СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ СО СВЕРХПРОНИКАЮЩЕЙ В БЕТОН СПОСОБНОСТЬЮ И ВЫСОКОЙ АДГЕЗИЕЙ, НА ОСНОВЕ НАНОЦЕМЕНТА ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОГО Российский патент 2016 года по МПК C04B28/00 B82B3/00 C04B41/65 

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к сухим строительным смесям со сверхпроникающей в бетон способностью и высокой адгезией, на основе наноцемента общестроительного, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве в качестве гидроизоляционной смеси проникающего действия для защиты бетона и восстановления его физико-механических свойств.

Известна сухая гидроизоляционная смесь «Penetron» («Пенетрон») (см. General Instructions for the Penetron system, JCS / Penetron International Ltd, №4, 1993), содержащая портландцемент, кварцевый песок и комплекс химических реагентов. Качественный анализ композиции, проведенный в институте Тектоники и геофизики РАН, показал, что в состав комплекса химических реагентов входят катионы щелочных и щелочно-земельных металлов (Са²⁺, Na⁺, Mg²⁺), а также гидроксид, хлорид, карбонат, сульфат и алюминат, анионы (ОН^-, Cl^-, CO^2- ₃, SO^-2 ₄, AlO^- ₂).

При нанесении растворной смеси Penetron, насыщенною солями, на защищаемую бетонную поверхность, на основе механизма осмотического давления происходит миграция ионов, содержащихся в растворе, в поровое пространство бетона основания. Фильтрующаяся через бетон более пресная вода движется к поверхности, а ионы солей от поверхности в глубину защищаемого бетона. В капиллярной системе бетона образуются кристаллы малорастворимых солей гидрата сульфоалюмината и карбоната кальция, которые кольматируют поровое пространство. Кроме того, взаимодействие химических компонентов в поровом пространстве связывает капиллярную воду. Заполнение порового пространства кристаллами малорастворимых солей, а также связывание поровой жидкости приводит к повышению водонепроницаемости бетона.

Недостатком композиции Penetron являются низкие показатели прочности покрытия. В процессе схватывания композиции образуется значительное количество кристаллов гидрата сульфоалюмината и карбоната кальция. Процесс происходит со значительным увеличением объема. При положительном влиянии на кольматацию пор в объеме защищаемого бетона для защитного слоя этот процесс приводит к трещинообразованию и отслаиванию участков защитного слоя.

Известен строительный раствор (Патент на изобретение RU 2485066, дата публикации: 20.06.2013) для гидроизоляционного покрытия проникающего действия, содержащий, мас. %: портландцемент 25,12-26,02, глиноземистый цемент 8,21-8,38, песок для строительных работ фракции 0,63 мм 38,38-38,53, доломитизированный известняк фракции 100 мк 8,25-8,38, бентонитовую глину 0,74-0,84, воду 16,47-16,72 и комплексную добавку 1,93-2,03 при следующем соотношении компонентов добавки, мас. %: сополимер акрилатов Neolith 82,6-83,0; сульфат калия 16,3-16,6; поликарбоксилатный порошок ViscoCrete 225 0,7-0,8.

Проникающая способность указанного состава обеспечивает высокую адгезию гидроизоляционного слоя, но не достаточна для восстановления свойств бетона основания.

Наиболее близким к заявляемому строительному раствору является строительный раствор для гидроизоляционного покрытия проникающего действия (Патент на изобретение RU 2485067, дата публикации: 20.06.2013), содержащий, мас. %: портландцемент 25-27, глиноземистый цемент 8,1-8,3, песок для строительных работ фракции 0,63 мм 36,0-36,5, доломитизированный известняк фракции 100 мкм 7,9-8,3, добавку, бентонитовую глину 0,7-0,8, воду 16,2-16,6 и комплексную добавку 4,1-4,5 при следующем соотношении компонентов добавки, мас. %: сополимер акрилатов Neolith 23,5-25,5; сульфат калия 36,0-35,5; 20% раствор золя кремниевой кислоты с рН, равным 4, 38,5-39,0. Данный состав обеспечивает высокую адгезионную прочность гидроизоляционного покрытия к поверхности бетонного основания и повышение прочности бетонного основания.

Недостатками указанного прототипа является то, что величина повышения водонепроницаемости и прочности бетона основания недостаточна ввиду ограниченной глубины проникания активного компонента состава.

Технический результат заявленного изобретения заключается в устранении вышеуказанных недостатков: обеспечение прочности гидроизоляционного покрытия и высокой адгезии к поверхности бетонного основания, а также повышение прочности и водонепроницаемости бетонного основания.

Технический результат достигается тем, что сухая строительная смесь со сверхпроникающей в бетон способностью и высокой адгезией, на основе наноцемента общестроительного, включающая песок для строительных работ фракции 0,63 мм, хлорид кальция, натрий азотнокислый и натрий углекислый.

При этом дополнительно содержит сульфат калия и наноцемент-75 в качестве вяжущего, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

указанный песок 50,3-53,9 наноцемент общестроительный 40-42 сульфат калия 2,5-3,0 натрий углекислый 2,0-2,5 натрий азотнокислый 1,5-2,0 хлорид кальция 0,1-0,2

Новым по сравнению с известными строительными растворами является сочетание известных компонентов песка для строительных работ фракции 0,63 мм, хлорида кальция, натрия азотнокислого и натрия углекислого с наноцементом-75 и сульфатом калия.

Использование наноцемента общестроительного, с одной стороны, способствует эффективной пластификации смеси при низком значении водоцементного отношения, что приводит к достижению высокой прочности и водонепроницаемости гидроизоляционного покрытия. С другой стороны, нанокапсуляция портландцемента обеспечивает индукционный период, необходимый для максимальной миграции растворов электролитов в бетон основания до начала процессов схватывания и твердения защитного покрытия, что предотвращает его деструкцию из-за образования карбоната и сульфоалюмината кальция. Использование сульфата калия увеличивает гидратационную активность и проникающую способность компонентов состава, что повышает эффективную кольматацию порового пространства.

Заявленная совокупность существенных признаков проявляет новое свойство: повышение прочности гидроизоляционного покрытия, адгезии к бетону основания, восстановление прочности и водонепроницаемости защищаемого бетона.

Именно другое свойство совокупности существенных признаков, не равное известным свойствам отличительных признаков, позволяет признать эту совокупность по сравнению с известными в науке и в технике новой, а заявляемое изобретение - соответствующим критерию охранноспособности «изобретательский уровень».

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для изготовления сухой смеси, используемой для гидроизоляционного покрытия восстанавливающего и защитного действия.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1. Готовят сухую смесь, содержащую, мас. %: наноцемент 90, песок для строительных работ фракции 0,63 мм 53,9, хлорид кальция 0,1, натрий азотнокислый 1,5, натрий углекислый 2,0, сульфат калия 2,5.

Пример 2. Готовят сухую смесь, содержащую, мас. %: наноцемент 75, песок для строительных работ фракции 0,63 мм 52,1, хлорид кальция 0,15, натрий азотнокислый 1,75, натрий углекислый 2,25, сульфат калия 2,75.

Пример 3. Готовят сухую смесь, содержащую, мас. %: наноцемент 55, песок для строительных работ фракции 0,63 мм 50,3, хлорид кальция 0,2, натрий азотнокислый 2,0, натрий углекислый 2,5, сульфат калия 3,0.

Приготовленную смесь затворяют водой до получения в/ц = 0,35 и тщательно перемешивают до получения однородной по консистенции растворной смеси. Полученную растворную смесь используют для изготовления гидроизоляционного покрытия путем нанесения слоем толщиной 3-5 мм на увлажненную поверхность верхней грани бетонных образцов-кубов 150×150×150 мм и образцов цилиндров диаметром и высотой 150 мм. Класс бетона по прочности при сжатии В22,5, марка по водонепроницаемости W2. Образцы укладываются в емкость с водой таким образом, чтобы они были погружены в воду примерно на 1/3 высоты (~50 мм).

Оценку адгезии защитного покрытия, изменения прочности (на образцах кубах) и водонепроницаемости (на образцах цилиндрах) производится по истечении 28 суток с момента нанесения гидроизоляционного покрытия и хранения образцов при их частичном погружении в воду.

Кроме этого полученную растворную смесь используют для изготовления образцов 150×150×150 мм, которые хранятся 28 суток в нормально-влажностных условиях до испытания на определение предела прочности при сжатии.

Результаты испытаний представлены в таблице №1.

Анализ результатов, представленных в таблице, позволяет заключить, что по сравнению с прототипом в заявленном изобретении предел прочности при сжатии бетона основания выше на 20%, а адгезионная прочность к бетону основания - на 15%. Предел прочности гидроизоляционного покрытия выше на 12%. При этом водонепроницаемость бетона основания повышается в 4 раза.

При осуществлении изобретения действительно реализуется наличие предложенного объекта, что свидетельствует о промышленной применимости.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к сухим строительным смесям со сверхпроникающей в бетон способностью и высокой адгезией, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве в качестве гидроизоляционной смеси проникающего действия для защиты бетона и восстановления его физико-механических свойств. Технический результат - эффективная пластификация смеси при низком значении водоцементного отношения, повышение прочности и водонепроницаемости гидроизоляционного покрытия. Сухая строительная смесь со сверхпроникающей в бетон способностью и высокой адгезией, на основе наноцемента общестроительного, включающая песок для строительных работ фракции 0,63 мм, хлорид кальция, натрий азотнокислый и натрий углекислый, дополнительно содержит сульфат калия и наноцемент общестроительный в качестве вяжущего, при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный песок 50,3-53,9, наноцемент общестроительный 40-42, сульфат калия 2,5-3,0, натрий углекислый 2,0-2,5, натрий азотнокислый 1,5-2,0, хлорид кальция 0,1-0,2. 1 табл.

Сухая строительная смесь на основе наноцемента общестроительного, включающая песок для строительных работ фракции 0,63 мм, хлорид кальция, натрий азотнокислый и натрий углекислый, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сульфат калия и наноцемент общестроительный в качестве вяжущего, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
указанный песок 50,3-53,9 наноцемент общестроительный 40-42 сульфат калия 2,5-3,0 натрий углекислый 2,0-2,5 натрий азотнокислый 1,5-2,0 хлорид кальция 0,1-0,2