Вступ
Сучасної будівельної наукою описаний своєрідний «портрет» ідеального матеріалу майбутнього: «Він повинен бути універсальний - володіти одночасно високими конструктивними здібностями і теплоізоляційними властивостями; абсолютно обов'язково, щоб він був негорючим, довговічним, вологостійким, екологічно чистим і володів достатніми декоративними якостями, що виключають необхідність у додатковій зовнішньої і частково внутрішньої обробки будівель і споруд; бажано, щоб він був отриманий з мінеральної сировини ». До цього слід додати, що подібний матеріал повинен проводитися на існуючому технологічному обладнанні і, найголовніше, бути конкурентоспроможними в порівнянні з вузько-профільними матеріалами-аналогами. Але, як часто це буває, все нове - це добре забуте старе, з якого лише необхідно струсити «вікову пил» і злегка модернізувати. Виявляється, попередні покоління вирішили нашу проблему ще 150 років тому.
Історія магнезіальних цементів налічує багато століть. Так магнезіальні цементи на основі фосфату магнію з ферментованих рослинних матеріалів і обпаленої магнезії використовувалися стародавніми будівельниками для кладки цегляних стін в багатьох країнах стародавнього світу. Ці цементи були виявлені у Великій Китайській стіні. Багато ступи в Індії, побудовані з використанням магнезіальних цементів, стоять і сьогодні. Суміші оксиду магнію були використані в стародавні часи в Німеччині, Франції, Мексиці та Латинській Америці, Швейцарії, Індії, Китаї, Новій Зеландії та інших країнах. Ще в давнину була помічена висока сумісність магнезіальних в'яжучих з деревними матеріалами. У Німеччині протягом сотень років магнезіальні цементи застосовувалися в будівництві, мистецтво їх виготовлення і застосування передавалося з покоління в покоління.
Новіше відкриття магнезиального цементу було зроблено в ХIХ столітті в 1867 році французьким інженером Станіславом Сорелем, який описав склад і властивості цього в'язкої речовини, отримав перші патенти на цей матеріал, а також поклав початок його застосування в будівництві, і назвою московської виробничо-будівельної компанії « Сорель-Еколоджі ». Станіслав Сорель спільно з Густавом Бішофом (Німеччина) був винайдений і широко нині застосовуємо матеріал ксилоліт, що представляє собою суміш магнезиального в'яжучого деревної тирси і тріски, а також дрібний заповнювач.

1. Основна частина
.1 Магнезіальні в'яжучі речовини. Опис і отримання
До магнезіальних в'язких речовин відносять каустичний магнезит (MgO) і Каустичний доломіт (MgO + СаСО3) - це тонкодисперсні порошки, активною частиною яких є оксид магнію.
Отримують магнезіальні в'яжучі речовини помірним (до 700-800 ° С) випалюванням магнезиту (рідше доломіту). При цьому карбонат магнію дисоціює з утворенням оксиду магнію
→ MgO + СО2
Карбонат кальцію СаСО3 (в доломіті) залишається без зміни і є баластної частиною в'яжучого. Обпалений продукт розмелюють.
Будучи зачинених водним розчином магнієвих солей, близьких за складом до морських, Каустичний магнезит утворює пластичну масу, що володіє терпкими властивостями, яка в результаті твердіння утворює високоміцний еластичний цементний камінь. Магнезіальні в'яжучі прийнято зачиняти розчином хлориду або сульфату магнію - бішофітом. В цьому випадку гідратація протікає значно швидше з утворенням гідрату оксид хлориду магнію (3MgO MgCl2 6Н2О), що ущільнює утворюється матеріал. При замішуванні каустичної магнезиту і доломіту водою процеси гідратації протікають повільно і затверділий камінь має невелику міцність.
Магнезит обпалюють головним чином в шахтних або обертових печах, в той час як доломіт обпалюють зазвичай тільки в шахтних печах з виносними топками, хоча для цієї мети можуть бути використані і печі інших типів.
Терміни схоплювання каустичної магнезиту залежать від температури випалу і тонкості помелу і зазвичай знаходяться в межах: початок - не раніше 20 хвилин, кінець - не пізніше 6 годин.
Твердіння починається інтенсивно, і через добу в'яжучий досягає міцності 10- 15 МПа, через 28 діб повітряного твердіння міцність становить 30-50 МПа. У жорстких сумішах міцність може досягати 100 МПа.
.2 Теоретичні основи випалу магнезиту і доломіту
Дисоціація магнезиту, за даними А. А. Байкова, починається вже при 400 ° С, але швидке розкладання відбувається при температурі понад 640 ° С:
= MgO + С02 + 29 ккал.
А.А. Байков виявив, що при розкладанні карбонату магнію майданчика на термограммах виходять не горизонтальні, а похилі, і висловив припущення, що MgC03 утворює тверді розчини з MgO. Пружність парів дисоціації MgC03 можна з достатньою точністю визначити за формулою

Таблиця MgO в залежності від температури випалу виходить в різному стані
При температурі 650-800 ° С виходить пухкий порошок, який має щільність 2,3 г / см3. Гідратіруется такий MgO дуже активно. При підвищенні температури випалу спостерігається зростання кристалів і відбуваються процеси їх рекристалізації. вікає щільність. Домішки істотно впливають на процес рекристалізації і розміри кристалів. Домішки іонів заліза Fe3 + значно прискорюють спікання. Активність MgO і швидкість його гідратації з підвищенням температури різко знижується. Про це наочно свідчить падіння питомої електропровідності при розчиненні MgO, попередньо подрібненого до величини зерен менше 50 мкм, а також кількості зв'язаної води. Таблиця Ступінь гідратації MgO, обпаленої при різних температурах (за кількістю зв'язаної води,%) Термін гідратації, суткі800оC1200оC1300оC1400оC1800оC175.466.4814.624.723.953100.0-38.159.2714.123099.8294.7669.5032.8036.40Следовательно, для отримання активного MgO, здатного швидко гідратованих, магнезит обпалюють при температурі приблизно 700-750 ° С. При підвищенні температури випалу в'яжучі властивості різко погіршуються. А в процесі випалу при 1400 ° С виходить так званий намертво обпалений магнезит, який використовується в металургійній промисловості для виготовлення огнеупоров.Плотность металургійного магнезиту - 3,5 3,6 г / см3, твердість - 5,5.Нужно відзначити, що MgO отримують не тільки з магнезиту, але і з Mg (OH) 2. Гидратная вода видаляється при температурі 385-410 ° С. На практиці випал Mg (OH) 2 рекомендується проводити при температурі приблизно 500 ° С. Оксид магнію, виділений з Mg (OH) 2, активніший, ніж з MgCO3. при вивченні процесів отримання MgO встановлено, що в початковий період він зберігає структуру вихідної речовини. Так, при розкладанні Mg (OH) 2 утворюється MgO з шаруватою структурою брусита, а при розкладанні MgCO3 своєрідні псевдоморфози, що зберігають зовнішні обриси магнезіта.Разложеніе доломіту відбувається в інтервалі температур 700-900 ° С, причому на термограмме є два ендотермічних ефекту: перший - в інтервалі температур 720-760 ° С, другий - при 895-910 ° С. Отже, процес йде в дві стадії. Щодо характеру процесів, що протікають на кожній стадії, існують різні точки зору. Найбільш імовірною, внаслідок наукових досліджень, є дисоціація, на першій стадії якої утворюються MgO і CaCO3: (CO3) 2 = CaCO3 + MgO + CO2, а на другій стадії СaCO3 = CaO + CO2 Існують також припущення, що крім MgO на першій стадії дисоціації утворюється твердий розчин карбонатів MgCO3 ∙ n CaCO3 або основний карбонат CaCO3 ∙ MgO. Однак рентгенографически ні твердих розчинів, ні основний карбонат виявити не вдалося. .3 Виробництво магнезіальних в'яжучих Виробництво магнезіальних в'яжучих складається з попереднього подрібнення сировини, випалювання і помола.В залежності від конструкції печей дроблення проводиться до шматків різних розмірів. При випалюванні сировини в шахтних печах середній розмір шматків зазвичай становить 50-60 мм, при випалюванні в обертових - 10-15 мм.Діссоціація магнезиту і доломіту - процес ендотермічний. Для розкладання 1 кг магнезиту необхідно 1440 кДж теплоти, а для повної дисоціації доломіту трохи больше.Для випалу магнезиту застосовують шахтні печі з виносними топками або обертові печі. У шахтних печах підтримують температуру 700-800, в обертових - 900-1000 ° С. Більш висока температура випалу в обертових печах пояснюється тим, що тривалість перебування матеріалу в них значно менше. Продуктивність шахтних печей зазвичай становить 20-30 т / добу, витрата палива - 10-15% маси готового продукту. Продуктивність обертових печей - 50-120 т / добу, витрата палива - 20-30% .Обожженний матеріал подрібнюють у кульових млинах. Якщо випал ведуть в шахтної печі, то перед помелом проводиться дроблення. Тонкість помелу каустичної магнезиту повинна бути такою, щоб залишок на ситі № 02 не перевищував 5%, а на ситі № 008 - 25%. Магнезит упаковують в металеві барабани для запобігання гідратації. Мал. Шахтна піч з виносними топками: 1 - паливо; 2 - сировина Рис. Обертова піч: 1-відкатна головка; 2-пальник; 3-барабан; 4-бандаж; 5-венцових шестерня; 6-курна камера; 7-похила тічка; 8-опорна станція; 9-опорно-наполеглива станція; 10-механізм пріводаПроцесс виробництва каустичної доломіту практично не відрізняється від виробництва каустичної магнезиту. Залежно від температури випалу з доломіту можна отримати матеріали різного складу і призначення: при температурі ~ 750 ° С - Каустичний доломіт, що складається з MgO і CaCO3, при 800-850 ° С - доломітовий цемент, що складається з MgO, CaO, і CaCO3, при 900-1000 ° С - доломітове вапно, що складається з MgO і СaO, при 1400-1500 ° С металургійний доломіт, обпікає до спеканія.Для отримання каустичної доломіту випал слід вести так, щоб продукт містив більше MgO і мінімальна кількість CaO. Щільність каустического доломіту повинна знаходитися в межах 2,78- 2,85 г / см3.Более висока щільність свідчить про високий вміст вільної вапна. 1.4 Властивості магнезиального в'яжучого Унікальність магнезиального в'язкої речовини полягає в поєднанні його високих в'яжучих властивостей і сумісності практично з будь-якими видами наповнювачів, в тому числі органічного пріродного і штучного походження. Особливості магнезіальних вяжущіхвисокую швидкість затвердеваніяпрочность і надійність; високу міцність зчеплення з органіческімідостоінства і неорганічними наповнювачами; стійкість до появи тріщин; вогнетривкість; бактерицидність; низький рівень теплопроводності.нізкій рівень вологостійкості; недоліки високий рівень корозійної активності; агресивність по відношенню до арматури зі сталі; високу вартість цементний камінь, що утворюється на основі магнезиального в'язкої речовини, є твердим розчином солей складного зі става. Саме на основі магнезіальних в'яжучих отримують різні каменеподібні матеріали з наперед заданими властивостями під загальною назвою «Магнолія» .Залежно від того, які наповнювачі використовуються, магнолії має такі властивості: механічну міцність при стисненні, на рівні самих високоміцних бетонів, (а при вигині міцність перевершує бетони в 3-5 разів! без використання додаткових армуючих матеріалів), а також короткими термінами її набору. Крім того, це найбільш міцний з усіх відомих теплоізоляційних будівельних матеріалів на мінеральних в'яжучих при рівній з ними щільності; абсолютної маслостойкостью і солестійким (при вплив масел, нафтопродуктів, морської води магноліти тільки набирають міцність); декоративністю, тобто можливістю достовірно імітувати багато природні матеріали (від дерева до малахіту), чому сприяє сумісність з різними пігментами, відмінна полируемость, прозорість в'яжучого в тонкому шарі; пожаробезопасностью - при доста точної масивності конструкції з магноліта витримують пожежа 5-ї категорії без деструкції матеріалу і виділення будь-яких канцерогенних речовин; фунгіцидно, бактерицидністю і біоцидний, що не дозволяє розвиватися грибків і бактерій, а гірко-солоний смак бішофіту перешкоджає також появі комах і гризунів; володіє низькою діелектричної проникністю і електропровідністю, стабільної в часі і мало що залежить від вологості навколишнього середовища. Для виробництва конструкцій спеціального призначення, призначених для захисту від електромагнітних випромінювань, цей матеріал не замінимо. Поверхні конструкцій з магнезиту не електризується і виключають утворення іскр.магнезіальние підлогові покриття беспильность, практично не мають усадки, тобто влаштовуються суцільним покриттям не потрібно нарізка деформаційних швів, довговічні і міцні, мають високу твердість і низькою стираністю, стійкі до ударних навантажень. Мають високу адгезію практично до всіх видів органічних і мінеральних наповнювачів у складі в'яжучого, а також хорошим зчепленням до бетонних, цегляних, дерев'яних основаніям.Помімо інших достоїнств, консервуючі властивості магноліта дозволяють застосовувати навіть токсичні наповнювачі при виробництві будівельних виробів, які згодом будуть мати фон, задовольняє санітарним нормам. А значна кількість хімічно зв'язаної води в магнезіальному цементному камені робить Магнолія кращим з існуючих бетонів для біологічного захисту від радіаційного ураження. Магнезиальное скорозшивач і вироби на його основі є біологічно інертними, тобто екологічно безопаснимі.Нет ніяких сумнівів в тому, що у такого матеріалу в Росії, де зосереджено більше половини світових запасів магнезиального сировини, можуть бути просто блискучі перспективи. І не випадково останнім часом спостерігається значний сплеск інтересу до нему.Большінство перешкод на шляху масового застосування магноліта як будівельного матеріалу вже подолані. Поряд з діючим підприємством з видобутку магнезиального сировини розвідані і підготовлені до видобутку ряд нових родовищ магнезитів на Уралі і в Східному Сибіру, ​​ведеться промисловий видобуток бішофіту свердловинним методом. Бішофіт є унікальним за своїм складом екологічно чистий мінерал - водний хлорид магнію (MgCl2 ∙ 6H2O) і є продуктом кристалізації солей замкнутих водних басейнів. Вперше виявлено Густавом Бішофом, в честь якого згодом цей мінерал був і названий. Розроблено та експлуатуються дослідно-промислові обпалювальні агрегати киплячого шару, що дозволяють отримувати недороге магнезиальное терпке з самого поширеного магнезиального сировини доломіту. Однак для широкого впровадження магнезиального в'яжучого в будівельну практику сьогодні потрібно вирішити ряд проблем федерального масштабу: від розробки державних стандартів і будівельних норм щодо магнезиального в'яжучого і будівельних матеріалів на його основі - до організації видобутку і переробки магнезиального сировини в промислових обсягах. .5 Матеріали і застосування в будівництві Сучасні технології дозволяють робити з магноліта практично все, що завгодно: стінові матеріали, конструкційні бруси, пеномагнолітовие блоки з фасадним облицюванням під цеглу або колотий камінь, різноманітні статеві покриття, деталі інтерьера.Каустіческій магнезит широко застосовується у виготовленні магнезіальних сумішей. Каустичний магнезит використовують для виробництва ксилоліту і магнезиального фіброліта.Ксілоліт-матеріал для безшовного статі, в якому деревна тирса зцементувати в моноліт каустичним магнезитом. Ксилоліт використовується для монолітної заливки стін житлових будівель та індивідуальних житлових будинків і котеджів. У Росії поки цей напрямок не развіто.Фіброліт - конструктивний і теплоізоляційний матеріал у вигляді плит, де в якості заповнювача використовується деревна стружка або деревна шерсть, зцементовані каустичним магнезитом. Каустичний магнезит, крім того, застосовують для виготовлення пеномагнезіта і інших теплоізоляційних матеріалів, при виробництві виробів для внутрішнього облицювання (штучний мармур, облицювальні плитки і ін.), А також магнезіальних штукатурних растворов.Каустіческій доломіт - дешевший матеріал, з нього отримують вироби кілька меншу міцність, ніж каустичний магнезит; використовується як замінник (в деяких випадках) каустичної магнезиту. Магнезіальні в'яжучі речовини доцільно застосовувати лише для виробів, що експлуатуються в сухих приміщеннях і конструкціях, що не стикаються з влагой.Заключеніе За кордоном в середині 50-х років XX століття, завдяки великому обсягу досліджень і появи нових матеріалів, старі ідеї знайшли нове життя. Важливу роль зіграла також практично ідеальна екологічна безпека матеріалів на основі магнезиального бетону. Розроблені технології дозволили створити цілий ряд нових складів, істотно збільшити вологостійкість і зберегти унікальні фізико-механічні властивості матеріалу. Дуже важливою для комплексу фізико-механічних властивостей матеріалу є голчастим-деревоподібна структура кристалів, яка і забезпечує магнезіальних бетону, незважаючи на високу твердість, стійкість до ударних навантажень. Сьогодні магнезіальні бетони і розчини найбільш широко застосовуються для влаштування підлог, виготовлення Стекломагнезіальний лист, різного роду обліцовок.Магнезіальний бетон - ідеальний матеріал для влаштування підлог. Монолітні магнезіальні підлоги виготовляють вже більше століття. У Москві навіть можна знайти подібні покриття, які простояли в виробничих цехах без єдиного ремонту півсотні років і збереглися при цьому в кращому вигляді. Магнезіальні покриття вигідно відрізняються цінними якостями, що не зустрічаються у інших матеріалів, і незамінні для підлог з підвищеними вимогами до пожежної безпеки на поліграфічних, текстильних, целюлозно-паперових і нафтопереробних виробництвах, а також в приміщеннях, що вимагають виняткової чистоти. Підвищеними вимогами щодо міцності і зносостійкості. На основі магнезіальних бетонів влаштовуються декоративні, мозаїчні, кольорові підлоги, коли як крупний заповнювач використовуються щебінь мармуру, граніту, серпентініта, кварцу та інших мінералів, а склад в'яжучого забарвлюється по масі кольоровим пігментом. При шліфуванні підлог оголюється структура каменю, укладеного в в'яжучий, утворюючи декоративний кольоровий орнамент.Такім чином, очевидні переваги магнезіальних в'яжучих в порівнянні з цементними, а також матеріалів на основі таких в'яжучих.