Кислотоупорный цемент
Кислотоупорный цемент представляет собой тонкоизмельченную смесь кварцевого песка и фторида натрия, смешанную с растворимым стеклом до пригодной для использования консистенции.
В результате физико-химических процессов между растворимым стеклом и фторидом натрия смесь постепенно теряет пластические свойства и превращается в камень, способный противостоять действию большинства минеральных и органических кислот. Этот процесс может происходить только на воздухе, поэтому кислотостойкий цемент обычно относят к воздушному вяжущему, хотя в затвердевшем виде он достаточно устойчив к воздействию жидких сред и воды.
Кислотоупорный цемент применяют в качестве связующего и клея для химически стойких материалов при футеровке корпусов химических предприятий, объектов или строительных конструкций кислотных производств, а также при производстве кислотостойких наполнителей, строительных растворов и бетонов.
Кислотостойкий цемент на растворимом стекле представляет собой трехкомпонентное связующее. Поэтому в его состав входят кварцевый песок, фторид натрия и растворимое стекло, водный раствор силиката натрия. Водные растворы силикатов щелочных металлов обладают хорошими вяжущими свойствами. Они содержат кремнезем в коллоидной и молекулярно-дисперсной форме; При испарении жидкой фазы они коагулируют и тем самым приобретают вяжущие свойства. Растворимое стекло делится на натриевое и калиевое. В основном на практике применяют натриевое стекло, поскольку оно более экономично, тогда как калийное стекло используется только для специальных целей.
Натриевое жидкое стекло изготавливается с меньшим или большим содержанием кремнезема. Растворимое стекло может затвердевать только на воздухе. Сущность процесса твердения заключается в испарении жидкой фазы, повышении концентрации свободного коллоидного кремнезема и последующей его коагуляции и уплотнении. Углекислый газ из воздуха также участвует в затвердевании растворимого стекла. Растворимое стекло содержит больше или меньше свободной натриевой щелочи, что повышает растворимость силикатного геля и предотвращает его быструю потерю из раствора. Углекислый газ воздуха соединяется со щелочью натрия, нейтрализуя ее и тем самым способствуя более быстрому затвердеванию растворимого стекла на воздухе. Углекислый газ также расщепляет гидроксид натрия, что приводит к образованию гидроксида кремния. Однако глубина проникновения углекислоты воздуха сравнительно невелика, в связи с чем ее положительный эффект наблюдается только на поверхности затвердевающего растворимого стекла, тогда как затвердевание во всей массе является следствием испарения воды и в обычных условиях происходит очень медленно. .
Процесс затвердевания растворимого стекла значительно ускоряется добавлением кремнефторида натрия. Вступая в реакцию с силикатом натрия в водном растворе, он образует силикатный гель, при этом процессы схватывания и затвердевания значительно ускоряются.
Исходя из роли кремнефторида натрия, количество его добавки должно зависеть от свойств раствора силиката натрия и необходимости растворимого стекла для приготовления бетонной смеси.
Главным преимуществом и принципиальным отличием кислотоупорного цемента от других минеральных вяжущих является его способность противостоять действию всех кислот, за исключением плавиковой и кремнефтористоводородной. В то же время кислотостойкость цемента увеличивается с увеличением концентрации кислоты. Это объясняется тем, что при разбавленных кислотах, т. е. при большом содержании воды, выщелачивается свободный силикат натрия или фторид натрия. По тем же причинам бетон из кислотоупорного цемента имеет меньшую водостойкость. Поэтому, если в цементном камне нет свободных растворимых реакционноспособных компонентов, этот цемент должен обладать еще и хорошей водостойкостью. Это достигается рациональным выбором соотношения фторида натрия и растворимого стекла.