Магнезиальный портландцемент
Предельное содержание оксида магния в портландцементном клинкере в стандартах почти всех стран ограничено 4—5 %. Оксид магния находится в разных фазах клинкера. Его особенность — различная скорость гидратации в зависимости от температуры обжига, при которой он получен. Каустический активный оксид магния, обожженный при 873—1073К, полностью гидратируется за 72 ч; периклаз, полученный обжигом при 1673 К, гидратируется на 60% за 2 года, а при 1773 К — на 70% за 6 лет. Периклаз характеризуется незначительной растворимостью в воде примерно 0,01 г/л и значительно большей в водном растворе хлористого либо сернокислого магния.
Медленный процесс гидратации крупнокристаллического периклаза при повышенном его содержании в клинкере вызывает значительные напряжения в цементном камне и неравномерность изменения объема. В 1930-х гг. исследованиями В. В. Серова было установлено, что можно получить клинкер, содержащий до 10 % оксида магния и выдерживающий в измельченном с добавкой гипса виде испытание на равномерность изменения объема в автоклаве при 0,9—1,5 МПа. В таком клинкере должно быть повышенное содержание алюмоферритов кальция, в состав которых входит оксид магния в виде твердого раствора, что снижает количество остающегося свободного оксида магния в виде периклаза. Было организовано производство магнезиального портландцемента, содержащего примерно 8—9 % оксида магния и выдерживающего испытание в автоклаве на равномерность изменения объема при добавке активной минеральной добавки.
Дальнейшие исследования, проведенные С. М. Рояком и Л. Ю. Астанским, показали, что качество магнезиального портландцемента можно значительно повысить, резко охлаждая клинкер в момент выхода его из зоны спекания, что способствует обогащению стекловидной фазы клинкера оксидом магния и мелкой кристаллизации периклаза. Благодаря этому гидратация не вызывает больших локальных напряжений, как это бывает с крупнокристаллическим периклазом. Полезно, по данным Л. С. Когана и Ю. В. Никифорова, применять фтористый минерализатор обжига. Наши исследования магнезиальных цементов 10—11-летнего периода твердения показали, что в чисто клинкерном магнезиальном портландцементе сохранились негидратированные кристаллы периклаза. В шлаковом магнезиальном портландцементе, содержащем доменный шлак и трепел, были обнаружены гидросиликаты магния примерно при 40 % шлака и 15 % трепела. И. Роса установил, что для стабилизации периклаза в магнезиальном клинкере при содержании в нем 10 % оксида магния необходима добавка 25 % буроугольной золы, содержащей более 50 % кремнекислоты.
По ГОСТ испытание на равномерность изменения объема магнезиальных цементов должно производиться по автоклавному методу при 2,1 МПа. Магнезиальный портландцемент характеризуется несколько замедленным нарастанием прочности и пониженным пределом прочности при изгибе. По срокам схватывания, содержанию серного ангидрида и величине потерь при прокаливании он не отличается от портландцемента. Магнезиальный клинкер может применяться для производства шлакового магнезиального портландцемента.