Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка):
19.5. Магнезиальный цемент
Магнезиальный цемент (по химическому составу представляет собой -основной хлорид магния) достаточно широко используется (особенно в США) для заливки полов, декоративной внутренней отделки помещений, наружной штукатурки зданий. Конструкции из такого цемента характеризуются хорошими акустическими и упругими свойствами, они ие накапливают статического электричества, а по своему внешнему виду напоминают мрамор. Все эти свойства весьма важны для заливки полов.
Цемент готовят путем смешивания мелко раздробленного активного порошка .Л^О с водным раствором М^СЬ. В результате смешения возникает гомогенный тиксотропиый гель, который кристаллизуется с образованием плотного твердого алгомерата оксохлоридных фаз 5:1:8 (5М^(ОН)2-•МдС12-8Н20) и 3:1:8 (ЗМд(ОН)2-МдС12-8Н20). Главное требование к исходным веществам касается мелкодисперсное™ МдО; в противном случае растворение идет медленно, вода испаряется, возникает градиент со-
става, непр о реагировавший М?0 выпадает в осадок. Образовавшийся продукт характеризуется разными свойствами в разных участках материала. Изделия из него подвержены атмосферному и коррозионному воздействию.
Как и в случае портландцемента, в магнезиальном цементе процесс схватывания длится весьма долго. Устойчивость к атмосферному воздействию, видимо, связана с поглощением атмосферного С02, реакция с которым приводит к образованию нерастворимой фазы состава М{?(ОН)г2МргСОг •М?С12-6И20. Это соединение присутствует по крайней мере в виде поверхностной фазы. После длительного промежутка времени хлорид выщелачивается и в поверхностном слое остается гпдромагнезнт 5Л/^0-4С01!-5Н20.
19.6. Последние достижения — беспористый бетон (МОР)
Недавно в Великобритании разработай новый вид цемента, механические свойства которого намного превосходят свойства обычного портландцемента и бетона. Этот новый вид цемента, получивший название «беспористый цемент», характеризуется важными эксплуатационными свойствами: средней прочностью на изгиб ( ~70 МПа по сравнению с 10 МПа в портландцемен
252
19. Цемент и бетоі-г
Рис. 19.9. Растяжение пружины, изготовленной из нового беспористого цемента [1]. (Воспроизведено с разрешения Royal Society of Chemistry.)
те), умеренной энергией растрескивания (1 кДж/м2 по сравнению с 0,02 кДж/м2 в обычных марках цемента). Эти величины более чем на порядок меньше соответствующих величин в высококачественных сталях. Тем не менее в перспективе эти характеристики материала могут быть улучшены.
В настоящее время сведения о химическом составе и структуре беспористого цемента все еще весьма ограниченны. Важной характеристической особенностью нового вида цемента является отсутствие крупных пор или пустот в микроструктуре твердого материала. В обычных цементах имеются большие «дыры» (до 1 мм в диаметре), которые, по крайней мере частично, отвечают за плохие механические свойства цемента. При производстве беспористого цемента смешение компонентов и формование из-
Упражнения
253.
делий осуществляются в присутствии поверхностно-активных органических веществ, реологические свойства которых способствуют улучшению упаковки частиц цемента.
На рис. 19.9 приведена убедительная иллюстрация интересных механических свойств беспористого цемента. Обратите внимание на возможность растяжения пружины из цемента.
Упражнения
19.1. Используя рис. 19.2, укажите, какие фазы находятся в равновесии1 в цементах состава Р, Q, R и S при температурах ниже температуры со-лндуса. По правилу рычага (гл. 11) оцените содержание равновесных фаз для каждого из составов.
19.2. Используя диаграмму состояния (рис. 19.3), определите, какие фазы существуют при 1500 С в цементе следующего состава: а) 80% СаО, 10% А1203, 10% Si02; б) 60% СаО, 20% А1203, 20% Si02; в) 70% СаО, 25% А1203, 5% Si02.
19.3. Какие виды цемента (бетона) можно использовать для а) строительства дамбы в водоеме с пресной водой; б) строительства свай моста; в) строительных работ в условиях Арктики; г) изготовления конструкций,, которые должны быть устойчивы до высоких температур (~1000°С)?
19.4. Механизмы процессов, лежащих в основе твердения цемента и бетона, изучены пока еще плохо. Как вы думаете, почему сложилась такая ситуация? Предложите эксперимент, который пролил бы свет на природу протекающих процессов.
19.5. Используя рис. 19.8, определите, какие фазы возникают при нагревании образцов следующих составов: а) 50% СаО, 50% А120з; б) 70% СаО, 30% А1203; в) 25% СаО, 75% А1203; г) 10% СаО, 90% А1203. Назовите температуры, при которых начинается плавление каждого из перечисленных образцов.
Литература
1. Birchall D., Howard A. J., Kendall К., New cements — Inorganic plastics of the future, Chem. Brit., 18, 860 (1982).
2. Bogue R. IL, Lerch W., Ind. Eng. Chem., 26, 837 (1934).
3. Lea F. Ai, Desch С. Ii., The Chemistry of Cement and Concrete, 2nd ed., Arnold, London, 1956.
4. Mituless S., Young J. F., Concrete, Prentice Hall, 1981.
5. Taylor II. F. W. (ed.), The Chemistry of Cements, Academic Press, London and New York, 1964, 2 vol.
