СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ СМЕСИ Российский патент 2001 года по МПК C04B28/02 

Изобретение относится к строительству, к способам омоноличивания и отделки строительных конструкций сухими строительными смесями.

Известны способы получения сухих строительных смесей на основе минеральных вяжущих, предусматривающие предварительную подготовку компонентов смеси: вяжущих, заполнителей в виде рассева, помола, смешивания и ввода жидкости затворения: вода или водные растворы перед использованием указанных смесей (см. ст. Воячек А.И. "Оценка контактного взаимодействия отделочного раствора с основанием подложки" ж-л "Промышленное и гражданское строительство", N11, 1997, с.12-14).

Однако эти сухие строительные смеси не применяются в качестве кладочных и монтажных растворов вследствие низкой адгезии к основанию (менее 3 МПа) и незначительной трещиностойкости (коэффициент трещиностойкости менее 0,5), что обусловлено немонолитной и слабосвязной структурой отвердевших растворов.

Известен способ повышения адгезионной прочности и трещиностойкости сухих смесей введением поливинилацетатной дисперсии до 10% от массы вяжущего в процессе перемешивания сухой смеси, состоящей из подготовленных помолом, рассевом вяжущего, заполнителя-песка с водой перед применением. Таким образом, данный способ представляет собой двухстадийное приготовление готовой конечной смеси: на 1-й стадии - приготовление основной части смеси, состоящей из вяжущего и песка, на 11-й стадии - добавление к сухой части смеси водной поливинилацетатной дисперсии (см.кн. Попов К.Н. "Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы, мастики", М.: Высшая школа, 1987, с.50-70). Это приводит к некоторому повышению адгезионной прочности до 4-5 МПа и трещиностойкости (k_тр=0,65) растворов, что позволяет рекомендовать их для производства кладочных и монтажных работ. Однако указанный способ не обеспечивает полной заводской готовности сухой строительной смеси.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения сухих строительных смесей с добавкой порошка метилцеллюлозы, включающий все операции по подготовке в одну стадию заводского приготовления смеси, а именно предварительный рассев мелкого заполнителя - песка, дозировку вяжущего, метилцеллюлозы и совместный помол их с частью мелкого заполнителя, смешивание молотой части смеси с заполнителем, дозировка и расфасовка готовой сухой смеси. На месте использования готовая смесь затворяется водой до заданной консистенции. Смеси используются для изготовления монтажных и кладочных растворов, имеющих адгезионную прочность до 5,6 МПа и коэффициент трещиностойкости до 0,75 (см. кн. Безбородов В.А. и др. "Сухие смеси в современном строительстве", Новосибирск, 1990, с.25-46).

Однако этот способ не обеспечивает высокой адгезионной прочности и трещиностойкости составов сухих строительных смесей из-за отсутствия монолитности на границе "заполнитель - полимер" и однородности смеси.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа приготовления сухих строительных смесей для качественных кладочных и монтажных растворов, обеспечивающих монолитность и прочность строительных конструкций, что важно при возведении высотных сложных строительных объектов, особенно в сейсмический районах, подверженных интенсивным динамическим воздействиям.

Техническим результатом изобретения является повышение адгезионной прочности и трещиностойкости сухой строительной смеси.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения сухой строительной смеси, включающем смешение цемента, песка и полимерной добавки, получаемой из водной дисперсии полимера согласно изобретению предварительно перемешивают песок и водную поливинилацетатную (ПВА) дисперсию, исходя из полимерцементного отношения 0,07 - 0,12, полученную смесь высушивают при температуре 40 - 60^oC в течение 2 - 4 часов с последующим измельчением ее до дисперсного состояния, затем вводят цемент в соотношении цемент: песок = 1: 2,2 - 1: 2,5, перемешивают до однородного состояния и расфасовывают.

Предлагаемый способ получения сухих строительных смесей поясняется чертежами, где
на фиг.1 проиллюстрировано влияние полимерцементного отношения (ПЦО) на адгезионную прочность (R_А) и трещиностойкость (K_тр) смеси для кладочных растворов;
на фиг. 2 - изменение прочности (R_А) раствора от температуры (Т^oC) и продолжительности сушки (τ);
на фиг.3 - изменение адгезионной прочности (R_А) и трещиностоикости (K_тр) от цементно-песчаного отношения ЦПО).

На фиг. 1 изображена кривая 1, показывающая изменение прочности R_А, а кривая 2 - изменение коэффициента трещиностоикости, при этом условиями для проведения эксперимента были температура сушки смеси песка и водной дисперсии (Т^oC) ПВА= 50^oC, продолжительность сушки (τ) три часа, соотношение песка и цемента 2,35: 1, что представлено графически на фиг.2, то есть изменение прочности (R_А) раствора от температуры (Т^oC) и продолжительности сушки (τ).

На фиг.3 кривые 1 и 2 означают соответственно изменение прочности (R_А) и изменение коэффициента трещиностоикости (K_тр), соотношение песка и цемента от 1:1 до 1:4.

Выбор указанных пределов факторов, влияющих на качество и свойства сухой строительной смеси, построен на результатах исследований.

Изменяли полимерцементное отношение в смеси от 0,03 до 0,22 при постоянных значениях остальных факторов (см. фиг.1). Из приведенных данных экспериментов видно, что зависимости адгезионной прочности и коэффициента трещиностойкости от полимерцементного отношения смеси имеют экстремальный характер с максимальными значениями в области 0,07-0,12 полимерцементного отношения. Увеличение и уменьшение полимерцементного отношения относительно указанной оптимальной области приводят к снижению показателей определяемых свойств из-за дефицита, в одном случае, и избытка с повышенной деформативностью кладочного раствора, в другом.

Температура и продолжительность сушки смеси, состоящей из песка и водной дисперсии ПВА, также оказывают одно из решающих действий на свойства готового кладочного раствора из сухой строительной смеси. Пределы исследуемой области температур сушки были приняты от 25 до 75^oC, а продолжительность - от 1 до 6 часов. Результаты комплексных исследований показывают на оптимальный температурный интервал от 40 до 60^oC (см. фиг.2). Снижение адгезионной прочности и трещиностойкости растворов в неоптимальных областях вызвано, с одной стороны, при температурах менее 40^oC - недостатком теплового импульса для плотной адсорбции полимера на зернах песка из-за незавершенного удаления влаги из водной дисперсии ПВА, а с другой, при температурах более 60^oC наблюдается нарастающая тепловая деструкция пленочного полимера. Увеличение либо сокращение продолжительности сушки полимерпесчаной смеси относительно наилучшей области в 2 - 4 часа умножает негативные последствия, указанные выше.

Важное значение для свойств готового раствора имеет соотношение цемента и песка (т.е. не песок, а собственно смесь песка и водной поливинилацетатной дисперсии) в сухой смеси. Предварительно подготовленная в оптимальных параметрах смесь песка и водной дисперсии ПВА (см. фиг. 1, 2) смешивалась в разных соотношениях от 1:1 до 1:4 с цементом. Результаты исследований (см.фиг. 3) показывают предпочтительность соотношения в пределах 1:2,2 - 1:2,5, т.е. на 1 долю цемента 2,2 - 2,5 доли песка. При этом достигается наилучший уровень значений адгезионной прочности и трещиностойкости раствора.

Таким образом, установлено обоснование существенных и отличительных признаков изобретения, а также их влияние на достижение технического результата, а именно полимерцементное отношение в смеси должно быть в пределах 0,07 - 0,12, температура сушки смеси - 40 - 60^oC при продолжительности 2-4 часа, а соотношение цемент: песок в пределах 1:2,2 - 1:2,5.

Таким образом, анализ технического уровня по данной проблеме показал, что общим недостатком известных способов получения строительных смесей является то, что они не обеспечивают достаточной адгезионной прочности и трещиностойкости строительных растворов.

Особенностью предлагаемого технического решения является принципиально новый подход к подготовке получения строительных сухих смесей, заключающийся в смешивании песка с водной поливинилацетатной дисперсией, последующей сушкой смеси и ее помолом, обеспечивающий повышение адгезионной прочности и трещиностойкости, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "изобретательский уровень" и "новизна".

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: предварительно песок смешивают с водной поливинилацетатной дисперсией, высушивают при температурах 40-60^oC в течение 2 - 4 часов. Высушенную смесь измельчают до дисперсионного состояния. Измельченную смесь песка и поливинилацетата перемешивают с заданным количеством портландцемента до однородного состояния. Полученную сухую строительную смесь расфасовывают. На месте производства работ сухие строительные смеси перемешивают с заданным количеством воды и применяют по назначению.

Пример 1. Готовится сухая строительная смесь, состоящая из портландцемента М400, кварцевого песка с модулем крупности 2,2 и полимерной добавки - водной поливинилацетатной дисперсии при следующем соотношении компонентов: полимерцементное отношение - 0,07, отношение цемент: песок - 1:2,2. Параметры сушки смеси песка и водной поливинилацетатной дисперсии 40^oC в течение 4 часов. Высушенная смесь измельчается до дисперсионного состояния. Измельченная смесь песка и поливинилацетат перемешиваются с заданным количеством портландцемента до однородного состояния.

Пример 2. Готовится сухая строительная смесь, состоящая из портландцемента М400, полевошпатового песка с модулем крупности 2,3 и полимерной добавки - водной поливинилацетатной дисперсии при следующем соотношении компонентов: отношение цемент: песок - 1:2,3; полимерное отношение - 0,09. Параметры сушки смеси песка и поливинилацетатной дисперсии 50^oC в течение 3 часов. Остальное по примеру N 1.

Пример 3. Готовится сухая строительная смесь, состоящая из портландцемента М400, кварцевого песка с модулем крупности 2,3 и полимерной добавки - водной поливинилацетатной дисперсии, при следующем соотношении компонентов: отношение цемент: песок - 1:2,5; полимерцементное отношение - 1,2. Параметры сушки смеси песка и водной поливинилацетатной дисперсии 60^oC в течение 2 часов. Остальное по примеру N1.

Результаты испытаний по приведенным примерам приведены в таблице 1.

Предлагаемая технология по сравнению с известной технологией получения сухих строительных смесей имеет следующие преимущества:
- повышение адгезионной прочности;
- повышение трещиностойкости строительных растворов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к способу получения сухих строительных смесей и может найти применение при омоноличивании и отделке строительных конструкций, Технический результат - получение сухих смесей для кладочных и монтажных растворов, обеспечивающих монолитность и прочность строительных конструкций. Способ получения сухой строительной смеси, включающий смешение цемента, песка и полимерной добавки, получаемой из водной дисперсии полимера, предусматривает предварительное перемешивание песка и водной поливинилацетатной дисперсии, исходя из полимерцементного отношения 0,07-0,12, после чего полученную смесь высушивают при 40-60°С в течение 2-4 ч с последующим измельчением ее до дисперсного состояния, затем вводят цемент в соотношении цемент : песок = 1:2,2 -1:2,5, перемешивают до однородного состояния и расфасовывают. 1 табл., 3 ил.

Способ получения сухой строительной смеси, включающий смешение цемента, песка и полимерной добавки, получаемой из водной дисперсии полимера, отличающийся тем, что предварительно перемешивают песок и водную поливинилацетатную дисперсию, исходя из полимерцементного отношения 0,07 - 0,12, полученную смесь высушивают при 40 - 60^oC в течение 2 - 4 ч с последующим измельчением ее до дисперсного состояния, затем вводят цемент в соотношении цемент : песок = 1 : 2,2 - 1 : 2,5, перемешивают до однородного состояния и расфасовывают.