната магния Mg(HCO3)2 при следующем соотношении: каустический магнезит — 60–75 %, водный раствор Mg(HCO3)2 — 25–40 %.

При взаимодействии каустического магнезита с водным раствором Mg(HCO3)2 вначале протекает реакция гидратации:

MgO + H2O -> Mg(OH)2. (1)

Образовавшийся гидрооксид магния далее взаимодействует с бикарбонатом магния по реакции:

Mg(OH) 2 + Mg(HCO 3 ) 2 + 2H 2 O -> MgCO 3 ·Mg(OH) 2 ·3H 2 O + CO 2 , (2) с образованием гидрата гидроксокарбоната магния и диоксида углерода, который, вступая во взаимодействие с избытком гидрооксида магния, образует вторичный бикарбонат магния:

Mg(OH) 2 + 2CO 2 -> Mg(HCO 3 ) 2 . (3)

Вторичный бикарбонат магния вновь взаимодействует с гидрооксидом магния по реакции (2) с образованием новой порции гидрата гидроксокарбоната магния, который вместе с гидрооксидом магния образует первичные продукты гидратации магнезиального цемента, обеспечивающих его твердение в процессе перекристаллизации первичных коллоидных продуктов в кристаллическое состояние.

Таким образом, в результате последовательного и циклического протекания реакций (1, 2, 3) в цементном камне образуются две основные кристаллические фазы — гидрооксид магния и гидрат гидроксо-карбоната магния, количественное соотношение между которыми предопределяется содержанием бикарбоната магния в жидкости затворения. Отсутствие растворимых соединений в цементном камне из такого вяжущего [2] предопределяет его повышенную водостойкость с коэффициентом водостойкости 1,1–1,4, и такой цементный камень твердеет с увеличением прочности не только в воздушной среде с относительной влажностью более 75 %, но и в воде после предварительного твердения на воздухе в течение 3–7 суток.

Существенным преимуществом такого вяжущего является возможность использования лежалого каустического магнезита с содержанием активного оксида магния более 40 %. Порошок лежалого магнезита может содержать в своем составе, кроме MgO, также Mg(OH)2 и MgCO3, образующиеся при взаимодействии MgO с влагой и углекислотой воздуха. Примеси Mg(OH)2 и MgCO3 не снижают активности взаимодействия порошка лежалого магнезита с раствором бикарбоната магния, так как взаимодействие Mg(OH)2 с Mg(HCO3)2 протекает по реакции (2, 3), а MgCO3 взаимодействует с диоксидом углерода, образующимся при протекании реакции (2), по реакции: MgCO3 + 2CO2 + H2O -> Mg(HCO3)2. (4)

И далее получаемый бикарбонат магния взаимодействует с Mg(OH)2 по реакции (2).

При экспериментальной проверке вяжущего использовались свежеобожженный каустический магнезит с содержанием активного MgO — 88 % (магнезит-1), лежалый магнезит с содержанием MgO — 53,9 %, Mg(ОН)2 — 34,1 % (магнезит-2) и лежалый магнезит с содержанием MgO — 38,7 %, Mg(ОН)2 — 4,03 % и MgCO3 — 21,0 % (магнезит-3). Удельная поверхность магнезитовых порошков составляла 350 м2/кг, остаток на сите № 008 — 9,2 %.

Водный раствор бикарбоната магния готовится путем растворения в течение 10 мин магнезита-3 в воде при давлении углекислого газа в автоклаве 0,5–1,0 МПа.

В водной суспензии магнезита-3 при контакте с углекислым газом протекают реакции:

MgO + H 2 O -> Mg(OH) 2 . (5)

Mg(OH) 2 + 2CO 2 -> Mg(HCO 3 ) 2 . (6)

MgCO 3 + 2CO 2 + H 2 O -> Mg(HCO 3 ) 2 .

После обработки в автоклаве с мешалкой (5–10 мин) водный раствор содержал 35–40 г/л Mg(HCO3)2 в пересчете на безводное вещество. Следует отметить, что максимальная растворимость в воде водного бикарбоната магния Mg(HCO3)2·2Н2О составляет 19 г/100 г воды при 0 °С и 34,5 г/100 г воды при 100 °С.

При изготовлении образцов к исходному магнезиту приливали раствор Mg(HCO3)2 в ранее указанном количестве до получения пластичного теста нормальной густоты, из которого формовали образцы размером 2 Ч 2 Ч 2 см. После суточного твердения на воздухе образцы извлекались из форм и после 3-суточного твердения в воздушной среде, часть образцов помещалась в воду, часть образцов помещалась в эксикатор над водой, а часть образцов продолжала твердеть на воздухе. Через 28 суток твердения у образцов определялся предел прочности при сжатии. Результаты определений представлены в таблице.

Таблица №1. Результаты определений прочности и водостойкости образцов.

Коэффициент водостойкости определялся по отношению прочности при сжатии образцов, твердевших в воде, к прочности образцов, твердевших на воздухе. В этой же таблице представлены результаты определений прочности и водостойкости образцов, полученных затворением магнезита-1 раствором MgCl2.

Анализ данных табл. 1 показывает, что затворение каустического магнезита водным раствором бикарбоната магния позволяет получать изделия на основе магнезиального вяжущего с прочностью, не уступающей прочности изделий, изготовленных из классического вяжущего. Высокая водостойкость изделий, изготовленных из вяжущего экспериментальных составов, обусловлена принципиально новым составом малорастворимых продуктов гидратации, образующихся при твердении как в воздушной, так и в водной среде.

Таким образом, использование принципиально новой жидкости затворения позволяет перевести магнезиальные вяжущие вещества из группы воздушных вяжущих в группу гидравлических вяжущих веществ, которые, как и портландцемент, найдут широкое применение при производстве различных строительных изделий.

Делаем цемент своими руками – готовые рецепты

Добавление статьи в новую подборку

Для мелкой работы иногда так не хватает какой-нибудь «волшебной» смеси, которая позволила бы заделать трещину или щель и при этом была абсолютно безопасна. Разновидностью такой смеси является «домашний цемент».

Цемент – один из древнейших материалов известных человечеству. Общее наименование объединяет искусственные неорганические материалы, которые при взаимодействии с водой образуют вязкую массу. Со временем она затвердевает и превращается в твердый состав. Поэтому цемент используют для изготовления монолитных конструкций и скрепления иных строительных материалов. Однако «цементом» можно с допущением назвать любую смесь, которая служит для укрепления или склеивания различных предметов. Мы рассмотрим способы получения различных вариантов «домашнего цемента», которые пригодятся для хозяйственных нужд.

Цемент «на скорую руку»

Ингредиенты для приготовления цемента можно купить в строительном магазине

Иногда для того, чтобы замазать небольшое отверстие, нет смысла покупать огромный мешок цемента. Можно развести прямо в домашних условиях несколько составов, необходимых для заделки небольших щелей и трещин. Приводим наиболее опробованные рецепты:

• водоупорная замазка для быстрого устранения протечки. 10 частей порошка едкой извести смешайте с 2 частями воды и 12 частями сухой творожной сыворотки;
• цемент для заделки щелей и трещин в комнатных полах. К водной извести добавляйте каменноугольную золу и воду, пока не получится густая, кашеобразная смесь;
• замазка для железа. Необходима в случаях, когда в котлах или емкостях появились трещины, скважины или дыры. Возьмите 30 частей графита, истолченного почти до состояния порошка. Затем добавьте 15 частей едкой извести и 40 частей баритовых белил (бланфикса). Все это смешайте с лаком и льняным маслом пока не получится густая смесь;
• печная замазка. В одинаковой пропорции возьмите песок, костный уголь, графит и водную известь и смешайте со свежим творогом или бычьей кровью. Наносить состав следует сразу после приготовления.

Цемент для стекольных работ

Заделать разбитое стекло можно разными составами

Подклеить или замазать щели во время проведения работ по остеклению или иных похожих мероприятий можно при помощи домашних смесей.

1. Для склеивания стеклянных предметов:

• на 1 часть порошковой едкой извести возьмите 2,5 доли свежего яичного белка и тщательно перемешайте. Затем добавьте 1 часть воды и 5,5 частей гипса и сразу же нанесите на куски стекла. Состав употребляют сразу, хранению он не подлежит;
• 10 частей желатина добавьте в кастрюлю и поставьте на слабый огонь. Как только состав нагреется, к нему прибавьте 15 частей уксусной эссенции. После этого внесите 5 частей двухромовокислого аммония в форме порошка. Полученный состав моно используйте сразу или храните в темной таре в помещении, в которое не попадают солнечные лучи;
• 80 частей белового вара (пека, твердой части смолы хвойных деревьев) вскипятите до тех пор, пока вся вода не испарится. После этого емкость с варом снимите с плиты и добавьте 12 частей сала. Также постепенно досыпьте порошок красной охры до тех пор пока масса не достигнет твердой консистенции. Непосредственно перед употреблением разогрейте цемент, пока он не станет мягким, и нанесите на склеиваемую поверхность. Цемент быстро затвердеет и отлично будет отлично держать стекло.

2. Для наклеивания стекла:

• на слабом огне растворите 125 г порошкообразной канифоли, 35 г белого воска и 75 г железного сурика (парижская или английская красная краска, колькотара). Когда все расплавится до жидкого состояния, снимите состав, а огонь погасите. Убедившись, что источников огня поблизости нет, добавьте 18 г очищенного скипидара (терпентина) и размешайте деревянной палочкой, пока смесь не охладится. После этого цемент можно наносить;
• на 10 частей расплавленной обыкновенной смолы возьмите 1 часть желтого воска и при помощи полученной смеси наклейте стекло на металл.

Как быстро склеить ручки ножей и вилок

Ручки ножей и вилок часто отлетают просто от старости

С годами у вилок и ножей часто отлетают ручки. Чтобы фамильная драгоценность прослужила долго, ее следует надежно «зацементировать». Например, одним из следующих способов:

• наполните порошком канифоли все полости в ручке, затем нагрейте металлическое основание вилки или ножа и вставьте его в отверстие. Порошок расплавится, остынет и затвердеет, плотно удерживая металл в ручке. Недостаток данного метода – приборы нельзя мыть в горячей воде – канифоль может снова расплавиться;
• улучшенной версией описанного состава являются следующие: 1 часть воска смешивают с 3 частями канифоли, расплавляют и заливают в отверстия. Еще можно взять 2 части шеллака и примешать 1 часть мела;
• для металлических ручек рекомендуется взять 3 части серы и расплавить их в 5 частях канифоли и 1 части минерального воска (церезина). Когда полученная смесь станет однородный массой добавьте к ней 2 части мелкотолченого кирпича. Горячей массой наполняют отверстия и вставляют туда ножи и вилки. Держится все очень надежно.

Состав для восстановления глиняной посуды

В детстве сироп делали для развлечения, но он может заделывать и трещины

В разбитый горшок или чашку положите 3-4 куска сахара, залейте их небольшим количеством воды и поставьте на сильный огонь. Когда сахар превратится в сироп, облейте им трещину несколько раз, удерживая посуду на огне. Сироп проникает в поры трещин и обугливается, надежно заполняя трещины. Такой метод абсолютно безопасен для пищевых емкостей, поскольку не имеет посторонних и искусственных примесей. Обработанная с его помощью посуда прослужит еще очень долго.

Секретный китайский цемент

Гашеная известь плохо растворяется в воде

Рецепт приготовления уникального цемента Чио Лиао долгое время оставался неизвестен. И это при его феноменальной универсальности – он годится для склеивания фарфоровых, фаянсовых, мраморных, кожаных, гипсовых и многих других изделий. Как оказалось, приготовить его очень просто. Возьмите 54 части гашеной извести и смешайте с 6 частями квасцов в порошке. После этого добавьте 40 частей взбитой свежей крови (курицы, теленка или свиньи). Конечную смесь перемешивают до однообразной консистенции в виде теста. Она наносится на склеиваемые поверхности.

В жидком виде состав наносят как краску на поверхности, которые хотят защитить от влаги и механических повреждений. Два-три слоя «китайской краски» придают листу картона прочность дерева.

Эти простые и удобные рецепты помогут вам изготовить цемент на скорую руку и справится с несложной домашней работой. Выдерживайте правильные пропорции и успевайте равномерно нанести состав – тогда любые предметы прослужат очень долго.

Как сделать цемент своими руками при автономном существовании

В условиях автономного существования, вам придётся полагаться только на себя. И на всё то, что удастся утащить с собой, как в руках, так и в голове. На первых порах, можно и в землянке прожить, но потом лучше обзавестись более качественным и надежным жилищем, для этих целей изготовив цемент своими руками.

Ну а что, если в древние времена какие-то там примитивные римляне уже производили цемент, почему бы вам, взрослому и умелому человеку, снабженному самыми полезными знаниями человечества, не приступить к изготовлению цемента? Да легко.

Как сделать цемент своими руками

Есть одна маленькая сложность – древние римляне при изготовлении цемента ориентировались на крупнозернистый белит, который разве что через год застывания нужную прочность приобретает, а современный цемент формируется на основе почти гомогенного алита, который за 28 дней полностью схватывается. Вот только для получения алита нужны реально высокие температуры, поддерживающиеся довольно долгое время — минимум 4 часа.

Но возвращаемся к изначальной теме. Для начала, нужно найти глину. Наличие в ней примесей всякой гадости, типа гипса и доломита, серьёзно портит качество продукта, поскольку при нагревании будут образовываться не необходимые нам силикаты кальция или даже гидросиликаты кальция, а другие химические соединения. То же самое касается известняка. Радует только, что как европейская часть России, так и Кавказ, Урал и Сибирь, богаты как на глинозёмы, так и на известняк. С примесями, но всё же.

Процесс изготовления цемента

Если кратко, то дальнейшее изготовление цемента своими руками выглядит так. Берём известняк – мел, ракушечник или что-то в этом духе — даже мрамор, который тоже к известнякам относится. Берём глину – каолин, глинозём, или что-то похожее. Измельчаем всё это до порошкообразного состояния и перемешиваем в пропорции 3 части известняка на 1 часть глины. А затем – засовываем всё это на 4 часа в печь, способную поддерживать температуру в районе 1450°С. Ещё и обеспечивающую хорошую внутреннюю вентиляцию, и, по возможности, позволяющую ещё и вращать спекающуюся массу – клинкер. То есть на этом этапе можно уже закрыть статью и в принципе дальше не читать. Потому как без специального оборудования изготовить своими руками цемент, а точнее — полноценную цементную смесь, не получится никак. Хотя, варианты всегда есть…

Впрочем, в идеально сложенной русской печи, заправленной дровами из ясеня или бука, может получиться добиться температуры под 1000 градусов. В принципе, этого уже почти достаточно для получения клинкера довольно говнистого качества, с преобладанием белита и некоторым процентом алита. Но это уже хоть что-то. Так что как следует по***вшись, можно найти в русской печи область, где можно проводить выпекание клинкеров. Вращать, конечно, область запекания придётся «вручную».

Готовые клинкеры потом необходимо измельчить и смешать с какими-нибудь интересными порошковыми добавками, типа гипса, чтобы его где-то процентов 5 от общей массы получилось. Получится почти полноценная цементная смесь. Ужасного качества, но пригодная для дальнейшего использования.

Что касается приготовления цементного раствора и бетонных смесей, то это уже совершенно иной разговор. Ещё более сложный и скучный. Поскольку существует огромное количество различных вариантов, предназначенных для решения различных задач.

Существует глиноземистый цемент, который, благодаря определённому проценту примеси глинозёма, способен даже в зимнее время в течение суток затвердевать наполовину. Есть цемент расширяющийся, который при застывании увеличивается в объеме, в отличие от обычно. Есть цемент пуццолановый, который демонстрирует пониженную теплопередачу, поэтому может использоваться для утепления помещения.

Но всё это реально сложные штуки, которыми вряд ли кто-то будет пользоваться в условиях автономного существования. Поскольку даже при соблюдении всех возможных условий изготовления цемента, вам вряд ли получится изготовить своими руками цемент, по качеству хотя бы приближающийся к марке 200 – нижней категории промышленных цементов. С другой стороны, базовые задачи ваш самодельный цемент выполнять будет, а больше от него ничего и не требуется. Только застывать ему понадобится долго.

Про приготовление конкретно самодельного бетона и различных шпаклёвочных смесей на основе сделанного своими руками цемента поговорим в следующий раз. Там тоже свои тонкости имеются, вроде процента и качества песка и дополнительных добавок.

А вот так предлагает сделать своими руками цемент из древесного пепла проект Primitive Technologies:

Цемент сореля своими руками

Магнезиальный цемент получается смешиванием предварительно прокаленного до 800 о С оксида магния с 30%-ным водным раствором MgCl₂ (2 весовые части MgO на одну весовую часть безводного MgCl₂).

Вследствие образования полимерной структуры из атомов Mg, связанных друг с другом посредством гидроксильных групп, молекул воды и ионов хлора, смесь через несколько часов в результате отвердевания дает белую, очень прочную и легко полирующуюся массу (Некрасов, 1973).

Магнезиальный цемент стали применять уже в конце XIX — начале XX века, в основном, для изготовления ксилолитовых полов (ксилолит — древесный камень), а также облицовочных плиток и малых архитектурных форм. Ксилолит изготавливался на основе магнезиального вяжущего, заполнителем в котором являлись древесные опилки.

В практику строительства ксилолит ввел в 1882 году С. Копфельд. В 50-х годах прошлого столетия в нашей стране ксилолитовые полы имели довольно широкое распространение. Теплые бесшовные полы обладали низким коэффициентом истираемости, малой теплопроводностью и высокой гигиеничностью. В настоящее время аналогами ксилолитовых полов являются линолеумы и другие полимерные материалы.

Широкий размах индустриального и гражданского строительства в последующие годы требовал дешевых строительных материалов и, как правило, в очень больших объемах, а также простых технологических приемов работы, чему удовлетворяло другое вяжущее — портландцемент. И на некоторое время магнезиальное вяжущее было фактически предано забвению. Этому способствовал и ряд других причин, например, отсутствие достаточной теоретической базы в науке о строительных материалах.

В начале 90-х годов вновь появился интерес к магнезиальному вяжущему. Немало этому способствовали такие уникальные свойства этого материала, как ценные экологические характеристики, а именно — способность защиты от электромагнитных излучений радиочатотного диапазона, антиэлектростатические свойства, искробезопасность и негорючесть.

Магнезиальное вяжущее и материалы на его основе обладают высокими прочностными характеристиками, приближающимися по своим значениям к природным материалам. Но что еще важнее, в отличие от природных материалов, магнезиальный цемент имеет аномально высокие показатели по прочности на растяжение и изгиб (до 20 МПа и выше), что связано с особенностями затвердевшего магнезита, в котором присутствуют кристаллизующиеся в виде волокон оксихлориды магния. Волокнистые кристаллы не только повышают прочность цемента, но и действуют как армирующий материал.

Материалы на основе магнезиального вяжущего обладают очень высокой, в отличие от других вяжущих, адгезией не только к минеральным, но и к органическим веществам. Из-за высокой плотности материала, малой щелочности и присутствия в составе магнезиальных цементов минерала бишофита органические заполнители в них не гниют, что позволяет сделать предположение о возможной бактерицидности и устойчивости к образованию плесени и грибка.

При использовании магнезиального вяжущего в строительных смесях, особенно с добавками силикатов магния, образуется плотный беспоровый материал, обладающий выскокой износостойкостью, масло- и бензостойкостью и водонепроницаемостью.

К достоинствам магнезиального цемента следует также отнести быстрый темп нарастания прочности. Обычно в возрасте одних суток прочность бетонов и растворов достигает 30-50%, а в возрасте 7 суток 60-90% от максимального значения.

В отличие от магнезиальных, цементные бетоны и растворы на основе портландцемента, как известно, имеют замедленное твердение, неоднородный состав и конгломератное строение. Поэтому традиционные бетонные покрытия полов не удовлетворяют современным стандартам по износостойкости и трещиностойкости. Образующиеся в процессе гидратации кристаллические и коллоидные новообразования с течением времени высыхают и уплотняются, что сопровождается усадкой цементного камня (Кузнецова, Сычев и др., 1997).

Оживление интереса к магнезиальным цементам привел к появлению на строительном рынке ряда фирм по производству сухих строительных смесей на основе магнезита — в Москве («Маглит», «Бикам») и в Санкт-Петербурге («Альфа Пол», «Магнезит»). Естественным образом возникла потребность детального исследования магнезиального цемента и сырья для его производства. В следующих разделах кратко излагаются известные по публикациям соответствующие данные, а также новые, полученные авторами результаты исследований магнезиального цемента.

Магнезит каустический, его получение и некоторые специфические особенности и свойства

Важнейшим соединением магния, применяемым в различных отраслях промышленности, и в том числе в строительстве, является оксид магния MgO. В природе он встречается в виде минерала периклаза — бесцветных кристаллов с кубической решеткой типа NaCl. Некоторые данные по важнейшим свойствам периклаза приведены в разделе 2 (таблица 2.8). Подчеркнем, что периклаз является исключительно стабильным (высокоэнергоплотным) минералом, встречающимся в нижних горизонтах земной коры и в мантии. Именно поэтому он успешно используется в различных промышленных областях.

В качестве сырья для производства оксида магния обычно используют карбонатные осадочные горные породы морского происхождения, представленные доломитом CaMg(CO₃)₂, магнезитом Mg(CO₃), или метасоматически либо гидротермально измененные первичные основные магматические силикатные горные породы, преобразованные в амфибол Mg₇[Si₈O₂₂](OH)2, серпентин Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₈, тальк Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂ и др. Вторая группа указанных Mg-содержащих минералов является менее перспективным сырьем и разрабатывается в странах, бедных магнезитом.

Наиболее ценным для строительной промышленности является так называемый «каустический магнезит» — оксид магния, применяемый в производстве вяжущего материала.

Магнезит каустический получают либо обжигом природного магнезита Mg(CO₃) при температуре выше температуры его разложения (диссоциации) и ниже температуры спекания, либо путем улавливания пыли, образующейся при производстве периклазового порошка (Корнеев, Зозуля, 2004).

Крупнейшим заводом по производству магнезиальных огнеупорных изделий на основе спеченного периклаза является всемирно известное предприятие ОАО «Комбинат Магнезит» (г. Сатка Челябинской области). Производственная мощность комбината позволяет получать на вращающихся обжиговых печах свыше 1 млн. тонн спеченного периклаза. Около 500 тысяч тонн пыли улавливается в циклонах и электрофильтрах, и часть этой каустической пыли утилизируется в виде порошков магнезиальных каустических (ГОСТ 1216-87), используемых в строительстве в качестве магнезиального вяжущего.

При обжиге природных магнезитов максимальная гидравлическая активность образующегося каустического магнезита достигается в диапазоне температур 650-900оС, при более высоких температурах активность падает, а при температуре 1400оС и выше образуется «намертво обожженный» магнезит, практически не проявляющий вяжущих свойств.

Каустический магнезит производится также в ООО «Сибирские порошки, где получается в процессе низкотемпературного (Т = 850°С) обжига и имеет преимущество перед пылеуносом по содержанию активного MgO в конечном продукте.

В результате декарбонизации Mg(CO₃) при низких и умеренных температурах образуется свободный оксид магния, отличающийся от периклаза более низкими показателями преломления, увеличенными параметрами кубической элементарной ячейки и более низкой плотностью. Именно такой оксид магния (каустический магнезит) используется в качестве вяжущего вещества, которое при затворении раствором MgCl₂ способно быстро твердеть и набирать прочность на воздухе. Ниже приводятся результаты исследований (Корнеев, Медведева и др., 1997) по определению оптимальных условий получения (синтеза) такого материала.

Используя в качестве исходного сырья тонко измельченный магнезит из Сатки, были испытаны различные режимы его обжига и получены порошки каустические магнезитовые высокой активности (в 3 раза превышающие активность порошков каустических магнезитовых по ГОСТу 1216-87). Оптимальная область температур обжига — 660-800оС, причем с увеличением температуры длительность обжига при данной температуре сокращается от 210 минут при 660оС до 45 минут при 800оС (таблица 3.1). Получающийся каустический магнезит через 6 часов твердения характеризуется прочностью при сжатии

Влияние режима обжига магнезита Mg(CO3) на степень его декарбонизации (Корнеев, Медведева и др., 1997)

Источник