4.3. Твердение магнезиальных вяжущих веществ

При затворении каустического магнезита водой он начинает медленно гидратироваться (присоединять воду с образованием плохо растворимого основания — гидроксида магния) и твердеть, приобретая в результате длительного хранения на воздухе незначительную конечную прочность, что можно объяснить отсутствием у Mg(OH)₂вяжущих свойств и образованием в твердеющей системе его аморфного осадка. Аналогично будет вести себя MgO и при затворении водой каустического доломита, так как находящийся в системе в большом количестве карбонат кальция не реагирует е водой, а присутствующий в небольшом (до 2,5 %) количестве оксид кальция не может образовать достаточно плотного камневидного тела в твердеющем каустическом доломите.

Mg(OH)₂образует в водной среде две формы осадка, одна из них метастабильна (неустойчива) и представляет собой гель, который с течением времени очень медленно [растворимость Mg(OH)2 в воде очень мала] кристаллизуется в виде гексагональных пластинок бру-сита.

Для ускорения процесса гидратации MgO и твердения магнезиального вяжущего в качестве обязательного компонента применяют растворы хлористого или сернокислого магния. Ускоряющее действие солей магния на гидратацию MgO можно объяснить так: в результате взаимодействия MgO с водой он растворяется с поверхности зерен и переходит в раствор (кристаллизационная теория Ле-Шателье), где, соединяясь с водой, образует менее растворимое в воде соединение— гидроксид магния, в результате чего раствор становится пересыщенным по отношению к Mg(OH)₂, и он, выпадая из раствора в виде аморфного осадка, покрывает поверхность зерен и препятствует дальнейшей гидратации MgO. В присутствии солей магния в растворе они взаимодействуют с находящейся в растворе Mg(OH)₂, образуя комплексное соединение:

5MgO+MgCl₂+ 12Н₂О = MgCl₂5Mg(ОН)₂7Н₂О,

благодаря чему из раствора выводится Mg(OH)₂и следующие порции MgO растворяются в воде. Соединение MgCl₂5Mg(ОН)₂7Н₂О постепенно переходит в соединение MgCl₂3Mg(ОН)₂7Н₂О и кристаллизуется в виде игл и волокон, создавая прочный каркас твердеющей системы. Выделяющаяся при этом Mg(OH)₂кристаллизуется в брусит, не замедляя скорости гидратации MgO. Кристаллы и гель Mg(OH)₂уплотняют кристаллическую решетку, образованную гидроксихлоридом магния MgCl₂3Mg(ОН)₂7Н₂О, придавая затвердевшей системе повышенную прочность. При введении MgSO₄в растворе образуется комплексная соль MgSO₄5Mg(OH)₂3H₂O, которая при температуре выше 45 °С переходит в MgSO₄5Mg(OH)₂8H₂O. Иногда вместо солей MgCl₂или MgSO₄с водой затворения вводят разбавленные кислоты НС1 или H₂SO₄, образующие соли соответствующих кислот непосредственно при перемешивании смеси.

При твердении каустического доломита происходят аналогичные реакции с образованием комплексных солей магния; имеющийся в системе углекислый кальций повышает плотность возникающего кристаллического каркаса и образует центры кристаллизации, способствуя карбонизации извести, образовавшейся при обжиге доломита в небольшом количестве. Возможно также взаимодействие между MgO и СаСО₃в присутствии воды с образованием комплексных соединений.