ФОСФАТНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Фосфатные цементы из-за очень коротких сроков схватывания используют при ремонте многих объектов гражданского и промышленного строительства. Недавно были достигнуты успехи в изучении механизма, лежащего в основе их схватывания, что облегчило и вопросы применения фосфатных цементов. Опубликован обзор работ, включающий данные о фосфатных цементах. Фосфатные цементы используют как связующее в огнеупорном кирпиче, в кладочных растворах, при ремонте автострад, труб и сборных бетонных изделий в качестве вспененного изоляционного материала, наносимого распылением, и как огнестойкое покрытие.

При обсуждении физических, химических н механических свойств фосфатных вяжущих особое внимание обращается на те из них, которые важны для конструкционных материалов. Реакции, приводящие к формированию вяжущих свойств в фосфатных системах. Фосфатные цементы получают за счет реакций ортофосфорной (в дальнейшем называемой фосфорной) кислоты с оксидами металлов, обладающими основными, слабоосновными и амфотерными свойствами, а также за счет реакций между этими оксидами и фосфатами аммония, магния, алюминия и других металлов. Приведем несколько примеров:

а) прочное твердое тело получают в результате реакции фосфорной кислоты при 20—200 °С. Сначала образуется кислая соль затем, после нагревания, обладающий вяжущими свойствами;

в) раствором гексаметафосфата натрия, приготовленным при t = 25 °С, затворяют порошок магнезита. Полученный материал используют как вяжущее, обладающее высокой прочностью, при введении в него в качестве заполнителя обожженной глины. Этот материал выдерживают 1 сут при 120 °С;

г) смеси, состоящие из оксида магния, доломита и раствора фосфата аммоння, характеризуются короткими сроками схватывания; их используют при температуре окружающей среды для ремонта конструкций;

д) при термическом разложении гидрохлорфосфата алюминия образуется фосфат алюминия, обладающий, как уже указывалось, вяжущими свойствами. А1Р04 может быть использован совместно с MgO, благодаря введению которого обеспечивается протекание процессов схватывания при температур ре окружающей среды.

На микрофотографии, полученной с помощью сканирующего электронного микроскопа, представлена поверхность скола затвердевшей цементной смеси, приготовленной на растворе фосфата аммония. Как видно, развитие прочности материала обусловлено их микрокристаллической структурой.

Методами рентгеновской дифрактометрии этих цементных систем установлено лишь наличие у них пиков, при; надлежащих волластоннту. Это привело к предположению, что в результате реакции между фосфорной кислотой и волластонитом внешняя площадь его поверхности уменьшается. Данные анализа микропроб показывают, что в матрице, скрепляющей зерна волластонита, содержатся фосфор, кальций, кремний и некоторое количество алюминия и цинка.

Типичные данные о развитии прочности при сжатии в силикатно-фосфатных материалах воздушного хранения свидетельствуют о том, что к 2 ч их прочность составляет в среднем 30 % от 8-суточной. В отличие от этого прочность при растяжении подобных материалов по сравнению с таковой для обычного цементного камня очень мала. Вяжущие на гексаметафосфате натрия. Эти вяжущие были подробно исследованы в связи с тем, что они могут рассматриваться как превосходные связующие для огнеупорного кирпича на основе MgO, используемого для футеровки электропечей при плавке чугуна.

Оксихлорид магния. В 1867 г. Сорель открыл оксихлорид магния, или магнезиальный цемент, который и был назван его именем («цемент Сореля»). Многие свойства цемента лучше, чем у портландцемента: в частности, он не требует влажного хранения при твердении, обеспечивает очень высокую огнестойкость и низкую теплопроводность, хорошие износостойкость, прочность сжатии и изгибе. Его можно применять с различными видами заполнителей как неорганических, так и органических; материал характеризуется эластичностью, высокой ранней прочностью,

легкостью, стойкостью к действию масел, смазок, лаков и красок, органических растворителей, щелочен и солей, включая сульфаты; он обладает также бактерицидными свойствами.

Оксихлорид магния, содержащий, кроме того, порошкообразный MgO и раствор MgCl2, смешивают с одним или несколькими из следующих материалов: опилками, стружкой, известняком и мраморной крошкой, асбестом, песком, дробленым камнем, гравием, битумной эмульсией, сульфатом магния и пигментами.

Оксихлорид магния используют в строительстве в качестве материала для полов в зданиях индустриального, торгового и жилищного назначения, а также стяжек под полы из ковровых материалов и линолеума. Он находит применение также при восстановлении старых полов. Его используют и в качестве изоляционных составов и адгезива, при изготовлении художественных изделий, при зубопротезировании, в производстве кафеля, огнеупорного кирпича и в качестве красителя для штукатурки или легкобетонных стен.

Искусственный камень из оксихлорида магния нестоек к действию кислот и некоторых солен и сам может вызвать коррозию алюминия и стали, поэтому должен быть исключен его контакт с ними. Масштабы применения оксихлорида магния ограничены, поскольку он неустойчив к действию воды: это проявляется в потере им прочности при длительном водном хранении. Однако его превосходные характеристики в качестве вяжущего поддерживают интерес к этому материалу; предпринимаются попытки повысить его водостойкость. Если это окажется не только осуществимым, но и экономически оправданным, то оксихлорид может найти применение как вяжущее совместно со многими отходами.