СОСТАВ СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА Российский патент 1997 года по МПК C04B26/02 C04B28/00 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к декоративным составам смеси на основе полимерцемента, и может найти применение для приготовления мастично-песчаных шпаклевочных декоративных растворов и их поверхностной окраски в процессе отделки внешних стен уличных и промышленных зданий.

Известен состав полимерцементной декоративной смеси, включающей белый или цветной портландцемент, поливинилацетатную дисперсию (ПВА) 50% концентрации, ускоритель твердения, воду без или с добавлением пигмента (по колеру) сверх 100% состава смеси [1] Приведенный состав смеси краски "ПВАЦ" включает компоненты при следующем их соотношении, мас.

портландцемент белый или цветной 53
дисперсия ПВА 50% концентрации 19
кремнефтористый натрий 1
вода 27
Пигмент сверх 100% сухой смеси (по колеру).

Для приготовления декоративного шпаклевочного раствора применяется 50% по массе указанного состава смеси и 50% кварцевого песка с размером диаметра частиц менее 2 мм.

Наряду с достоинствами известного состава декоративной краски имеются и недостатки, а именно
1. состав имеет светлый тон, но не белый, при использовании белого цемента;
2. недостаточно длительная жизнедеятельность красящего состава и мастично-песчаного раствора с его применением (до 3 ч), что затрудняет централизованное приготовление с доставкой на строительную площадку;
3. дисперсия ПВА и кремнефтористый натрий относятся к числу дефицитных и дорогостоящих компонентов.

Наиболее близкий состав декоративного красящего раствора на основе полимерцемента [2] содержит компоненты для верхнего красящего отделочного слоя при следующем их соотношении, мас. ч. или по сухой массе:
белый портландцемент 75
известь пушонка 15
дисперсия ПВА 50% концентрации 5
стеарат кальция 1
белила сухие 2
хлористый кальций 2
Пигмент сверх 100% сухой смеси (по колеру).

Для приготовления основного (шпаклевочного) раствора в состав известного красочного состава вводится 20% от массы сухого состава кварцевого песка и воды 0,4 0,6 л на 1 кг сухого раствора.

Хлористый кальций вводится в состав смеси перед употреблением. Последний ускоряет процесс твердения раствора на поверхности стены, т.е. выполняет роль отвердителя. Известный состав полимер-цементной краски наряду с большими достоинствами (белый цвет, хорошая сцепляемость с поверхностью бетона R_сцеп 0,6 МПа) имеет и следующие существенные недостатки:
1. низкая жизнедеятельность (3 4 ч), что затрудняет централизованную подготовку декоративной краски и раствора на ее основе;
2. многокомпонентность состава краски;
3. дисперсия ПВА, стеарат кальция и белые сухие белила относятся к числу дефицитных и дорогостоящих компонентов.

Для исключения указанных недостатков в известный состав полимерцементной декоративной смеси взамен белой полимерцементной водной дисперсии 50% концентрации вводится водная белая органическая дисперсия 80% концентрации, приготовленная из кубового дистиллята отхода производства капролактама, путем его растворения в воде при нагревании при температуре 80 100^oC до полного насыщения, т. е. 80% концентрации. После охлаждения такой дисперсии образуется пластичная паста белого цвета, которая и применяется взамен ПВА в заявляемом составе.

В качестве стеаратсодержащего компонента и белых сухих белил применяют дисперсию из пасты ланолина (ОПП) отхода парфюмерно-косметической промышленности. Задача данного изобретения получить новое соединение, которое по сравнению с представленными аналогами этого же класса дало бы лучший результат при использовании его в качестве растворов строительных составов.

Состав заявляемой смеси включает компоненты при следующем их соотношении, мас.

белый или обычный портландцемент М 500 73 76
известь пушонка 10 14
дисперсия из кубового дистиллята отхода производства капролактама 80% концентрации 10 14
дисперсия из пасты ланолина 1 2
хлористый кальций 1 2
Пигмент сверх 100% смеси (по колеру).

Воду добавляют из расчета получения текучести (вязкости) красящего состава по вискозиметру ВЗ-4 80 с (0,4 0,6 л на 1 кг сухой смеси).

Характеристика принятых компонентов.

В опытных испытаниях предлагаемого состава декоративного раствора для окраски стен зданий приняты компоненты со следующими данными:
1. портландцемент белый или обычный серого цвета М 400 (СНиП IV-4-82, ч. 1, р.1, п. 683), ГОСТ 965-78 и ГОСТ 10178-76 (с изм.);
2. известь пушонка (ГОСТ 9179-77) с содержанием негидротированных частиц оксидов кальция и магния не более 1% со скоростью гашения до 5 мин и не менее 2,5 мин, с удельной поверхностью 2500 см²/г;
3. кварцевый песок (ГОСТ 8736-77 с изм.), просеянный через сито 1 мм;
4. паста ОПЛ (паста ланолина) отход производства парфюмерно-косметической промышленности.

Технические условия ТУ 18-16-204-82.

Паста ОПЛ применяется для смазки металллических форм в производстве железобетонных конструкций, а также для производства 60% хозяйственного мыла.

Характеристика и требования в соответствии с ТУ 18-16-204-82:
внешний вид: мазеобразная паста от светло-желтого до светло-коричневого цвета, хорошо смешивается с водой, образуя эмульсию белого цвета;
содержание неомылеваемых веществ, мас. не более 15;
содержание жирных кислот не менее 20;
pH водной вытяжки не менее 9;
массовая доля сухого стеариносодержащего остатка, мас. не менее 40;
массовая доля летучих веществ, мас. не менее 10;
содержание щелочей в пересчете на Na₂CO₃ 3 9.

Паста ОПЛ не токсична.

5. Кубовый дистиллят отход производства капролактама.

Это твердое нетоксичное вещество. Цвет от желтого до светло-серого. Образуется как попутный отход в производстве капролактама. По своему физическому состоянию напоминает хозяйственное мыло. В воде растворяется неполностью. При нагревании растворимость улучшается. Отход легко диспергируется в воде. Состав этих отходов, мас.

капролактам 25 30
олигомеры 65 70
вода остальное
Образуется на Щекинском АО "Химволокно" (1,5 2 т в 1 сут.) и др. подобных производствах.

При анализе отечественной и зарубежной технической литературы и патентных поисках авторами не найдено полимерцементной декоративной смеси для окраски внешних стен зданий аналогично заявляемому составу. Преимущества заявляемого состава перед известными заключаются в снижении стоимости и улучшении физико-механических и архитектурно-эстетических характеристик за счет использования отходов промышленных предприятий, обладающих недифицитностью и незначительной стоимостью.

В производственных условиях приготовление красящего полимерцементного состава смеси осуществляется традиционным способом, т.е. дозируются сухие компоненты цемент, известь пушонка, сухой пигмент. Смесь сухих компонентов затворяется водой, в которую предварительно вводятся вязко-текучие дисперсии и красящий состав перемешивается 2,5 3 мин. Перед применением вводится отвердитель хлористый кальций путем предварительного растворения его в воде. Количество воды берут из расчета получения красящей суспензии с текучестью по вискозиметру ВЗ-4 80 с.

Для получения декоративного шпаклевочного раствора в суспензию добавляют 20% (от смеси сухой краски) кварцевого песка.

Пример 1. Отдозированные взвешиванием компоненты: обычный портландцемент М 400 в количестве 730 г (73 мас.), известь пушонка 140 г (14 мас.), дисперсия из кубового дистиллята 80% концентрации 100 г (10 мас.), водная дисперсия белого цвета из пасты ланолина плотностью 1,24 г/см³ 20 г (2 мас.), 20 г (2% сверх 100% смеси) пигмента, 10 г (1 мас.) хлористого кальция предварительно (кроме хлористого кальция) перемешали с добавлением 500 г воды, т.е. из расчета получения текучести краски вискозиметру ВЗ-4 80 с. Полученную гомогенную полимерцементную краску в количестве 1,520 кг разделили на две равные части по 0,760 кг. Первую половину краски с текучестью 80 с оставили для определения ее жизнедеятельности без добавления хлористого кальция, т.е. определили время начала схватывания, а также для покрытия поверхности шпаклевочного раствора. Во вторую часть вязко-текучей краски добавили кварцевый песок, просеянный через сито с размером диаметра ячейки 1,25 мм (менее 2 мм) в количестве 20% от массы красящей смеси, т.е. 152 г и смесь красящей суспензии с песком перемешали в лабораторной мешалке в течение 3 мин. В процессе перемешивания добавили 5 г хлористого кальция (1 мас.). Шпаклевочный раствор темно-красного цвета нанесли кисточкой на поверхность ячеистообразной плиты, которую предварительно смочили из приготовленной краски, в которую предварительно ввели 5 г хлористого кальция. Через 20 мин на поверхность ячеистобетонной плиты из золосиликатного бетона нанесли шпаклевочный раствор темно-красного цвета толщиной 8 мм. Через 1 ч на поверхность шпаклевочного раствора нанесли пульверизацией красящий полимерцементный раствор. В течение 3 сут. шпаклевочный декоративный раствор с покрытым составом заявляемой смеси находился во влажных условиях (сверху был закрыт влажной тканью), а оставшееся время (до 28 сут. ) на улице при температуре 15 20^oC. Параллельно красящий состав испытывали на поверхности тяжелого бетона и керамзитобетона. Через 28 сут. испытывали прочность сцепления полимерцементной краски и шпаклевочного раствора на ее основе по методике, приведенной в литературе (см. И.С. Меданов, Н.Г. Шерстюков. Метрология, средства и методы контроля качества в строительстве. М. Стройиздат, 1979, с. 129). Состав приготовленной полимерцементной краски и соответствующие ее свойства приведены в таблице, состав N 2.

Примеры 2, 3, 4 и 5 проводили аналогично примеру 1, но на белом цементе М 400 и без добавления цветного пигмента. Составы и соответствующие свойства приведены в таблице (см. составы N 3 и N 4). Составы N 1 и N 5 являются запредельными.

Примеры 6 и 7. Опыты приготовления полимерцементной известной краски проводили с применением белого цемента М 400 (состав N 6) и обычного портландцемента М 400 с добавлением 2% сверх 100% пигмента железного сурика (состав N 7), причем методику приготовления красящего состава и его испытание проводили по методике примера 1. Дозирование проводили в соответствии с составами N 6 и N 7, приведенными в таблице.

Как видно из данных, приведенных в таблице, жизнедеятельность полимерцементной красящей смеси увеличивается в 2 2,7 раза ( с 3 до 8,3 ч), что дает возможность централизованно приготавливать краску и доставлять на стройку. Сокращается один компонент (белые белила), т.е. взамен 6 7 компонентов становится 5 6. Себестоимость снижается на 16 19,2% за счет утилизации отходов капролактама, которые до настоящего времени не утилизируются. Не является дефицитным и дорогостоящим отходом паста ланолина, уменьшается расход хлористого кальция. Составы N 1 и N 5 являются запредельными, т.к. снижается удельная сила сцепления с поверхностью бетона. Физико-химическая сущность действия дисперсий из отходов капролактама и стеаратсодержащей пасты ланолина состоит в следующем. Водная высококонцентрированная дисперсия из кубового дистиллята отхода производства капролактама состоит преимущественно из коллоидных частиц капролактама и олигомеров, которые как и паста ПВА тампонируют поры полимерного вяжущего, пластифицируют его, что способствует силе сцепления цементного теста с поверхностью бетона, но в сравнении с ПВА являются более эффективными замедлителями начала схватывания цементного компонента в составе красящего состава, что увеличивает жизнедеятельность, с другой стороны, частицы капролактама и олигомеров являются менее лиофильными, т.е. более лиофобными в сравнении с коллоидными частицами ПВА, что снижает водоудерживающую способность краски и шпаклевочного раствора на их основе, находясь на пористой поверхности бетона. Вода в предлагаемом составе краски на красящей поверхности бетона быстрее и легче поглощается из состава краски и шпаклевочного раствора на ее основе порами ячеистого или другого бетона (тяжелого, керамзитобетона), т.е. скорость затвердевания предлагаемой краски выше в сравнении с известной на поверхности бетона, что дало возможность снизить расход хлористого кальция в составе краски на 0,8 1,8% который ускоряет процесс затвердевания краски на поверхности бетона, что положительно отразилось на снижении себестоимости. Снижение водоудерживающей способности способствует уплотнению краски или шпаклевочного раствора на поверхности бетона, что соответственно увеличивает силы адгезии краски с красящей поверхностью бетона, поэтому прочность сцепления с поверхностью бетона или раствора не уменьшается.

В известном составе краски стеарат кальция это водоотталкивающий маслянистый компонент (лиофобный), который снижает лиофильность ПВА, поэтому количество его в составе краски свыше 2% Благодаря стеаратсодержащему компоненту дисперсии из пасы ланолина в заявленном составе не только снижается водоудерживающая способность, но и замедляется процесс схватывания остальными, кроме стеариновых, органическими составляющими этой дисперсии. Стеаратсодержащая дисперсия из пасты ланолина при разбавлении водой до плотности 1,24 г/см³ и выше имеет белый цвет, т.е. выполняет роль и дополнительного белого цвета пигмента. Благодаря щелочной среде этой дисперсии усиливается активность цемента. Таким образом, уменьшение водоудерживающей способности за счет снижения лиофильности краски обеспечивает адгезию раствора с бетоном путем эффективного замедления начала схватывания, а также способствует утилизации недефицитных органических отходов. Соответственно увеличивается жизнедеятельность приготовленной полимерцементной краски, и снижается ее себестоимость. Последнему способствует и упрощение состава смеси за счет исключения сухих цинковых белил, уменьшения расхода хлористого кальция.

Использование: приготовление мастично-песчаных шпаклевочных декоративных растворов. Сущность изобретения: в качестве полимерной дисперсии вводят дисперсию из кубового дистиллята - отхода производства капролактама, а в качестве стеаратсодержащего компонента и белого пигмента вводят дисперсии белого цвета из пасты ланолина - отхода парфюмерно-косметической промышленности при следующем соотношении компонентов, мас.%: белый или обычный портландцемент 73 - 76, известь пушонка 10 - 14, полимерная дисперсия из кубового дистиллята - отходы производства капролактама 10 - 11, дисперсия из пасты ланолина 1 - 2, хлористый кальций 1 - 2, пигмент сверх 100% от смеси - по колеру. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав строительного раствора, включающий цемент, известь пушонку, дисперсию полимера, хлористый кальций, отличающийся тем, что он содержит в качестве дисперсии полимера дисперсию кубового дистиллята отхода производства капролактама на основе олигомерных соединений и дисперсию из пасты ланолина на основе стеаринсодержащего остатка, а в качестве цемента - белый или обычный портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.

Белый или обычный портландцемент 73 76
Известь пушонка 10 14
Полимерная дисперсия из кубового дистиллята отхода производства капролактама на основе олигомерных соединений 10 11
Полимерная дисперсия из пасты ланолина на основе стеаринсодержащего остатка 1 2
Хлористый кальций 1 2
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пигмент.