Изделия из ксилолита

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский  государственный университет

Кафедра «Строительство, строительные материалы  и конструкции» 

Контрольно-курсовая работа

по дисциплине «Современные отделочные материалы»

на тему:

«Изделия  из ксилолита» 
 

  Выполнила: ст-ка гр. 331362                                                                      Лялина М. А.

  Проверила:                                                                                                   Сергеева С. Б. 
 
 
 
 
 

Тула 2010

Содержание

1. Ксилолит. Понятие и характеристики……………………………………….3
2. Компоненты и химия ксилолита……………………………………………..5
3. Технология изготовления ксилолита………………………………………...9
4. Область применения ксилолита……………………………………………...11
5. Изделия из ксилолита…………………………………………………………12
6. Список литературы…………………………………………………………...18

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Ксилолит. Понятие и характеристики

 

      

      Ксилолит (от ксило-дерево  и греч. líthos — камень) — разновидность легкого бетона на магнезиальном вяжущем и органических заполнителях, которыми могут служить древесные опилки или другие материалы растительного происхождения. Его производство было начато во второй половине 19 века. Ксилолит входит в группу легких бетонных материалов,  вместе с цементно-древесными и гипсо-древесными материалами,  и близок к ним по  свойствам.

        Свойства ксилолита:

 Для ксилолита  характерны такие свойства, как  высокая прочность при сжатии  и изгибе, малые водопоглощение  и истираемость, большая сопротивляемость  ударным нагрузкам.

В зависимости  от соотношения древесины и магнезита  в композициях, качества исходных продуктов, степени уплотнения, коэффициента сцепления  заполнителя, а также вида и формы  заполнителя можно получить ксилолиты  с существенно различными физико-механическими свойствами. Ниже  приведены ориентировочные показатели материала.

Внешний вид ( без  пигментов и добавок)  -  твердый материап белого или желтого цвета, теплый на ощупь. 
Плотность -  1000-1550 кг/м3.

Теплопроводность 0,45-0,6 Вт/(м°С) 

Предел прочности: при сжатии 5 -    50 МПа 
                             при изгибе 0,5 - 2,0 МПа 
                             растяжении    2 - 6  МПа

В  одном из исследований  при плотности ксилолита  1,6 кг/м3  достигнуто значение изгибной прочности 7,84 МПа. 
При ударных нагрузках ксилолит не выкалывается, а сминается 
Коэффициент теплопроводности ксилолита  0,2 - 0,5 Вт/м3 С ( наиболее распространено 0,3) 
Ксилолит  паропроницаем, устойчив к биоповреждению, обеспечивает неплохое звукопоглощение и обладает  теплоизоляционными свойствами. Стойкий к действию кислот, щелочей, масел, солей и органических растворителей. Во влажном виде поверхность ксилолита не скользит. 
Ксилолит  провоцирует коррозию металлов. Поэтому, в готовых изделиях,  металлические элементы  должны быть  изолированы от контакта с ним ( зацементированы, покрыты битумным лаком и т.п.).

Ксилолит  не горюч и мало теплопроводен, морозостоек и водоупорен, не боится ударов и выдерживает значительные нагрузки, имеет высокий показатель на истирание, что особенно важно для конструкции пола; не скользит, будучи покрыт минеральными и растительными маслами, и при их воздействии не только не разрушается, но приобретает еще большую прочность. Материал не уступает по величине сопротивления истиранию таким прочным материалам, как порфир, базальт, гранит.

         Для улучшения таких свойств как сопротивление ударным нагрузкам и истиранию, для уменьшения теплопроводности и гигроскопичности применяются следующие минеральные добавки:

1. асбест – для повышения сопротивления покрытия ударным нагрузкам;
2. тальк – для повышения водостойкости;
3. измельченный кварцевый песок или камень – для повышения прочности и сопротивления поверхности к истиранию;
4. трепел - для понижения теплопроводности.
5. Для придания требуемой окраски применяются различные красители (краска добавляется в пределах 5 % общего веса сухих компонентов). Для производства ксилолита применяется еловая, пихтовая, осиновая и тополевая породы.

По сопротивлению  истиранию плотный ксилолит не уступает таким материалам, как гранит, базальт  и др. 

2. Компоненты  и химия ксилолита.

 

        Составляющими ксилолита как искусственного строительного материала являются магнезиальное вяжущее, затворитель и органический заполнитель — древесные опилки. 

      Древесина

 
      Для производства ксилолита используются мелкие древесные и др. целлюлозосодержащие отходы, например опилки, древесная мука, шлифовальная пыль,  отходы зернопроизводства и т.п. Практикой установлено, что оптимальными породами древесины (опилок), используемой для производства ксилолита, являются ель, пихта, осина и тополь. В производстве могут быть использованы опилки здоровой древесины влажностью не более 20%. Допускается использование и более влажных опилок. Однако в этом случае следует соответственно уменьшать количество и увеличивать концентрацию затворителя магнезиального цемента. 
Чем мельче фракция - тем больше пластичность материала и чистота поверхности. Есть сведения о производстве за рубежом плит   на основе древесной шерсти  (специальной длинномерной стружки).  
Опилки и другие наполнители не должны содержать коры,  мусора и тому подобных веществ, снижающих прочность, стойкость и долговечность ксилолита. 
Разные изготовители используют разные фракции древесины. Наиболее часто применяются  опилки хвойных пород длиной от 2,5  до 8 мм.

        Вяжущее вещество (матрица)

       Матрицей в этом композите является воздушное магнезиальное вяжущее вещество так называемый цемент Сореля,  - тонкоизмельченный  каустический магнезит, затворяемый на водном растворе хлористого магния. Получение магнезиального вяжущего основано на термической диссоциации MgСОз, содержащегося в сырье, по реакции: МёС03->М§0+С02. Вместо хлористого магния в растворе можно использовать сернокислый магний, сернокислое железо и другие. Каустический магнезит (MgO) - продукт кальцинации (обжига при Т=800 - 1000 °С) природного материала магнезита (MgCO3). К магнезиальным цементам  относят также каустический доломит (MgO + СаСОз). Обе разновидности магнезиальных вяжущих получают обжигом природного сырья - соответственно магнезита и доломита  при температурах  800-850 °С и 650-750 °С. В каустическом  доломите, кроме активной части (MgO), после обжига  сохраняется так же инертная часть (СаСОз), которая снижает качество вяжущего вещества. После обжига каустический магнезит подвергают помолу в шаровых мельницах. По тонкости помола он должен удовлетворять требованиям ГОСТ 1216—75* на каустический магнезит: до прохода через сито № 008 до тонкости частиц мельче 0,074 мм не менее 75% по массе; остаток на сите N 2 - не более 5%. Тонкость помола магнезнально-каустического цемента существенно влияет на темпы набора и конечную прочность ксилолита.

Прочность ксилолита увеличивается пропорционально  содержанию каустического вяжущего в смеси, однако при этом ра; стет и теплопроводность материала, что  отрицательно влияет на свойства последнего. Так как при этом активность (марка) вяжущего влияет на прочность ксилолита  в меньшей мере, то для производства этого строительного материала  не эффективно применение высокомарочных цементов.

        Магнезиалыю-каустический цемент можно получить также из электронного шлака, содержащего более 32% MgO.

        Каустический магнезит - порошок белого или желтоватого цвета. Хранят в сухом помещении. Истинная плотность 3,1-3,4 г/см. Каустический магнезит выпускают I, II и III классов, с содержанием MgO соответственно не менее 87; 83 и 75 %, а оксида кальция не более 2-5% по массе. Сроки схватывания: начало не ранее 20 мин, конец не позднее 6 ч с момента затворения теста нормальной густоты.

При испытании  в тесте пластичной консистенции каустический магнезит, затворенный  раствором MgС12 плотностью 1,2 г/см3, в возрасте 1 сут. воздушного твердения имеет прочность при растяжении не менее 15 кГс/см2. По прочности при сжатии трамбованных образцов из жесткого раствора состава 1:3 (каустический магнезит: песок) в возрасте 28 сут. каустический магнезит делится на марки: 400, 500 и 600. Каустический магнезит хорошо твердеет только при положительных температурах (не ниже 12СС). Это очень гигроскопичный материал (может гидратироваться за счет поглощения влаги из воздуха), поэтому его доставляют на строительство в запаянных металлических барабанах или в особой бумажной таре. 
Каустический магнезит обладает очень высокой адгезией не только к минеральным, но и к органическим заполнителям. В связи с относительно низким рН твердеющего магнезиального цемента и его высокой плотностью органические заполнители в нем не гниют, цемент препятствует развитию микроорганизмов и мицелия. Другое преимущество этого вяжущего состоит в том, что хлорид магния повышает огнестойкость органических заполнителей.

Использование магнезиалыю-каустнческих цементов для  получения ксилолита вызвано  следующими соображениями. Цементы, содержащие в своем составе едкую известь, при длительном воздействии на органические вещества —древесные опилки постепенно разрушают их. Образующиеся при этом продукты распада (легкогидрализуемые вещества и гемицеллюлоза), в свою очередь, отрицательно воздействуют на вяжущие вещества (известь, портландцемент). Разрушение органических целлюлозных  заполнителей, а затем и вяжущего усугубляется развитием в щелочной среде бактерий.

 

       Инициатор схватывания 

Процесс затворения магнезиального цемента  существенно отличается от затворения гипса или портландцемента.  Необходимость затворения магнезиальных вяжущих растворами солей объясняется тем, что в растворе MgCl2 растворимость MgO резко возрастает (оксид магния плохо растворяется в воде, что сильно замедляет реакцию гидратации), что способствует интенсивному протеканию реакции гидратации. На практике  для затворения магнезиального цемента могут применяться также отходы производства травильных цехов в смеси с серной кислотой, дисульфат натрия, хлористый цинк, азотнокислый магний, карнолит, или магнезиальная рапа солевых озер. Используют и другие инициаторы, например, раствор  бишофита, содержащий большое количество природных солей. Хлористый магний может быть получен, например,  и обработкой магнезита соляной кислотой. 
В присутствии солей магния растворимость оксида магния увеличивается, так как при этом протекает реакция: 3MgO + MgCl2 + 6Н2Ож = 3Mg(OH)2.MgCl2 .ЗН20т.

Для уменьшения гигроскопичности ксилолита к водному  раствору MgCI2 добавляют MgS04 или Fe2(S04)3. Водный раствор MgS04, применяемый дли затворения магнезиального цемента, должен иметь  плотность 1,14. 
        При твердении каустического магнезита происходят:

1) растворение MgOт в растворе MgCl2 с образованием насыщенного раствора;  
2) реакции гидратации, в результате которых образуется раствор, пересыщенный относительно гидратных новообразований;

в) кристаллизация новообразований из пересыщенного  раствора:

       Новообразования выделяются на поверхности частиц в виде гелеподобной массы с коагуляциоиной структурой;

г) продолжение  гидратации внутренних слоев зерен  вяжущего, сопровождающееся переходом  коагуляционных структур в условнокоагуляционные (схватывание вяжущего теста);

д) перекристаллизация и рост кристаллов новообразований, образование кристаллизационных структур (твердение).

               Пигменты и красители 

       Учитывая светлую окраску ксилолита, в его состав могут быть введены разнообразные неорганические и органические красители и пигменты. В качестве красителей, используемых для окраски фактурного слоя ксилолита, наибольшее применение получили следующие пигменты: железный сурик, мумия (красный цвет), охра, сиена (желтый цвет), кобальт (синий цвет). В ксилолитовую массу краска добавляется в количестве 5% от общей массы сухих компонентов. Минеральные пигменты-красители для ксилолита должны быть тонкомолотыми, однородными по составу, без посторонних включений.