05.01.2021

Растворы на основе магнезиальных вяжущих


Магнезиальные вяжущие (хлормагнезиальные цементы) относятся к классу неорганических клеев и представляют собой суспензию окиси магния MgO в водном растворе хлорида магния MgCl2.

Согласно оксихлоридной теории о составе продуктов твердения хлормагнезиальпых цементов, при твердении магнезиального вяжущего образуется соединение общего состава nMgOX XMgCl2*mH2О. Особенностями твердения магнезиальных составов является химическое связывание воды и нейтральность среды. Кристаллизация оксихлоридов магния в виде игл и волокон придает камню повышенную прочность при растяжении и сжатии. Реакция окиси магния с раствором хлорида магния экзотермична, что улучшает условия твердения состава.

Для приготовления растворов вместо чистой окиси магния целесообразно использовать менее дефицитный и более дешевый порошок магнезитовый каустический, с содержанием окиси магния 75—83%, соответственно марок ПМК-75 и ПМК-83. Порошок магнезитовый каустический является попутным продуктом при обжиге природного магнезита (ГОСТ 1216—87), имеет размер частиц в пределах 0,05—0,2 мм и поставляется потребителю в бумажных мешках.

Хлористый магний представляет собой кристаллогидрат общей формулы MgCl2*6Н2O (ГОСТ 7759—73). Технический хлористый магний носит название «бишофит» и добывается ПО «Карабогазсульфит» и опытно-промышленным рассолопромыслом ПО «Каустик» (г. Волгоград).

Для приготовления магнезиального вяжущего используется водный раствор хлористого магния плотностью (1,24-1,26)10в3 кг/м3. В качестве стабилизирующей добавки в состав вводится бентонитовая глина, которая уменьшает седиментацию и предохраняет смесь от расслоения. Для этих целей применяются тонкодисперсные щелочные бентониты (ТУ 39-043—74).

Рекомендуемые составы растворов на основе магнезиальных вяжущих приведены в табл. 4.7.

Характеристика составов растворов приведена ниже.

Как показали исследования ИГД им. А.А. Скочинского, для уменьшения модуля деформируемости отвердевших магнезиальных составов наиболее эффективными добавками являются: латексы, сульфитно-спиртовая бражка и поливинилацетатная эмульсия ПВА. Так, добавка 10% латекса увеличивает деформируемость затвердевшего камня в 1,5 раза, добавка 0,04% сульфитно-спиртовой бражки марки КВЖ — в 2,6 раза, а добавка 10% ПВА — в 4 раза.

Преимуществами магнезиальных вяжущих являются быстрый набор прочности и повышенная адгезия к горным породам. Магнезиальный состав в течение суток набирает 75% прочности на 28-е сут, в то время как цементный — всего 30%, а адгезия магнезиального камня в зависимости от типа пород в 1,3—2,4 раза больше, чем цементного.

Основными недостатками приведенных выше составов являются большие сроки схватывания (50—60 мин) и низкая водостойкость. Для устранения последних в МакИСИ подобраны и исследованы магнезиальные составы, отличающиеся повышенными деформируемостью, водостойкостью и регулируемыми в широких пределах сроками схватывания.

Основными компонентами быстросхватывающихся составов являются: порошок магнезитовый каустический ПМК-83, хлористый магний, глина бентонитовая (ТУ 39-043—74), портландцемент марки 500 (ГОСТ 1581—85), латекс СКС-65ГП (ГОСТ 10564—75), вода.

Раствор получается соединением двух жидких составляющих, приготовленных раздельно. Исследовались 14 рецептур быстросхватывающихся растворов. Результаты испытаний приведены в табл. 4.8.

Исследования показали, что бентонитовая глина стабилизирует и уменьшает процесс седиментации порошка каустического, магнезитового в водном растворе хлористого магния. Смесь воды, латекса и портландцемента выполняет роль регулятора срока схватывания и повышает деформативность отвердевшего состава.

Сроки схватывания состава могут регулироваться в довольно широких пределах: начало 0,7—12 мин, конец — 3—34 мин. При этом модуль деформации тампонажного камня изменяется в диапазоне (3,2—14,0)*10в3 МПа (а без применения: пластифицирующих добавок имеет значение порядка 50*10в3 МПа).

Для применения в шахтных условиях рекомендуется состав со следующим весовым соотношением исходных компонентов.
Растворы на основе магнезиальных вяжущих

Регулируемые сроки схватывания состава в сочетании с быстрым набором прочности (через 3—4 ч твердения состав набирает не менее 50% прочности 3-суточного возраста) позволяют разработать технологию создания оболочки из упрочненных пород без выполнения изоляционных работ и тампонажа закрепного пространства.

С целью удешевления магнезиальных составов за счет замены в них раствора бишофита менее дефицитными местными материалами были выполнены исследования по использованию в качестве затворителя ПМК рассолов, которые будут получаться при деминерализации воды шахты «Красноармейская-Капитальная» № 1.

Были исследованы различные магнезиальные составы на базе порошков ПМК-75 и ПМК-83 и рассолов № 1 и № 2, приготовленных искусственным путем, при различных соотношениях ингредиентов. Испытывались образцы тампонажного камня размером 70х70 мм, твердевшие на воздухе и в воде. Наиболее перспективными оказались составы на основе порошка ПМК-75 и рассола № 1, которые в отличие от обычных магнезиальных вяжущих позволяют получить водостойкий тампонажный камень.

В табл. 4.9 приведены данные о прочностных характеристиках образцов из новых составов и из традиционного.

Из табл. 4.9 видно, что тампонажный камень из магнезиального состава с MgCl2 при хранении в воде с течением времени теряет прочность и в конце концов разрушается, в то время как предлагаемые составы в тех же условиях не только не теряют, но и продолжают набор прочности.

Таким образом, использование рассолов от деминерализации воды шахты «Красноармейская-Западная» № 1 позволяет не только получить водостойкое магнезиальное вяжущее, стоимость которого в 3 раза меньше обычного, но и утилизировать отходы опреснительной установки, для хранения которых необходимо построить пруды-отстойники вместимостью 1 млн. м3.





Яндекс.Метрика