Файл: Сычев, М. М. Неорганические клеи.pdf

91

солей, перемешивали, готовили окатыши и определяли прочность на сжатие. В табл. 31 представлены результаты исследований

Хорошие результаты дает применение смешанного затворителя, состоящего из нитрата и хлорида магния. Было рассмот­ рено также использование в качестве добавки к магнетиту окиси кальция. В табл. 32 приведены результаты зависимости Rcm от содержания СаО в случае применения в качестве затворителя

50% раствора C a(N 03)2.

Новообразованиями, обеспечивающими упрочнение гранул (окатышей), вероятнее всего, являются гидроксисоединения сложного состава — C a0 -C a(N 03)2-xH20, M g0-M g(N 02)3-

•г/Н20.

Представляет также интерес опыт использования сульфата аммония для упрочнения железоокисных окатышей. В этом слу­ чае использован только солевой затворитель, который взаимо­ действовал с окислами железа из кека. Прочность при тверде­ нии системы кек + раствор (NH^SCU представлена в табл. 33 (нормальные условия) и 34 (различные условия).

Результаты исследований показали, что упрочнение гранул происходит благодаря образованию сложных комплексных со­ единений и гидроокиси железа.

При исследованиях магнезиальных цементов, состоящих из окиси магния, затворенной раствором сульфата магния, был

92

Таблица 34

того, была разработана технология получения водо- и морозостойкого магнезиального цемента на основе каустического доло­ мита с добавками двухзамещенного фосфата кальция или электротермофосфорного или доменного шлаков. Установлено, что полученные связующие обладают большой адгезией к керамике. Разработанный клей-цемент может найти применение в качестве вяжущего для изготовления различных изделий и конструкций, как расширяющееся вяжущее для заделки швов и в других об­ ластях техники. В работах [151 —153] показана принципиально новая возможность использования водосолевых затворителей. Оказалась, что отвердевание и адгезию возможно обеспечить, ре­ ализуя обменную реакцию. В этом случае порошковый компо­ нент должен быть водорастворим, с одной стороны, и легко гидратироваться прямо в твердой фазе, с другой. При растворе­ нии соединения, составляющего порошковую часть системы, в растворе протекает обменная реакция и выделяется гидрат, что обеспечивается его малой растворимостью или отсосом из си­ стемы воды на прямую гидратацию порошкового компонента.

Рассмотрим работу таких систем.

Хорошо известно применение вяжущих, при твердении кото­ рых образуется гипс. Однако можно привести пример возмож­ ной и практически полезной связующей системы, состоящей из растворимых компонентов, в которой сопутствующее выделение сульфата при обменной реакции упрочняет систему. Такая си­ стема состоит из хлорида кальция (порошок) и раствора суль­ фата натрия. Это свидетельствует о том, что и в практике строи­ тельных работ можно использовать нетрадиционные связующие.

Возможно изготовление специальных конструкций и изделий с растворимой связкой для применения их в дренажных систе­ мах. Так, при использовании в качестве связки СаС12, затворен­ ной насыщенным раствором сульфата натрия, можно индустриа­ лизовать дренажные работы — применять бетонные блоки из песчаного водорастворимого бетона взамен обычной укладки в траншею песка, щебня и дренажных труб. Бетон на раствори­ мой связке набирает значительную механическую прочность

93

(~ 2 0 0 кгс/см2), что позволяет транспортировать готовый дре­ нажный элемент. Соприкасаясь во время работы с грунтовыми водами, связка вымывается, сохраняя необходимую пористую структуру окружающего трубы грунта. Таким образом, инду­ стриализация укладки и улучшение работы дренажных труб, не­ сомненно, относится к преимуществу использования раствори­ мого бетона. Таким же связующим можно пользоваться при из­ готовлении фильтрующих заборных устройств. На этом примере мы сталкиваемся с использованием эффекта затвердевания в новой роли — обеспечение временной монолитизации системы, состоящей из нескольких компонентов (песок, гравий, трубы). В этом случае связующее, облегчив укладку всей системы в землю, вымывается грунтовыми водами.

Физико-химические и физико-механические исследования си­ стемы безводный хлорид кальция (порошок) — сульфат натрия интересны в равной степени в теоретическом и прикладном от­ ношении. Продукты взаимодействия идентифицировались термо­ гравиметрическим, рентгенографическим и кристаллооптическим методами. Оказалось, что первая (основная) фаза представлена гидратированным хлоридом кальция, большая часть которого (СаС12-6Н20 с межплоскостными расстояниями в кристалле d/ti, равными 2,15; 2,25; 2,20), образуется в первые часы твер­ дения; вторую фазу составляет полугидрат сульфата кальция. Дериватограмма этой системы содержит эндотермические эф­ фекты при 55, 80 и 200°С. Полная потеря воды заканчивается при 200 °С и составляет 37%. Наблюдаемые эффекты и коли­ чество выделенной воды соответствует, главным образом, деги­ дратации СаС12-6Н20 . Как показал рентгенофазовый ана­ лиз, нерастворимый осадок, отмытый абсолютным этиловым спиртом, представляет собой CaSO4-0,5H2O. Согласно петрогра­

CaSO4-0,5H2O (rig — 1,529, пр — 1,520). В препарате встречаются отдельные кристаллы C aS04 -2H20 . Таким образом, основными продуктами, образующими камень, являются СаС12-6Н20 и CaSO4-0,5H2O (~ 1 5 % ).

Механизм отвердевания в системе полугидрат хлорида каль­ ция— раствор сульфата натрия можно представить следующим образом. При взаимодействии порошкообразного СаС12 с вод­ ным раствором Na2S 0 4 происходит топохимическая гидратация хлорида кальция и одновременное его растворение. Реакция экзотермична, и масса разогревается > 6 0 °С. В этих условиях при обменной реакции выпадет ангидрит, а затем, по мере пони­ жения температуры в системе появляются CaSO4-0,5H2O или CaS0 4 ' 2H20 . Выпавший ангидрит, в основном, гидратируется до CaSO4-0,5H2O. Такой механизм кристаллизации подтверж­ дают опыты по затворению безводного хлорида кальция его на­ сыщенным раствором.

94

На рис. 13 показано изменение сопротивления во времени в такой системе. В первые 6 мин растет сопротивление — кри­ сталлизуется гидрат хлорида кальция. Поскольку соль не мо­ жет растворяться в своем насыщенном растворе, наблюдаемая картина возможна в том случае, если в системе происходит топохимическое взаимодействие воды с исходным порошком дигид­ рата. Это приводит к пересыщению раствора по отношению к растворенному в нем гидрату и его быстрой кристаллизации. Таким образом, топохимическая гидратация СаС12 обеспечивает выделение хорошо растворимого СаСЬ-бНгО. Последующий же

ний. На этом примере показана принципиальная возможность отвердевания систем, в которых гидрат хорошо растворим.

Производили также затворение безводного порошка хлорида кальция раствором селената кобальта для получения сопут­ ствующего твердению сульфата кальция селената кальция. Кон­ центрация селената кобальта в системе составляет 17—84 вес.%, а прочность затвердевшей массы (тесто нормальной густоты) ~ 300 кгс/см2, причем новообразования были представлены гид­ ратами хлорида и селената кальция. Интересно отметить, что продукты, образующиеся при обменной реакции в начале отвер­ девания, вероятно, безводны. Это можно наблюдать по цвету пасты, которая имеет голубую окраску в первые минуты отвер­ девания (наличие безводного СоС12), а затем розовеет — СоС12 превращается в СоС12-яН20. Таким образом, основой отвердева­ ния в двух ранее перечисленных системах является гидратация безводного СаС12. Однако образование сульфата и селената кальция вследствие обменных реакций вносит существенный вклад в этот процесс и повышает прочность системы порошок СаС12 — вода со 150 до 360 кгс/см2.

В результате обменного взаимодействия могут образовы­ ваться гидраты силикатов и алюминатов с вяжущими свойст­ вами.

95