Изучение химического взаимодействия магнезиального цемента с растворами хлористого магния повышенной концентрации

Abstract

RU: Постановка проблемы. При активации MgO солями электролитов в результате образования неводостойких гидросиликатов магния получают прочный цементный камень, имеющий низкую водостой- кость. И. П. Выродов считает [9; 5], что твердение магнезиального цемента при затворении достаточно концен- трированными (С > 20 %) растворами MgCl2 обусловлено кристаллизацией оксигидрохлоридов состава: 3MgO∙MgCl2∙11Н2О, 5MgO∙MgCl2∙13Н2О и 7MgO∙MgCl2∙15Н2О. В области более низких концентраций раствора MgCl2 образуется промежуточное соединение Mg[(OH)nCl2-n], имеющее изоморфную структуру Mg(OH)2. При очень малой концентрации Сl- практически образуется только Mg(OH)2. Цель роботы. Исследование формиро- вания водостойких гидросиликатов магния для создания быстротвердеющей и прочной структуры магнезиаль- ного камня. Вывод. Выявлена зависимость формирования структуры магнезиального камня от соотношения (MgO/MgCl2) магнезиального цемента (MgO) и раствора хлористого магния (MgCl2) различной плотности для образования оптимального содержания оксигидрохлоридов 3MgO·MgCl2·11Н2О, 5MgO·MgCl2·13Н2О и гидрата окиси магния (Mg(OH)2). При введении в систему MgO∙–∙H2О кремниевой кислоты или тонкомолотых зерен кварца с размерами менее 20 – 30 мкм требуется более одного месяца для начала формирования гидросилика- тов магния, которых образуется от 2 до 5 % от общего количества новообразований. Подтверждается мнение специалистов, что гидросиликаты магния не обладают вяжущими свойствами, в отличие от гидросиликатов кальция, а главную роль при твердении системы играет перекристаллизация геля Mg(OH)2, который создает приемлемую прочность камня (Rсж ≈ 30МПа) через несколько лет. Установлено, что при затворении цемента MgO растворами низкой концентрации менее 1,5 мол/л (13 % или 1,1 г/см3) конечным продуктом в структуре камня является Mg(OH)2. При повышении концентрации затворителя (раствор MgCl2) в структуре образуются по очереди 3MgO·MgCl2·11Н2О и 5MgО·MgCl2·13H2О. Увеличение концентрации затворителя более 2,5 мол/л (С = 21 % или 1,18 г/см3) приводит к образованию системы MgО∙–∙MgCl2∙–∙H2О, которая состоит из трех фаз пентооксигидрохлорида (5MgО·MgCl2·13H2О) триоксигидрохлорида (3MgO·MgCl2·11Н2О), остатков не проре- агировавшего Mg(OH)2. В результате испытаний было установлено, что образцы, изготовленные из смеси це- мента и бишофита с ρ = 1,28 г/см3, обладают наиболее высокой прочностью

UK: Постановка проблеми. У процесі активації MgO солями електролітів у результаті утворення неводостійких гідросилікатів магнію отримують міцний цементний камінь, який має низьку водостійкість. І. П. Виродов вважає [9; 5], що твердіння магнезіального цементу при затворенні достатньо концентрованими (С > 20 %) розчинами MgCl2 зумовлене кристалізацією оксигідрохлоридів складу: 3MgO∙MgCl2∙11Н2О, 5MgO∙MgCl2∙13Н2О і 7MgO∙MgCl2∙15Н2О. В області більш низьких концентрацій розчин MgCl2 утворює промі- жну сполуку Mg[(OH)nCl2-n], яка має ізоморфну структуру Mg(OH)2. За дуже низької концентрації Сl- практи- чно утворюється тільки Mg(OH)2. Мета роботи. Дослідження формування водостійких гідросилікатів магнію для створення швидкотверднучої і міцної структури магнезіального каменю. Висновок. Виявлено залежність формування структури магнезіального каменю від співвідношення (MgO/MgCl2) магнезіального цементу (MgO) та розчину хлористого магнію (MgCl2) різної щільності для утворення оптимального вмісту оксигідрохлоридів 3MgO·MgCl2·11Н2О, 5MgO·MgCl2·13Н2О і гідрату оксиду магнію (Mg(OH)2). У разі введення в систему MgO∙– ∙H2О кремнієвої кислоти чи тонкомелених зерен кварцу з розмірами менше 20 – 30 мкм знадобиться більше од- ного місяця для початку утворення гідросилікатів магнію, яких міститься від 2 до 5 % від загальної кількості новоутворень. Підтверджується думка спеціалістів, що гідросилікати магнію не мають в’яжучих властивостей, на відміну від гідросилікатів кальцію, а головну роль у твердінні системи відіграє перекристалізація гелю Mg(OH)2, який створює прийнятну міцність каменю (Rсж ≈ 30МПа) через декілька років. Установлено, що у випадку затворення цементу MgO розчинами низької концентрації менше 1,5 мол/л (13 % чи 1,1 г/см3) кінцевим продуктом у структурі каменю є Mg(OH)2. У разі підвищення концентрації затворювача (розчин MgCl2) у стру- ктурі утворюються по черзі 3MgO·MgCl2·11Н2О і 5MgО·MgCl2·13H2О. Підвищення концентрації затворювача більше 2,5 мол/л (С = 21 % чи 1,18 г/см3) зумовлює до утворення системи MgО∙–∙MgCl2∙–∙H2О, яка складається з трьох фаз: пентооксигідрохлориду (5MgО·MgCl2·13H2О), триоксигідрохлориду (3MgO·MgCl2·11Н2О), залиш- ків не прореагованого Mg(OH)2. В результаті випробувань установлено, що зразки, виготовлені із цементу і бі- шофіту з ρ = 1,28 г/см3, мають найвищу міцність

EN: Problem statement. In activating MgO by electrolyte salts, as a result of formation of non water-resist magnesium silicate hydrate are obtained the durable cement stone having the low water-resist. I. P. Vyrodov considers [9; 5], that magnesia cement curing in mixing with sufficiently concentrated (C > 20 %) solutions MgCl2 is caused with the crystallization of oxyhydrochloride composition: 3MgO∙MgCl2∙11Н2О, 5MgO∙MgCl2∙13Н2О and 7MgO∙MgCl2∙15Н2О. In the lower concentration parts of MgCl2 solution is formed a transitional compound of Mg[(OH)nCl2-n] with isomorphous Mg(OH)2 structure. At very low Cl concentration only Mg(OH)2 is practically formed.

Purpose. The Formation of water-resist magnesium silicate hydrates for obtaining of fast curing and solid structure of the magnesia stone.

Conclusion. The dependence of the formation of the magnesia stone from the ratio (MgO/MgCl2) of the magnesia cement (MgO) and the magnesium chloride solution (MgCl2) of different density has been identified in order to obtain the best content for oxyhydrochloride 3MgO·MgCl2·11Н2О, 5MgO·MgCl2·13Н2О and magnesium hydroxide (Mg(OH)2). In putting into the system MgO∙–∙H2О of the silicic acid or fine ground quartz grains with size of less than 20 – 30 microns, over 1 month for the magnesium silicate hydrates formation is needed, where from 2 to 5 % of the total number of newgrowths are created. The study is proved by the expert opinion, that magnesium silicate hydrates do not have binding properties, unlike calcium silicate hydrates, and the main role in the system curing is played with the Mg(OH)2 gel recrystallization, which provides the acceptable stone strength (R ≈ 30MPa) in a few years. It has been also established, that in mixing of cement with low concentration MgO solutions of less than 1,5 mol/l (or 13% 1,1g/sm3), the final product in the stone structure is Mg(OH)2. With increasing the sealer (MgCl2 solution) there is formed by turn in structure 3MgO·MgCl2·11Н2О and 5MgО·MgCl2·13H2О. The increase of the sealer concentration to more than 2,5 mol/l (C = 21 % or 1,18 g/sm3) leads to the formation of system MgО∙–∙MgCl2∙–∙H2О consisting of a three phase of pentoxyhydrochloride (5MgО·MgCl2·13H2О), trioxyhydrochloride (3MgO·MgCl2·11Н2О), and remains of non-reacted Mg(OH)2. It has shown in the result of testing that the samples produced from the mixture of cement and bishofit with ρ = 1,28 g/sm3 have the bigges strength