Патент на изобретение №2385847

(54) СУЛЬФОМАГНЕЗИАЛЬНОЕ ВЯЖУЩЕЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении стеновых изделий, наливных полов, стеновых блоков, при производстве легких ячеистых и тяжелых бетонов, сухих строительных смесей, предназначенных для внутренней и наружной отделки зданий и сооружений. Технический результат – снижение гигроскопичности изделий на основе магнезиального вяжущего при одновременном повышении их водостойкости и оптимизации сроков схватывания. Сульфомагнезиальное вяжущее содержит, мас.%: порошок каустический магнезитовый 60-65, продукт нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом 20,5-22,5, вода остальное. 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении стеновых изделий, наливных полов, при производстве легких ячеистых и тяжелых бетонов, сухих строительных смесей, предназначенных для внутренней и наружной отделки зданий и сооружений (штукатурные, шпаклевочные, клеевые составы и др.).

Проблема получения магнезиальных материалов с низкой гигроскопичностью наряду с высокой водостойкостью, а также обеспечение оптимальных сроков схватывания растворных смесей для работы на строительных площадках является важной при использовании этих материалов в строительстве.

Гигроскопичность характеризует способность строительных материалов поглощать пары воды из окружающего воздуха и оказывает влияние на его теплотехнические свойства в процессе их эксплуатации.

Получение магнезиального камня с низкой гигроскопичностью возможно при введении в состав вяжущего гидрофобных добавок, а именно кремнийорганического гидрофобизатора и поверхностно-активных веществ, способствующих ускорению сроков схватывания (Заявка RU 94015094, кл. 6 C04B 28/30, 20.08.1996, «Композиция для изготовления строительных материалов», Суворов С.А., Сеннова Т.А.). В изобретении не обсуждается влияние этих добавок на сроки схватывания смеси и гигроскопичность изготавливаемого камня.

По утверждению Килессо С.И. (Килессо С.И., Иванова А.В. Пеномагнезит, его свойства и технология производства. М.: Изд. коммунального хозяйства РСФСР, 1974, с.30) снижению гигроскопичности магнезиального камня способствует ведение тонкомолотых инертных добавок, например кварцевого песка или до 75% цемянки (тонкомолотого красного кирпича). Они позволяют снизить гигроскопичность камня до 2,23%, но водопоглощение при этом составляет 1725%, прочность при сжатии колеблется от 10 до 35 МПа, сроки схватывания смеси не обсуждаются.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является магнезиальное вяжущее (Патент RU 2134663, кл. 6 C04B 9/00, 28/30, 20.08.1999, «Магнезиальное вяжущее, способ получения магнезиального вяжущего и изделие из магнезиального вяжущего», Кузнецова Т.В., Лютикова Т.А.), содержащее, мас.%: 5070 пыли-уноса производства каустического магнезита и 3050 шлама-отхода бисульфатного способа варки целлюлозы. Это вяжущее отличается повышенной водостойкостью 0,82, прочностью при сжатии в марочном возрасте до 60 МПа, при изгибе – 5 МПа. Но изделия на его основе имеют слишком медленные сроки схватывания, конец схватывания достигает 46,5 ч, требуют специальной подготовки перед применением, а проблемы гигроскопичности получаемого магнезиального камня вообще не обсуждаются.

Изобретение позволяет решить задачу получения магнезиальных материалов с низкими гигроскопичностью и водостойкостью, позволяет установить оптимальные сроки схватывания для работы на стройплощадке путем использования в качестве затворителя магнезиального вяжущего продукта нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом. Композиция на основе магнезиального вяжущего содержит порошок каустический магнезитовый и затворитель – продукт нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом в производстве изопропилового спирта, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

порошок каустический магнезитовый	6065
продукт нейтрализации серной
кислоты серпентинитомагнезитом	20,522,5
вода	остальное.

Содержание каустического магнезита 6065% и продукта нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом 20,522,5% необходимо и достаточно для получения структуры магнезиального камня с низкой гигроскопичностью, высокими показателями водостойкости и оптимальными сроками схватывания.

При содержании вяжущего менее 60% прочность получаемого камня может снизиться и возможно образование высолов из-за повышенного расхода затворителя, увеличение в композиции вяжущего свыше 65% приведет к недостатку затворителя, снижению пластичности смеси, привлечению дополнительных средств для ее уплотнения и невозможности получения материала с требуемыми свойствами.

Содержание продукта нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом в количестве меньше 20,5 мас.% снижает прочность магнезиального камня вследствие формирования его структуры с преобладанием гидроксида магния.

Содержание продукта нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом в количестве больше 22,5 мас.% приводит к повышению гигроскопичности, снижению прочности магнезиального камня из-за излишков несвязанных растворимых сульфатов и способствует появлению высолов.

Продукт нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом в производстве изопропилового спирта является порошком светло-серого цвета с крупностью частиц 0200 мкм согласно ТУ 2141-003-46754744-07 (ОАО «Оренбургские минералы», г.Орск). Состоит из: 70% – семиводный сульфат магния, 2025% – аморфный кремнеземисто-силикатный гель, сульфат железа – 23%, 0,5% – углерод и др.

Продукт нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом растворяется водой до получения суспензии с плотностью 1,251,34 г/см³. Нерастворимая часть продукта нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом представляет собой в основном кремнеземисто-силикатный гель.

Из теста нормальной густоты, полученного из порошка каустического магнезитового, затворенного продуктом нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом, изготовили образцы-балочки 4×4×16 см, которые твердели в комнатных условиях при влажности воздуха W=70% и температуре 2025°C.

Результаты испытаний магнезиального камня сведены в таблице.

Прочностные изменения магнезиального камня, затворенного продуктом нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом различной плотности
Основные свойства	Плотность затворителя
1,25 г/см3	1,28 г/см3	1,31 г/см3	1,34 г/см3
Гигроскопичность, % по массе	7,9	1,72	0,94	5,0
Водопоглощение, % по массе	12,0	3,8	2,04	10,0
Водостойкость	0,53	0,70	0,73	0,65
Прочность при сжатии в 28 сут, МПа	30,0	35,5	30,1	24,0
Сроки схватывания, ч, мин:
начало	1-55	1-05	1-15	1-25
конец	2-05	1-30	1-35	1-45

Из данных таблицы видно, что прочность камня, полученного затворением магнезиального вяжущего водной суспензией продукта нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом с плотностью 1,28 г/см³, составляет 35,5 МПа. При этом водопоглощение и гигроскопичность достигают значений до 3,8% и 1,72% соответственно, при этом водостойкость повышается до 0,70.

При плотности затворителя 1,31 г/см³ прочность магнезиального камня составляет 30,1 МПа, водопоглощение составляет 2,04%, гигроскопичность снижается до 1%, а водостойкость достигает 0,73.

Сроки схватывания магнезиального камня изменяются в следующих пределах: начало схватывания варьируется в интервале от 1 ч 05 мин до 1 ч 15 мин, конец схватывания наступает в интервале от 1 ч 30 мин до 1 ч 35 мин.

Камень при затворении продуктом нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом имеет слабозакристаллизованную структуру за счет присутствия в затворителе сульфата магния и кремнеземисто-силикатного геля, о чем свидетельствуют данные РФА. Снижение величины гигроскопичности связано с формированием структуры магнезиального камня предпочтительно из гидросульфооксида магния (Mg₄O₃SO₄)·11H₂O, а повышение водостойкости связано с присутствием кремнеземисто-гидросиликатного геля, содержащего зародыши серпентинов.

Повышение качественных характеристик магнезиального камня, затворенного продуктом нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом, происходит с увеличением плотности затворителя. Камень, затворенный суспензией плотностью, меньшей 1,28 г/см³, имеет высокие показатели гигроскопичности, достигающей 7% и более, водопоглощение более 12%, водостойкость такого камня резко снижается до 0,53% при снижении прочности до 30 МПа. Увеличение плотности затворителя свыше 1,31 г/см³, гигроскопичность формирующегося камня увеличивается до 5%, водопоглощение до 10%, водостойкость снижается до 0,65, а прочность при сжатии камня понижается до 24 МПа. Выявлено, что использование в качестве затворителя продукта нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом позволяет получать магнезиальный камень с гигроскопичностью около 1% при водопоглощении 2,043,8% и повысить водостойкость до 0,73. Прочность при сжатии полученного магнезиального камня не ниже 30 МПа. Сроки схватывания: начало 1 ч 05 мин-1 ч 15 мин; конец 1 ч 30 мин-1 ч 35 мин.

Затворение магнезиального вяжущего водным раствором продукта нейтрализации серной кислоты серпентиномагнезитом дополнительно повышает пластичность смеси, ее удобообрабатываемость, перекачиваемость и может использоваться для получения штукатурных и шпаклевочных сухих строительных смесей.

Формула изобретения

Сульфомагнезиальное вяжущее, содержащее порошок каустический магнезитовый, воду и затворитель, отличающееся тем, что в качестве затворителя вяжущее содержит продукт нейтрализации серной кислоты серпентинитомагнезитом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок каустический магнезитовый	60-65
Продукт нейтрализации серной
кислоты серпентинитомагнезитом	20,5-22,5
Вода	Остальное