СУХАЯ РАСТВОРНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2007 года по МПК C04B28/18 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к шпатлевочным смесям, используемым для финишного выравнивания внутренних поверхностей зданий и сооружений из ячеистого бетона, в том числе газозолобетона автоклавного твердения, а также керамического и силикатного кирпича, керамзитобетона и бетона.

Известна сухая растворная смесь (см. патент РФ №2204540, 7МПК С04В 26/00, С04В26/06, С04В 28/00, С04В 28/10, опубликованный 20.05.2003 г.), содержащая вяжущее в виде портландцемента, заполнитель и модифицирующую добавку, включающую микрокремнезем, пластификатор, доломитовую или известняковую муку, водорастворимый эфир целлюлозы, редисперсионный порошок в виде сополимеров поливинилацетата или акрилата при следующем соотношении компонентов модифицирующей добавки, мас.%:

Микрокремнезем0,1-30,0Пластификатор0,5-3,0Доломитовая или известняковая мука40,0-92,0Водорастворимый эфир целлюлозы0,1-3,0Редисперсионный порошок в виде сополимеров поливинилацетата или акрилата0,3-24,0,

при этом заполнитель включает, мас.%: песок кварцевый 99,9-85,0 с модулем крупности Мкр. не более 1,5 и пылевидный кварц 0,10-15 при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

Вяжущее25,0-35,0Заполнитель55,0-74,0Модифицирующая добавка1,0-10,0

Недостатком известной сухой растворной смеси является высокая ее стоимость, так как в качестве заполнителя используются обогащенный песок кварцевый, полученный разделением природного песка на фракции, а затем смешением определенных фракций в заданной пропорции, что повышает трудоемкость изготовления смеси. Кроме того, кварцевый песок необходимо предварительно сушить, что является достаточно энергоемкой и затратной операцией. Рыночная стоимость кварцевого песка в 2-3 раза выше стоимости техногенных заполнителей, например золы. При этом использование в составе известной смеси значительного количества портландцемента (до 35%) также удорожает ее стоимость.

Наиболее близкой по качественному составу является сухая растворная смесь (см. патент РФ на изобретение №2111931, 6МПК С04В 28/04 «Порошкообразный состав для шпатлевочных покрытий», опубликованный 27.05.1998 г.), включающая цемент (вяжущее), песок (заполнитель), кальцийсодержащий компонент в виде мела, водорастворимый целлюлозный загуститель, гидрофобизирующую добавку в виде полиакриламида и поливинилацетат (редисперсионный порошок), а также известняковую и/или доломитовую муку при соотношении компонентов, мас.%:

Цемент5,0-15,0Песок60,0-70,0Мел7,5-35,0Водорастворимый целлюлозный загуститель0,7-3,95Полиакриламид0,025-0,15Поливинилацетат0,025-0,15Известняковая и/или доломитовая мукане более 17,5

Недостатком известной сухой растворной смеси, как и вышеуказанного аналога, является высокая ее стоимость в результате использования в качестве заполнителя дорогостоящего песка фракцией 0,4-1,5 мм, полученного в процессе обогащения карьерного песка.

Кроме того, известная сухая растворная смесь не может быть использована для финишного выравнивания пористых поверхностей из ячеистого бетона, в частности газозолобетона автоклавного твердения, так как незначительное содержание (0,025-0,15) важнейшего компонента - поливинилацетата - не позволяет известной сухой растворной смеси обеспечить требуемые адгезионные свойства, сцепление раствора с основным материалом пористых поверхностей, а также необходимую прочность и деформируемость затвердевших растворов.

Из уровня техники известно применение в незначительных количествах золы-унос в производстве строительных материалов (см. авторское свидетельство СССР №1724623, 5МПК С04В 26/04 «Полимербетонная смесь», опубликованное 07.04.1992 г.). Известная смесь содержит 7-10% золы-унос и применяется для изготовления химически стойких изделий.

Известна также сырьевая смесь для производства легкого заполнителя в виде гранул с последующей термообработкой 300-400°С (см. патент РФ №2214977 7МПК С04В 18/04. «Сырьевая смесь и способ производства легкого заполнителя», опубликованный 23.10.2003 г.), где золы-унос содержится 5,3-6,3%.

Известные смеси не могут быть использованы для финишного выравнивания внутренних поверхностей зданий и сооружений из ячеистого бетона, в частности газозолобетона автоклавного твердения, так как они не обеспечивают достаточную адгезионную способность, сцепление раствора с основным материалом пористых поверхностей, а также необходимую прочность и деформируемость затвердевших растворов.

Ограниченное использование золы-унос в производстве строительных материалов связано с тем, что в ней могут присутствовать радиоактивные элементы (уран, торий), извлечение которых, например, путем выщелачивания серной кислотой является трудоемким и дорогостоящим способом.

Кроме того, известные золы, например Воронежской ТЭЦ или золы от сгорания углей Канско-Ачинского бассейна, содержат повышенное количество несгоревших частиц и небольшое количество алюмосиликатов, что ухудшает их свойства.

Технический результат заявляемого изобретения предусматривает расширение области применения сухой растворной смеси для шпатлевки внутренних поверхностей зданий и сооружений из ячеистого бетона, в том числе газозолобетона автоклавного твердения, снижение ее стоимости и улучшение экологии за счет использования отходов ГРЭС.

Указанный технический результат достигается тем, что сухая растворная смесь, включающая вяжущее, заполнитель, кальцийсодержащий компонент, водорастворимый целлюлозный загуститель, редисперсионный порошок, гидрофобизирующую добавку, согласно изобретению содержит в качестве вяжущего известково-зольное вяжущее состава: известь и зола-унос Рефтинской ГРЭС в соотношении 1:1, в качестве заполнителя золу-унос Рефтинской ГРЭС, в качестве кальцийсодержащего компонента - мрамор молотый, в качестве водорастворимого целлюлозного загустителя - сложный эфир целлюлозы Walocel MKX 25000 РF50L, редисперсионный порошок в виде мономеров винилацетата, этилена, поливинилового спирта - РПП Mowilith Pulver DM1142P, гидрофобизирующую добавку в виде олеата натрия и стеарата кальция и дополнительно -антивспениватель в виде полигликолей жидких углеводородов - Agitan P801 - и суперпластификатор в виде сульфомеламинформальдегида - Melment F10 - при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанное известково-зольное вяжущее4,00-5,00Зола-унос Рефтинской ГРЭС87,45-89,60Мрамор4,50-5,00Указанный сложный эфир целлюлозы0,15-0,25РПП Mowilith Pulver DM1142P1,50-1,85Олеат натрия0,05-0,10Стеарат кальция0,05-0,10Антивспениватель Agitan P8010,10-0,15Суперпластификатор Melment F100,05-0,10

Зола-унос Рефтинской ГРЭС, полученная при сжигании Экибастузского каменного угля, имеет следующий состав, мас.%:

SiO₂58-62Al₂О₃25-30Fe₂O₃5-8СаО и MgO3-5R₂O0,5-0,7SO₃0,1-0,3п.п.п1-2

Зола-унос Рефтинской ГРЭС в отличие от известных характеризуется однородностью свойств. Она на 90% состоит из алюмосиликатов, причем около 30% приходится на оксид кремния (SiO₂), благодаря чему зола обладает некоторыми вяжущими свойствами.

Зола-унос Рефтинской ГРЭС на 70% состоит из аморфной фазы в виде стекла и практически не содержит несгоревших частиц, являющихся вредными примесями. Это повышает активность золы-унос и позволяет использовать ее в заявляемой сухой растворной смеси в больших количествах (до 89,60%).

Применение золы-унос Рефтинской ГРЭС, обладающей некоторыми вяжущими свойствами, в совокупности с известково-зольным вяжущим позволяет отказаться от использования в сухой растворной смеси портландцемента, что снижает стоимость последней.

Кроме того, зола-унос Рефтинской ГРЭС по сравнению с кварцевым песком является готовым к применению мелкодисперсным компонентом с удельной поверхностью 3000-3500 см²/г, не требующим дополнительной сушки, измельчения и просеивания, что также снижает стоимость сухой растворной смеси.

Зола-унос Рефтинской ГРЭС по санитарно-эпидемиологическому заключению №66.01.08.000.П.001474, выданному ЦГСЭН Свердловской области, не содержит радиоактивных элементов и соответствует всем нормам, предъявляемым к строительным материалам, в том числе сухим смесям.

Немаловажным преимуществом заявляемой сухой растворной смеси является то, что ее производство способствует решению экологической проблемы путем уменьшения зольных отвалов, которые загрязняют окружающую среду.

Введение 4,0-5,0% известково-зольного вяжущего с соотношением извести и золы 1:1 в совокупности с 4,5-5,0% мрамора и 87,45-89,60% золы-унос Рефтинской ГРЭС позволяет сухой растворной смеси обеспечить необходимые технологические и прочностные характеристики для финишного выравнивания внутренних поверхностей из керамического и силикатного кирпича, керамзитобетона, ячеистого бетона, в частности газозолобетона автоклавного твердения. Содержание в сухой растворной смеси золы-унос более 89,60% приводит к снижению прочности и повышению коэффициента водопоглощения.

Введение в состав сухой растворной смеси современных и высокоактивных полимерных добавок, обеспечивающих необходимые реологические и физико-механические свойства раствора, позволяет в совокупности с известково-зольным вяжущим, мрамором и золой-унос Рефтинской ГРЭС, обладающей некоторыми вяжущими свойствами, значительно увеличить содержание заполнителя и снизить стоимость сухой растворной смеси.

Введение редисперсионного порошка (марка РПП Mowilit Pulver DM 1142P) в виде мономеров винилацетата, этилена, поливинилового спирта в количестве 1,50-1,85% позволяет во время твердения и в результате постепенного обезвоживания раствора из водной дисперсии мономеров формировать пленки, которые на границе раздела «раствор-поверхность» служат клеем, обеспечивающим хорошее сцепление материалов. Указанное количество мономеров винилацетата, этилена, поливинилового спирта в совокупности с компонентами заявляемой сухой растворной смеси является оптимальным. Содержание этого компонента более 1,85% экономически нецелесообразно.

Регулирование реологических свойств заявляемой сухой растворной смеси и снижение водопотребности достигается с помощью суперпластификатора (марка Melment F10) в виде сульфометиламинформальдегида - продукта поликонденсацни на основе меламинформальдегида, поликарбоксилата и полиэтиленгликоля, введенного в количестве 0,05-0,10%.

Для обеспечения реологических свойств раствора при содержании указанного компонента менее 0,05% требуется увеличение в нем воды, что отрицательно влияет на свойства раствора. Более 0,10% технологически нецелесообразно.

Для предотвращения расслоения подвижного раствора и отсасывания из него воды, особенно при нанесении на пористые поверхности, вводится водоудерживающий компонент - сложный эфир целлюлозы (марка Walocel MKX 25000 PF50L) в виде гидроксиэтила и гидроксипропилметилцеллюлозы в количестве 0,15-0,25%. Менее 0,15% сложного эфира целлюлозы не оказывает существенного влияния на качество раствора. При содержании этого компонента более 0,25% не происходит дальнейшего улучшения качества раствора.

Введение гидрофобизирующей добавки в сухую растворную смесь в виде олеата натрия (C₁₆H₃₃COONa) и стеарата кальция (C₁₇H₃₅COO)₂Ca в количестве по 0,05-0,10% каждого приводит к улучшению показателей водопоглощения и паропроницаемости при нанесении раствора на пористые поверхности и позволяет обеспечить высокую технологичность и долговечность раствора, а также защиту от влаги самих блоков, имеющих пористую структуру, что улучшает условия их эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью.

Содержание в составе сухой растворной смеси 0,10-0,15% ативспенивателя (марка Agitan P-801) в виде полигликолей жидких углеводородов позволяет при шпатлевочных работах повысить удобонаносимость раствора.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».

Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примерах конкретного исполнения изобретения.

Приготовление сухой растворной смеси осуществляют следующим образом. В смесителе принудительного действия готовят отдельно известково-зольное вяжущее при соотношении извести и золы-унос Рефтинской ГРЭС 1:1. Затем в соответствии с указанным процентным составом дозируют компоненты и соединяют их с известково-зольным вяжущим. Производят перемешивание компонентов. Получаемую сухую растворную смесь фасуют в стандартные мешки и отправляют потребителю.

Для приготовления сухой растворной смеси используют следующие компоненты: зола-унос Рефтинской ГРЭС по ГОСТ 25818, известь комовая по ГОСТ 9179-77, мрамор молотый ММ-80 по ТУ 5716-009-00281950-2003.

Растворную смесь готовят следующим образом. В емкость высыпают сухую растворную смесь и добавляют воду. Водотвердое отношение, обеспечивающее получение растворной смеси, составляет 0,50-0,60. Смешивают в течение 4-5 минут. Оставляют в покое 4-5 минут, после чего интенсивно перемешивают в течение 30 секунд. Затем растворную смесь наносят на поверхность ручным или машинным способом. При необходимости нанесения нескольких слоев необходимо убедиться, что предыдущий слой высох. Прочность сцепления раствора с основанием в возрасте 28 суток не менее 0,1 МПа.

В табл.1 представлены примеры составов сухой растворной смеси для финишной отделки поверхностей: в примере 1 - для ячеистого бетона, в примере 2 - для керамического кирпича, в примере 3 - для силикатного кирпича.

Таблица 1№ п/пСостав компонентовСодержание компонентов, %Пример 1Пример 2Пример 31Известково-зольное вяжущее5,004,005,002Зола-унос Рефтинской ГРЭС87,4589,6087,603Мрамор молотый ММ-805,004,505,004Сложный эфир целлюлозы Walocel MKX 25000 PF50L0,250,150,205Редисперсионный порошок - РПП Mowilith Pulver DM1142P1,851,501,756Олеат натрия0,100,050,107Стеарат кальция0,100,050,108Антивспениватель - Agitan P8010,150,100,159Суперпластификатор Melment F100,100,050,10

Технические характеристики и результаты испытаний приведены в табл.2.

Таблица 2№ п/пНаименование показателяЕд. измеренияПример 1Пример 2Пример 31Насыпная плотностькг/м³700-750670-700700-7402Расход воды затворениял/кг0,41-0,480,45-0,500,40-0,503Подвижность растворной смесимм68-7068-7068-704Расход материала при слое 1 ммкг/м²1,601,601,605Время использования растворной смеси, не менеечас3,03,03,06Прочность сцепления с основанием, не менееМПа0,10,10,17Температура применения°С5-355-355-35

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к шпатлевочным смесям, используемым для финишного выравнивания внутренних поверхностей зданий и сооружений из ячеистого бетона, в том числе газозолобетона автоклавного твердения, а также керамического и силикатного кирпича, керамзитобетона и бетона. Технический результат - расширение области применения сухой растворной смеси для шпатлевки внутренних поверхностей зданий и сооружений из ячеистого бетона, в том числе газозолобетона автоклавного твердения, снижение ее стоимости и улучшение экологии за счет использования отходов ГРЭС. Сухая растворная смесь, включающая вяжущее, заполнитель, кальцийсодержащий компонент, водорастворимый целлюлозный загуститель, редисперсионный порошок, гидрофобизирующую добавку, содержит в качестве вяжущего известково-зольное вяжущее состава: известь и зола-унос Рефтинской ГРЭС в соотношении 1:1, в качестве заполнителя - золу-унос Рефтинской ГРЭС, в качестве кальцийсодержащего компонента - мрамор молотый, в качестве водорастворимого целлюлозного загустителя - сложный эфир целлюлозы Walocel MKX 25000 PF50L, редисперсионный порошок в виде мономеров винилацетата, этилена, поливинилового спирта - РПП Mowilith Pulver DM1142P, гидрофобизирующую добавку в виде олеата натрия и стеарата кальция и дополнительно - антивспениватель в виде полигликолей жидких углеводородов - Agitan P801 - и суперпластификатор в виде сульфомеламинформальдегида - Melment F10 - при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанное известково-зольное вяжущее 4,00-5,00, зола-унос Рефтинской ГРЭС 87,45-89,60, мрамор молотый 4,50-5,00, указанный сложный эфир целлюлозы 0,15-0,25, РПП Mowilith Pulver DM1142P 1,50-1,85, олеат натрия 0,05-0,10, стеарат кальция 0,05-0,10, антивспениватель - Agitan P801 0,10-0,15, суперпластификатор Melment F10 0,05-0,10. 2 табл.

Сухая растворная смесь, включающая вяжущее, заполнитель, кальцийсодержащий компонент, водорастворимый целлюлозный загуститель, редисперсионный порошок, гидрофобизирующую добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве вяжущего известково-зольное вяжущее состава: известь и зола-унос Рефтинской ГРЭС в соотношении 1:1, в качестве заполнителя - золу-унос Рефтинской ГРЭС, в качестве кальцийсодержащего компонента - мрамор молотый, в качестве водорастворимого целлюлозного загустителя - сложный эфир целлюлозы Walocel MKX 25000 PF50L, редисперсионный порошок в виде мономеров винилацетата, этилена, поливинилового спирта - РПП Mowilith Pulver DM1142P, гидрофобизирующую добавку в виде олеата натрия и стеарата кальция и дополнительно - антивспениватель в виде полигликолей жидких углеводородов - Agitan P801 и суперпластификатор в виде сульфомеламинформальдегида - Melment F10 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанное известково-зольное вяжущее4,00-5,00Зола-унос Рефтинской ГРЭС87,45-89,60Мрамор молотый4,50-5,00Указанный сложный эфир целлюлозы0,15-0,25РПП Mowilith Pulver DM1142P1,50-1,85Олеат натрия0,05-0,10Стеарат кальция0,05-0,10Антивспениватель Agitan P8010,10-0,15Суперпластификатор Melment F100,05-0,10