Стекло-магниевый лист (СМЛ)

СТЕКЛО-МАГНИЕВЫЙ ЛИСТ (СМЛ) - строительный материал, разработанный для территорий с резко континентальным климатом, с повышенной влажностью.

СМЛ включает в себя функциональные качества ГКЛ (гипсокартонного листа) и ГВЛ (гипсоволокнистого листа), имея большой ряд дополнительных преимуществ. Универсальный листовой отделочный материал на основе стружки хлорида магния, с фаской, армированный с двух сторон стекловолокном. На 40 % легче ГВЛ, прочный, влагостойкий, гладкий, негорючий!

СМЛ – материал категории А (для наружных и внутренних работ). Используется для отделки стен (8, 10 мм), потолков, оконных откосов (6 мм), полов (10, 12 мм) в жилых и производственных помещениях.

Материал удобен при монтаже стен, перегородок, при отделке потолочных и стеновых поверхностей, колонн, плит, позволяет придать нужную форму криволинейной поверхности. На магний не оказывает заметного действия дистиллированная вода, фтористоводородная кислота любой концентрации, хромовая кислота, водные растворы фтористых солей и др. Не боится едких щелочей, керосина, бензина, минеральных масел. При обработке поверхности листа могут применяться различные виды шпаклёвок, красок, клеев. Поверхность готова к покраске, к наклеиванию любых декоративных материалов: обоев и алюминиево-композитных панелей, шпона, пластика, ДСП, керамической плитки, стеклянной и зеркальной плитки, что даёт свободу для фантазии дизайнера.

В настоящее время на рынке различают два вида стекломагниевых листов:

  1. I сорт, стандарт, (аналог ГКЛ и ГВЛ) — плотность от 0.7 г/см3 и ниже до 0.95 г/см3;
  2. Премиум — плотность от 0.95 г/см3. Предел прочности: при сжатии 5-50 МПа; изгибе 0,5-2 МПа; растяжении 2-6 МПа

Коэффициент гигроскопической деформации (изменение формы во влажном состоянии) – не более 0,26 %. Высокая влагостойкость: устойчив по отношению к влаге и плесневым грибкам. При нахождении в воде (100 суток) не разбухает и не теряет своих свойств.

Ударная прочность (сопротивление удару) – отсутствие трещин, расколов, проникающих повреждений.

Морозостойкость циклов – 50.

Коэффициент теплопроводности – 0,2-0,5 Вт/м3 С. Сокращение размера при воздействии высоких температур – не более 1 %. Огнеупорность – при толщине листа 6 мм выдерживает открытый огонь (до 1200 0 С) в течение двух часов без изменений, без выделения токсических веществ.

Класс горючести А (ГОСТ 30244).

Цвет – белый.

Безопасность – не содержит в своём составе вредных веществ, не выделяет токсических, вредных веществ даже при нагревании и может применяться при отделке общественных помещений.

Не имеет запаха.

1. Магнезиальные вяжущие

1.1. Каустический магнезит. Каустическим магнезитом называют порошок, состоящий в основном из окиси магния и получаемый помолом магнезита, обожженного при 700-800оС.

В отличие от других вяжущих, каустический магнезит (ГОСТ 1216-87) затворяют не водой, а растворами хлористого или сернокислого магния и в таком виде его называют магнезиальным цементом. Иногда для затворения применяют и другие соли (ZnCl2, FeSO4 и др.).

Специального магнезиального вяжущего, строго регламентируемого состава и качества, в нашей стране до 2006 г не производилось. Каустический магнезит марки ПКМ-75 – побочный продукт производства периклазовых огнеупоров на комбинате «Магнезит» г. Сатка.

Свойства каустического магнезита

Магнезиальное вяжущее из каустического магнезита, затворяемое растворами солей магния, является воздушным вяжущим веществом. В воде или влажной атмосфере прочность затвердевшего материала резко падает. Объемная масса в рыхлонасыпанном состоянии 700-850 кг/м3, уменьшается с увеличением тонкости помола вяжущего.

Сроки схватывания каустического магнезита в основном зависят от температуры обжига и тонкости его помола. Пережог и грубый помол замедляют, а более тонкий помол и недожог ускоряют процесс схватывания каустического магнезита. Обычно начало схватывания его наступает не ранее 20 минут, а конец схватывания – не позднее 6 часов от начала затворения.

Прочность.

Каустический магнезит является быстротвердеющим вяжущим веществом, обладающим высокой конечной прочностью. Магнезиальный цемент, затворенный водным раствором хлористого магния с плотностью 1,2 г/см3, через 1 сутки твердения на воздухе имеет прочность на растяжение не менее 1,5 МПа, а через 28 суток – 3,5-4,5 МПа; прочность на сжатие до 30-50 МПа и более. Образцы из жесткого трамбованного раствора на этом цементе состава 1:3 по массе через 28 суток воздушного твердения имеют прочность на сжатие 40-60 МПа; при хорошем качестве сырьевых материалов прочность таких образцов может достигать 80-100 МПа.

Обычно через сутки прочность и растворов и бетонов достигает 30-50%, а через 7суток – 60-90% наибольшего значения, получаемого при твердении в воздушной среде при обычных температурах. В отличие от других вяжущих веществ каустический магнезит дает высококачественные растворы и бетоны не только с минеральными15, но и с органическими заполнителями (опилки, стружка, костра и др.)16, придавая последним высокую стойкость против гниения. При испытании трамбованных образцов, состоящих из 3 ч. по массе каустического магнезита и 1 ч. опилок, прочность при растяжении достигает 3-3,5, а при сжатии 40-50 МПа.

Деформации при твердении.

Образцы из полупластичной смеси каустического магнезита, древесных опилок и раствора хлористого магния (при соотношении магнезита и заполнителя около 1:3) при твердении в воздушной среде в течение 1-4 суток обычно расширяются на 0,5-1 мм/м, а затем на 28-50 сутки дает усадку. При этом усадка может быть больше набухания и достигать 1-1,5 мм/м и выше. Во всяком случае нежелательно, чтобы показатели набухания и усадки превышали соответственно 1,5 и 2 мм/м. Набухание изделий резко усиливается при росте относительной влажности в помещении до 75-85% и выше. Выдерживание же при влажности 90-95% приводит к увеличению показателей набухания в несколько раз.

Старение магнезита при длительном лежании (2-3 месяца) сопровождается резким увеличением потерь при прокаливании вследствие поглощения паров воды и углекислоты из воздуха. При этом показатели набухания и усадки резко возрастают со всеми отрицательными последствиями для качества изделий, бесшовных полов и т.п.

1.2. Каустический доломит

Каустическим доломитом называется порошок, состоящий из окиси магния и углекислого кальция и получаемый помолом доломита, обожженного при 600-700оС. В каустическом доломите содержаться обычно глинистые и песчаные примеси и небольшие количества свободной окиси кальция (1-2%). Основное требование, предъявляемое к вяжущему, является минимальное содержание активной окиси кальция при достаточно полной диссоциации магнезиальной составляющей. При содержании активной окиси кальция в количестве более 3% резко ухудшаются физико-механические свойства вяжущего, и значительно снижается его эффективность в изделиях с древесными наполнителями. Доломит – двойная углекислая соль магния и кальция MgCO3∙CaCO3.

Плотность доломита 2,85-2,95 кг/см3. Обычно доломиты содержат около 20% окиси магния, около 30% окиси кальция и около 45% углекислого газа. В природе доломит встречается значительно чаще, чем магнезит. Производство каустического доломита принципиально не отличается от производства каустического магнезита.

Каустический доломит затворяют водными растворами солей хлористого и сернокислого магния обычно той же концентрации, что и каустический магнезит.

Свойства каустического доломита.

Плотность каустического доломита находится в пределах 2,78-2,85 г/см3. Ее повышение указывает на появление в каустическом доломите значительного количества свободной окиси кальция.

Объемная масса в рыхло насыпном состоянии зависит от тонкости помола и составляет в среднем 1050-1100 кг/м3.

Сроки схватывания.

Начало схватывания при комнатной температуре наступает через 3-10 часов, а конец через 8-20 часов после затворения.

Равномерность изменения объема.

Каустический доломит, обожженный при температуре ниже температуры диссоциации CaCO3, характеризуется равномерным изменением объема. Неравномерность наблюдается лишь при наличии в нем 2-2,5 % свободной окиси кальция и при неправильно выбранном соотношении между MgO-MgCl2 и водой. В этом случае появляются трещины и камень разрушается.

Прочность.

Каустический доломит характеризуется меньшей прочностью, чем каустический магнезит. Прочность на растяжение каустического доломита достигает через 7 суток 1-1,5, а через 28 суток – 2,5-3 МПа; предел прочности при сжатии 15-20 МПа. Образцы из трамбованного раствора состава 1:3 по массе на этом вяжущем через 28 суток воздушного твердения имеют предел прочности при сжатии 10-30 МПа.

Каустический доломит наравне с каустическим магнезитом применяют для изготовления ксилолита, фибролита, теплоизоляционных материалов и т.п.

2. Затворители для каустического магнезита. При затворении водой каустический магнезит твердеет медленно, достигая при этом сравнительно небольшой прочности. При затворении же растворами хлористого магния MgCl2∙6H2O или сернокислого магния MgSO4∙7H2O скорость твердения резко возрастает. Магнезиальные вяжущие, затворенные раствором хлористого магния, дают большую прочность, чем затворенные раствором сернокислого магния. Концентрацию раствора хлористого магния берут в пределах 12-30% по Боме, а сернокислого магния – 15-20% (по данным Наназашвили раствор сульфата магния должен иметь плотность 1,14). Чем она больше, тем медленнее схватывается вяжущее, но тем выше конечная прочность получаемого затвердевшего камня. Увеличение концентрации раствора, сверх указанных значений, приводит к появлению на изделиях трещин с выделением избытка солей в виде налета кристаллов на поверхности. Соотношение между компонентами по массе при затворении хлористым магнием принимают в пределах MgO 62-67% и MgCl2∙6H2O 38-33% (в пересчете на активную окись магния, содержащуюся в каустическом магнезите примерно в количестве 85% его массы,и на твердый шестиводный хлористый магний). При применении раствора сернокислого магния обычно берут MgO 80-84% и MgSO4∙7H2O 16-20%, считая на обезвоженный сульфат магния6. По данным Наназашвили массовое соотношение магнезита и MgCl2∙6H2O должно находиться в пределах от 1:0,65 до 1:0,6, при этом вяжущее приобретает максимальную прочность. Если взять больше хлористого магния, то наряду с уменьшением прочности материала, на его поверхности будут появляться выцветы.

Строительные изделия, изготовленные на каустическом магнезите с применением хлористого магния, характеризуются гигроскопичностью; при повышенном содержании в них хлористого магния могут давать высолы. Для уменьшения гигроскопичности и увеличения водостойкости изделий в растворную смесь вводят иногда вместе с хлористым магнием железный купорос FeSO4, заменяя им до 50% раствора хлористого магния. Железный купорос ускоряет также схватывание вяжущего и уменьшает возможность образования выцветов. По данным Наназашвили для уменьшения гигроскопичности ксилолита вводят Fe2(SO4)3.

Наиболее широко в качестве затворителя вяжущего применяется технический хлорид магния – бишофит (MgCl2∙6H2O) ГОСТ 7759-73.

Для затворения магнезиального цемента могут применяться также отходы производства травильных цехов в смеси с серной кислотой, дисульфат натрия, хлористый цинк, азотнокислый магний, карналлит или магнезиальная рапа солевых озер. Карналлит — минерал, двойная соль хлорида калия и хлорида магния KCl•MgCl2•6H2O. Используют для получения магния, калийных солей. Карналлит по ГОСТ 16109 содержит в составе помимо хлорида магния хлориды калия и натрия в количестве не более 25%. Плотность водного раствора карналлита (KCl∙MgCl2∙6H2O), применяемого в качестве затворителя магнезиально-каустического цемента при производстве ксилолита,должна составлять 1,12-1,16 г/см3. Требования, предъявляемые к химическому составу карналлита: количество хлорида магния – не менее 32%, хлористых солей и натрия – неболее 25%. Отмечается, что применение карналлита для затворения снижает прочность изделий в 1,5 раза по сравнению с затворением раствором хлористого магния.

Раствор MgCl2, полученный из карналлита, содержит тем меньше примесей KCl и NaCl, чем выше его концентрация. Поэтому сначала 1000 кг карналлита растворяют в 638л воды до концентрации 1,2510. Полученный раствор после удаления из него осадка становится тем исходным материалом, из которого приготовляют растворы нужной плотности.

Б. Г. Скрамтаев предложил затворять каустический магнезит непосредственно растворами серной и соляной кислот без промежуточного изготовления соответствующих солей, что упрощает производственный процесс и сокращает в три-четыре раза расход кислот. Концентрация применяемых растворов серной и соляной кислот составляет 5-15%.

При этом возможно применение растворов кислот, являющихся отходами некоторых химических производств. Как вариант – приготовление раствора хлористого магния путем нейтрализации технической соляной кислоты каустическим магнезитом («травление кислоты») выполняют в толстостенных чанах, диаметр и высота которых равны 1 м, на открытом воздухе вдалеке от зданий, людей и растений, так как в воздух испаряется кислота, пары которой вредны для здоровья. Работающие с кислотой должны быть одеты в закрытые комбинезоны и резиновые сапоги, снабжены респираторами, резиновыми рукавицами и фартуками. Перед нейтрализацией соляную кислоту разбавляют водой до удельного веса 1,12-1,14г/см3. Из такой кислоты получают раствор хлористого магния с удельным весом около 1,3г/см3. При взаимодействии соляной кислоты и магнезита выделяется большое количество тепла, которое поднимает температуру раствора до 120° С. Добавление магнезита выше нормы может повлечь за собой образование гидрата окиси магния, которая непригодна для использования. В случае очень бурного вспенивания раствора приостанавливают добавление магнезита до прекращения интенсивного выделения газа. Конец нейтрализации определяют по прекращению выделения газа при добавлении очередных порций магнезита. После охлаждения раствор сливают в бутыли.

В современных условиях такой процесс можно считать практически нереализуемым: соляная кислота – прекурсор, процесс вредный.

3. Минеральные и химические добавки к магнезиальным вяжущим.

Получение высокопрочных и морозостойких материалов и изделий на основе магнезиального вяжущего совместно с органическими и минеральными наполнителями невозможно без применения модифицирующих добавок, при этом предпочтение отдается активным минеральным добавкам, таким как микрокремнезем, шлаки металлургических производств и тонкоизмельченные горные породы, продукты пылеулавливания печей. Так, например, по патенту RU2114087 на 25-27% каустического магнезита приходится 30 и более процентов молотого основного доменного гранулированного шлака. Достигаются высокие прочностные характеристики по прочности на сжатие и изгиб, безусадочность при твердении. Но такое количество добавки может быть сочтено только наполнителем. Аналогичное замечание по составу патенту RU2130437, где при еще меньшем количестве магнезита (15-21%) молотого основного гранулированного шлака берется от 24 до 28,5%, и в дополнение к этому молотая колошниковая пыль (отход доменного производства чугуна) или шлам газоочистки доменных печей от 9 до 30%.

По патенту RU2114087 кроме более чем 30% молотого основного доменного гранулированного шлака вводится добавка немолотых железосодержащих отходов доменного производства (колошниковая пыль или шлам газоочистки) в количестве 4,2-9,34%. Аналогичный состав сырьевой смеси и в патенте RU2130437.

Вводится молотый шлак и по патенту RU734160.

В патенте RU2238251 количество молотого основного доменного шлака не превышает 3,5% на 15-30% каустического магнезита, но дополнительно вводится гидросиликат магния (тальк) в количестве 1,3-3,5%. Удельная поверхность шлака должна быть3000-4000 см2/г. Шлак способствует формированию в магнезиальном камне значительного количества водостойких фаз, представленных гидросиликатами магния. Утверждается,что при содержании шлака выше 3,5% излишек остается в свободном состоянии и способ-ствует снижению прочности формирующегося изделия.

Тальк — Mg3Si4O10(OH)2, минерал, кристаллическое вещество. Представляет собой жирный рассыпчатый порошок. Имеет белый цвет (бывает зелёный). Для промышленных целей бывает молотый тальк, микротальк и т. д. В России разрабатываются Шабровское тальк-магнезитовое и Миасские талькитовые месторождения на Среднем Урале, Онотское месторождение стеатитового Т. (Восточный Саян); выявлена Западно-Прибайкальская тальконосная провинция и т. д. По патенту RU223851 гидросиликат магния должен бытьизмельчен до удельной поверхности 3000-3500 см2/г.

Диоксид кремния в виде высокоактивного аморфного порошка (в количестве 1,5-4,5% на 20-30% каустического магнезита) с добавкой 1,0-3,5% гидросиликата магния используется по патенту RU2246464. Также диоксид кремния используется по патентуRU2163578. Это решает одновременно задачи повышения водостойкости, морозостойкости и прочности материалов путем направленного формирования их структуры. Диоксид кремния способствует формированию водостойких гидросиликатов магния. Наличие тонкодисперсного гидросиликата магния инициирует кристаллизацию модифицированных гидратных новообразований, которыми являются стабильные оксихлориды магния и продукты взаимодействия высокоактивного тонкодисперсного диоксида кремния с оксидом магния. Это обеспечивает дополнительное уплотнение структуры магнезиального камня водостойкими кристаллическими фазами, обуславливая повышение прочности, водостойкости и морозостойкости получаемых материалов и изделий. Содержание инициатора кристаллизации гидросиликатов магния должно находиться в диапазоне 1,0-3,5%.

Для активации возможных примесей периклаза и уменьшения возможного растрескивания готовых изделий в процессе эксплуатации по патенту RU2290380 композиция на основе магнезиального вяжущего кроме активной минеральной добавки (микрокремнезем или молотый основный доменный шлак) и гидросиликата магния в количествах соответственно 0,7-1,4% и 0,35-0,95% дополнительно содержит модифицирующий комплекс хлоридов щелочных металлов (K, Na, Li) или NH4Cl суммарным содержанием 8-12% от массы хлористого магния. Хлоридные добавки выполняют с одной стороны роль активаторов гидратации периклаза, содержащегося в каустическом магнезите, а с другой формируют структуру магнезиального камня, отличающуюся слабой закристаллизованностью, что позволяет релаксировать внутреннюю напряженность в материале, возникающие вследствие продолжающейся гидратации. Комплекс добавок представляет сочетание NaCl+KCl, NaCl+LiCl, NaCl+NH4Cl. Добавка хлорида натрия активирует периклаз в начальные сроки твердения (до 1 суток), а остальные несколько позднее (1-3 суток) в период активного формирования структуры.

Диопсид CaMg(Si2O6) – кальций-магний-силикатсодержащая порода, сырье для получения магнезиального вяжущего. В России минерал встречается в Мурманской области, в Прибайкалье (Слюдянка), в Свердловской области (Асбест, Баженовское месторождение), в Инаглинском месторождении на Алдане. Диопсид в сочетании с оксидом магния и хлоридом магния призван обеспечить более высокую механическую прочность, уменьшить усадку и повысить коэффициент водостойкости. Диопсид обладает высоким химическим сродством по отношению к продуктам твердения магнезиального вяжущего; повышает содержание хорошо закристаллизованного триоксихлорида магния в затвердевшем магнезиальном камне. Высокое химическое сродство обусловлено химическим взаимодействием пентаоксихлорида и триоксихлорида магния с активной кремнеземистой составляющей природного силиката – диопсида с образованием гетероцепных полимеров. Стоит отметить, что по данному патенту количество хлорида магния берется существенно меньше стехиометрического (от 1:4 до 1:7) и таким образом часть оксида магния не вступает в реакцию, служит наполнителем с очень высоким сродством к продуктам реакции. Кроме того, при определении коэффициента водостойкости непрореагировавший оксид магния может начать взаимодействовать с водой, чем может быть объяснен очень высокий коэффициент водостойкости.

По патенту RU2098382 в состав магнезиальных растворов вносят пигмент в количестве 0,5-5%.

По патенту RU2098382 в состав магнезиальных растворов вносят поверхностно- активное вещество в количестве 0,01-0,1%.

Достаточно эффективным является ввод в состав магнезитовых растворов пластификатора С-3 (RU2121987, RU2222508), но особое внимание нужно уделить возможному расслоению смеси. Известны способы повышения прочности магнезиального вяжущего добавлением двузамещенного фосфата кальция (RU338503), хромфосфатных добавок (RU420588), тонкоизмельченного шлака электротермического производства фосфора (UZ3242), раствора этилового эфира ортокремниевой кислоты в фуриловом спирте(RU1025687), кремнийорганических соединений (RU523881, US4174229), добавок дисперсий полимера и сополимера, содержащих ацетат винила, пропионат винила, алкоголяты винила (US378870), стеарата кальция (US3753750).

4. Наполнители (заполнители) составов на основе магнезиальных вяжущих Заполнитель необходим для экономии вяжущего и создания прочного минерального каркаса. Магнезиальные вяжущие имеют высокие показатели адгезии к практически любым наполнителям, органическим и неорганическим. Наполнителем может служить: опилки, перлит, торфяная мука, пробковая мука, шлаки, пемза, песок, кирпичная пыль, кокс, мел, отходы кожевенного производства и многое другое.

В патентах RU2246464,RU2238251 утверждается, что в качестве заполнителя могут быть использованы любые горные породы осадочного, магматического или метаморфического происхождения. Для получения плотных и высокопрочных изделий лучше использовать доломит, а в качестве мелкого заполнителя использовать отсев от дробления горных пород и природные кварцевые и полевошпатные пески.

Так, например, по патенту RU2114087 на 25-27% каустического магнезита приходится 30 и более процентов молотого основного доменного гранулированного шлака. Достигаются высокие прочностные характеристики по прочности на сжатие и изгиб, безусадочность при твердении. Но такое количество добавки может быть сочтено только наполнителем. Аналогичное замечание по составу патенту RU2130437, где при еще меньшем количестве магнезита (15-21%) молотого основного гранулированного шлака берется от 24 до 28,5%, и в дополнение к этому молотая колошниковая пыль или шлам газоочистки доменных печей от 9 до 30%. В патенте RU2238251 утверждается, что при содержании шлака выше 3,5% весь он химически не связывается, излишек остается в свободном состоянии и способствует снижению прочности формирующегося изделия.

По патенту RU2098382 предлагается в состав на основе каустического доломита вводить кальциево-магниевый силикат в количестве 5-40%. В данном составе кальциево- магниевый силикат используется частично в качестве заполнителя и частично в виде источника кремниевой кислоты, которая способствует повышению прочности и морозостойкости материала. Кальциево-магниевый силикат, как правило – диопсид; есть он и в доменном шлаке; но в тексте патента – не уточняется.

Предлагается по патенту RU2306284 вносить диопсид с удельной поверхностью 5100-7000 см2/г, который обладает высоким химическим сродством по отношению к продуктам твердения магнезиального вяжущего. Стоит отметить, что по данному патенту количество хлорида магния берется существенно меньше стехиометрического (от 1:4 до 1:7) и таким образом часть оксида магния не вступает в реакцию, служит наполнителем. По патенту RU2290380 наполнителем может быть кварцевый песок, отсев дробления доломита; доломитовый или гранитный щебень. По патенту RU1433924 в качестве наполнителя используется обожженный серпентин в количестве 47-67%. Серпентин - минерал сложного состава Mg6[Si4O10] [OH]8, или 3MgO • 2SiO2 • 2H2O. Состав обеспечивает прекрасные показатели по прочности и линейной усадке при твердении. По патенту RU202134 наполнителем может являться кварцевый или карбонатный пески, древесные опилки.