Войти
цемент Сорель (также известный как магнезиальный цемент или оксихлорид магния ) представляет собой негидравлический цемент, впервые произведенный французским химиком Станиславом Сорелем в 1867 году.
Фактически, в 1855 году, прежде чем работать с соединениями магния, Станислас Сорел впервые разработал двухкомпонентный цемент, смешав порошок оксида цинка с раствором хлорида цинка. За несколько минут он получил плотный материал тверже известняка.
Всего десять лет спустя Сорел заменил цинк на магний в своей формуле, а также получил цемент с такими же благоприятными свойствами. Этот новый тип цемента был прочнее и более эластичным, чем портландцемент, и, следовательно, проявлял более упругость при воздействии ударов. Материал можно легко формовать, как гипс, когда он только что приготовлен, или обрабатывать на токарном станке после схватывания и затвердевания. Он был очень твердым, его можно было легко связывать со многими различными типами материалов (хорошие адгезивные свойства) и окрашивать пигментами. Поэтому его использовали для изготовления мозаики и имитации мрамора. После смешивания с хлопком, измельченным в порошок, его также использовали в качестве суррогата материала слоновой кости для изготовления бильярдных шаров, устойчивых к ударам.
Цемент Sorel представляет собой смесь оксида магния (обожженная магнезия ) с хлоридом магния с приблизительной химической формулой Mg4Cl2(OH) 6(H2O )8, или MgCl 2 · 3Mg (OH) 2 · 8H 2 O, что соответствует массовому соотношению 2,5–3,5 частей MgO в одну часть MgCl 2.
Как ни странно, гораздо позже другой химик, Чарльз А. Соррелл (1977, 1980), чья фамилия звучит очень похоже на фамилию Станислава Сореля, также изучал эту тему и опубликовал работы по той же семье. оксихлоридных соединений на основе цинка и магния, как это сделал Сорел около 100 лет назад. Цемент изготавливается из оксида цинка и хлорида цинка вместо соединений магния.
Затвердевший цемент состоит в основном из смесь оксихлоридов магния и гидроксида магния в различных пропорциях, в зависимости от исходного состава цемента, времени схватывания и других переменных. Основными стабильными оксихлоридами при температуре окружающей среды являются так называемые «фаза 3» и «фаза 5», формулы которых можно записать как 3Mg (OH). 2· MgCl. 2· 8H. 2O и 5Mg (OH).). 2· MgCl. 2· 8H. 2O соответственно; или, что то же самое, Mg. 2(OH). 3Cl · 4H. 2O и Mg. 3(OH). 5Cl · 4H. 2O.
Фаза 5 кристаллизуется в основном в виде длинных игл, которые фактически свернуты. листы вверх. Эти взаимосвязанные иглы придают цементу прочность.
В долгосрочной перспективе оксихлориды поглощают углекислый газ CO. 2из воздуха и реагируют с ним с образованием.
Эти составы являются основными компонентами созревшего цемента Сореля, впервые приготовленного в 1867 году Станиславом Сорелем.
В конце 19 века было предпринято несколько попыток определить состав затвердевшего цемента Сореля, но результаты были не окончательный. Фаза 3 была должным образом выделена и описана Робинсоном и Ваггаманом (1909), а фаза 5 была определена Люкенсом (1932).
Цемент Sorel может выдерживать 10 000–12 000 psi (69–83 МПа) сжимающей силы, тогда как стандартный портландцемент обычно может выдерживать только 7000–8000 фунтов на квадратный дюйм (48–55 МПа). Он также обеспечивает высокую прочность за более короткое время.
Цемент Sorel обладает замечательной способностью связываться с другими материалами и удерживать их. Он также демонстрирует некоторую эластичность, интересное свойство, увеличивающее его способность противостоять ударам (лучшая механическая упругость ), что особенно полезно для бильярдных шаров.
Пористый раствор в мокром Sorel цемент слабощелочной (pH от 8,5 до 9,5), но значительно меньше, чем у портландцемента (сверхщелочные условия: pH от 12,5 до 13,5).
Другие различия между цементами на основе магния и Портландцемент включает водопроницаемость, сохранение веществ растений и животных и коррозию металлов. Эти различия делают подходящими различные строительные конструкции.
Продолжительное воздействие воды на цемент Sorel вымывает растворимый MgCl. 2, оставляя гидратированный брусит Mg (OH). 2в качестве связующей фазы, которая без поглощения CO. 2 может привести к потере прочности.
При использовании цемент Sorel обычно сочетается с наполнителями такие как гравий, песок, мраморная мука, асбест, древесные частицы и вспученные глины.
Цемент Sorel несовместим со стальной арматурой из-за присутствия хлорид-ионов в поровом растворе и низкой щелочности (pH < 9) of the cement promote steel corrosion (коррозия ). Однако низкая щелочность делает его более совместимым с армированием стекловолокном. Он также лучше портландцемента в качестве связующего, поскольку его схватывание не замедляется лигнином и другими химическими веществами для древесины.
Устойчивость цемента к воде может быть улучшена с помощью использование добавок, таких как фосфорная кислота, растворимые фосфаты, летучая зола или кремнезем.
цемент на основе оксихлорида магния используется для изготовления напольной плитки и промышленных полов, в панелях противопожарной защиты, стеновых изоляционных и в качестве связующего для круги шлифовальные. Из-за своего сходства с мрамором он также используется для искусственных камней, искусственной слоновой кости (например, для бильярдных шаров ) и других подобных целей.
Цемент Sorel также изучается в качестве материала-кандидата для химических буферов и инженерных барьеров (пробок из соляного бетона ) для глубоких геологических хранилищ из высокоактивные ядерные отходы в соляных породах (Опытный завод по изоляции отходов (WIPP) в Нью-Мексико, США; соляная шахта Ассе II, Горлебен и Морслебен в Германии). Фаза 5 оксихлорида магния могла бы быть полезным дополнением или заменой MgO (периклаз ), который в настоящее время используется в качестве поглотителя CO. 2 в камерах для удаления WIPP, чтобы ограничить растворимость минорных актинидов карбонатных комплексов при установлении умеренно щелочных условий (pH: 8,5–9,5), все еще совместимых с ненарушенными геохимическими условиями, изначально преобладающими in situ в соляных формациях. Гораздо более растворимые оксид кальция и гидроксид (портландит ) не разрешены в WIPP (Нью-Мексико), потому что они слишком высокий pH (12,5). Поскольку Mg. является вторым по распространенности катионом, присутствующим в морской воде после Na., и что соединения магния менее растворимы, чем соединения кальция, буфер на основе магния материалы и цемент Сорел считаются более подходящими материалами обратной засыпки для захоронения радиоактивных отходов в глубоких соляных образованиях, чем обычные цементы на основе кальция (портландцемент и их производные). Кроме того, поскольку гидроксихлорид магния также является возможным pH-буфером в морских испарителях рассолах, ожидается, что цемент Сорел будет меньше нарушать первоначальный in situ
Цемент Сорель обычно готовят путем смешивания мелкодисперсного порошка MgO с концентрированным раствором MgCl. 2.
Теоретически ингредиенты должны быть объединены в молярные пропорции фазы 5, которая имеет лучшие механические свойства. Однако химические реакции, которые создают оксихлориды, могут не протекать до конца, оставляя непрореагировавшие частицы MgO и / или MgCl. 2в поровом растворе. Хотя первые действуют как инертный наполнитель, остатки хлорида нежелательны, поскольку они вызывают коррозию стали при контакте с цементом. Для достижения приемлемой консистенции также может потребоваться избыток воды. Следовательно, на практике пропорции оксида магния и воды в исходной смеси выше, чем в чистой фазе 5. В одном исследовании лучшие механические свойства были получены при молярном соотношении MgO: MgCl. 213: 1 (вместо этого стехиометрии 5:1).
периклаза (MgO) и магнезита (MgCO. 3) не являются распространенным сырьем, поэтому их производство в цемент Sorel стоит дорого и ограничивается специализированными нишами, требующими небольших количеств материалов. Китай является доминирующим поставщиком сырья для производства оксида магния и его производных. «зеленые цементы » на основе магния, полученные из более распространенных месторождений доломита ((Ca, Mg) (CO. 3). 2) (доломит ), но также содержащий 50 мас.% карбоната кальция, не следует путать с исходным цементом Sorel, поскольку он позже не содержит оксида кальция. Действительно, цемент Sorel является чистым оксихлорид магния.
