Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ХЛОРМАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении стеновых, теплоизоляционных, отделочных изделий, ячеистых бетонов, ксилолитовых и других материалов для гражданского и промышленного строительства.

Известны высокопрочные бетоны (RU 2323910, С04В 28/04, публ. 10.05.2008; RU 2425814, C04B 28/04, публ. 10.08.2011; RU 2331602 С04В 28/04, публ. 20.08.2008), состоящие из портландцемента, песка, щебня, воды, включающие золь гидроксида железа III с плотностью 1,018-1,021 г/см³ без пластификатора, с гиперпластификатором «Peramin SMF-10 и комплекса из гексоцианоферрата (II) калия (К₄[Fе(СN)₆]) - 0,80-0,85 с суперпластификатором С-3.

Присутствие в смесях указанных добавок позволяет повысить прочности цементных бетонов при сжатии, изгибе, ударе, а также снизить ползучесть.

Но эти решения применяются только для изделий на основе портландцемента. При использовании другого вяжущего, например, магнезиального, введение золя трехвалентного железа может привести к иным результатам.

Наиболее близкой к заявляемой является композиция на основе хлормагнезиального вяжущего (RU 2380334, С04В 28/30, публ. 27.01.2010) содержащая 60…65% магнезиального вяжущего, 15…17% хлорида магния, 3…10% добавки железной руды, остальное - вода.

Тонкомолотая железная руда в качестве добавки позволяет повысить прочность магнезиального камня до 76,2 МПа и выше, снизить гигроскопичность хлормагнезиального камня с 12% до 0,74…1,73%, снизить водопоглощение, повысить водостойкость.

Недостатком ближайшего аналога является то, что предлагаемую добавку перед использованием необходимо размалывать, ее дозировка значительна и к тому же добавка дефицитна.

Изобретение решает задачу понижения гигроскопичности, повышения прочности и водостойкости и обеспечения магнезиальному камню стойкости к трещинообразованию (равномерности изменения объема во времени).

Это достигается тем, что композиция содержит магнезиальное вяжущее, водный раствор хлорида магния и золь гидроокиси железа III с плотностью 1,018-1,021 г/см³ и водородным показателем 4,5-5,5 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

От количества используемого в композиции вяжущего зависит прочность получаемого камня, его плотность и другие свойства. Вяжущее с содержанием активной магнезии менее 60% будет малоэффективным, а с содержанием MgO выше 75% его целесообразнее использовать в производстве огнеупоров.

Введение в композицию хлорида магния должно проводиться в строго определенных границах, так как он оказывает влияние на фазовый состав магнезиального камня и соответственно на все его свойства. При низких расходах хлорида магния структура магнезиального камня формируется из смеси оксигидрохлоридов и гидроксида магния, что снижает однородность, прочность камня и его стойкость к воздействиям окружающей среды. Слишком высокие расходы хлорида магния приводят к его избытку, появлению на поверхности изделий высолов и значительному повышению гигроскопичности полученного материала.

Введение золя Fе(ОН)₃ в магнезиальную смесь в количестве, меньшем, чем 0,5% от массы вяжущего, не эффективно, а более 1% - вредно, так как добавка вновь вызывает повышение гигроскопичности, снижение водостойкости и прочности получаемого камня.

Добавка золя гидроксида железа в состав магнезиального вяжущего способствует разрушению крупных кристаллов пережога в начальный период твердения и повышению полноты гидратации вяжущего, некоторому изменению фазового состава новообразований. Высокоактивный золь гидроксида железа, размеры ионов которого соизмеримы с ионами магния, активно встраивается в структуру пентаоксигидрохлорида и гидроксида магния, изменяя габитус кристаллов, уплотняя структуру камня, изменяя его прочность, гигроскопичность и водостойкость.

Композицию получают следующим образом.

Золь гидроксида железа, в виде специально приготовленного коллоидного раствора, в количестве 0,5…1% от массы вяжущего вводят в затворитель. После предварительного перемешивания с подготовленным водным раствором хлорида магния плотностью 1,20, 1,22 или 1,24 г/см³, полученный раствор усредняют и затем вводят в качестве комплексного затворителя в вяжущее. Смесь тщательно перемешивают до однородного состояния.

Из полученной смеси готовили образцы-балочки размером 4*4*16 см, которые твердели в естественных условиях при температуре 20±5°С и относительной влажности воздуха 70±5%.

Далее изучали основные свойства полученного магнезиального камня, модифицированного золем гидроксида железа. Определяли прочность при сжатии, гигроскопичность, водостойкость и равномерность изменения объема.

Результаты проведенных испытаний образцов отражены в табл.1.

Из полученных результатов следует, что при плотности затворителя 1,22…1,24 г/см³ и указанного количества вводимой добавки прочность магнезиального камня повышается до 73 МПа и на 20…35% выше прочности бездобавочных составов.

Добавка золя повышает водостойкость камня с 0,6 до 0,8, снижает гигроскопичность с 8 до 2% и одновременно повышает трещиностойкость магнезиального камня, что способствует увеличению долговечности магнезиальных изделий.

Введение золя гидроксида железа III в качестве нанодобавки в магнезиальную композицию вместо железной руды позволяет экономить сырьевые ресурсы металлургии, и повышает качество и эффективность получаемого материала.