ПРИМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАЩЕЙ СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЫ СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА НА ОСНОВЕ ГЛИНОЗЁМИСТОГО ЦЕМЕНТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АНКЕРНОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ЗНАЧЕНИЙ НАГРУЗКИ И УМЕНЬШЕНИЯ УСАДКИ Российский патент 2020 года по МПК C04B40/06 C04B28/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к применению сульфата кальция в неорганической системе строительного раствора для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях, содержащей отверждаемый компонент А глиноземистого цемента и компонент инициатора В для инициирования процесса отверждения, причем компонент А, кроме того, содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор и воду, а компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду. В частности, настоящее изобретение относится к применению сульфата кальция в неорганической системе строительного раствора для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях для увеличения значений нагрузки, а также для уменьшения усадки. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу химического закрепления крепежных средств, предпочтительно металлических элементов, в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Существуют многие системы строительного раствора, которые обеспечивают хорошее закрепление крепежных средств в минеральных поверхностях. Например, органические системы, основанные на способных к свободнорадикальной полимеризации смолах, используются, когда желательно быстрое отверждение. Однако, общеизвестно, что такие системы являются загрязняющими окружающую среду, дорогостоящими, потенциально опасными и/или токсичными для окружающей среды и для работающего с ними человека, и их часто необходимо специально маркировать. Кроме того, органические системы часто демонстрируют значительно пониженную устойчивость при термическом воздействии интенсивного солнечного света или температур, повышенных по иным причинам, таким как горение, вследствие чего снижаются их механические характеристики, в том, что касается химического закрепления крепежных средств.

Чтобы преодолеть эти недостатки, были разработаны преимущественно минеральные системы на основе глиноземистого цемента. Глиноземистый цемент в качестве своего основного компонента имеет однокальциевый алюминат и широко используется в строительстве и строительной индустрии, поскольку конечные продукты свидетельствуют о высоком уровне механических характеристик на протяжении продолжительных периодов времени. Кроме того, глиноземистый цемент является устойчивым к основаниям и достигает своей предельной прочности быстрее, чем портланд-цемент, и способен выдерживать растворы сульфатов. Следовательно, глиноземистые цементные системы являются предпочтительно используемыми в области химического закрепления.

Когда речь заходит о химически закрепляющихся крепежных средствах в минеральных поверхностях, то большинство из известных систем не имеют достаточной текучести для большинства практических применений полученных композиций. Часто такие композиции из предшествующего уровня техники также демонстрируют тенденцию к образованию трещин за относительно короткое время или не проявляют требуемых механических характеристик, в частности, при определенных условиях, таких как под воздействием повышенных температур, в высверленных отверстиях алмазного сверления или во влажных высверленных отверстиях, а также в течение длительного периода времени. Кроме того, известные системы имеют тенденцию проявлять большую степень усадки при применении в высверленном отверстии, что приводит в результате к неудовлетворительному закреплению крепежных средств.

Следовательно, существует потребность в неорганической системе строительного раствора, предпочтительно двухкомпонентной неорганической системе строительного раствора, которая является превосходящей системы из предшествующего уровня техники. В частности, представляет интерес предоставить систему, которая может быть использована для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях без неблагоприятного воздействия на обработку, характеристики и механические свойства этой системы химического закрепления, особенно при применении в высверленных отверстиях алмазного сверления, во влажных высверленных отверстиях и в течение длительного периода времени. В частности, существует потребность в системе, которая обеспечивает повышенные значения нагрузки по сравнению с известными системами. Кроме того, существует давно назревшая потребность в компенсации усадки строительного раствора в высверленном отверстии для обеспечения закрепления крепежных средств, таких как анкерные стержни, резьбовые анкерные стержни, болты или стальные арматурные стержни.

Ввиду вышеизложенного, объектом настоящего изобретения является предоставить неорганическую систему строительного раствора, предпочтительно многокомпонентную систему строительного раствора, в частности двухкомпонентную неорганическую систему строительного раствора, которая обладает превосходными механическими характеристиками, в частности, в определенных условиях, таких как в высверленных отверстиях алмазного сверления, во влажных высверленных отверстиях и в течение длительного периода времени, и в то же время имеет повышенные значения нагрузки по сравнению с известными системами. Кроме того, эта неорганическая система строительного раствора должна демонстрировать низкую усадку, чтобы гарантировать надежное применение в анкерном закреплении.

Кроме того, объектом настоящего изобретения является предоставить способ для химического закрепления крепежных средств, предпочтительно металлических элементов, в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня.

Эти и другие объекты, которые станут очевидными из подтверждающего описания изобретения, решаются с помощью настоящего изобретения, как описано в независимых пунктах Формулы изобретения. Зависимые пункты Формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам исполнения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте настоящее изобретение относится к применению сульфата кальция в неорганической системе строительного раствора для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях, содержащей отверждаемый компонент А глиноземистого цемента и компонент инициатора В для инициирования процесса отверждения, причем компонент А, кроме того, содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор и воду, а компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к применению сульфата кальция в неорганической системе строительного раствора для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях для увеличения значений нагрузки.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к применению сульфата кальция в неорганической системе строительного раствора для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях для уменьшения усадки.

Наконец, в другом аспекте настоящее изобретение относится к способу химического закрепления крепежных средств, предпочтительно металлических элементов, в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующие термины и определения будут использоваться в контексте настоящего изобретения:

Как используется в контексте настоящего изобретения, формы единственного числа также включают соответствующее множественное число, если контекст явно не предписывает иное. Таким образом, термин в единственном числе должен означать «один или несколько» или «по меньшей мере один», если не указано иное.

Термин «глиноземистый цемент» в контексте настоящего изобретения относится к кальциево-алюминатному цементу, который состоит преимущественно из гидравлически активных алюминатов кальция. Альтернативными названиями являются «высокоглиноземистый цемент» или «Ciment fondu» на французском языке. Основной активный компонент кальциево-алюминатных цементов представляет собой однокальциевый алюминат (CaAl₂O₄, СаО⋅Al₂O₃, или СА в системе обозначений в химии цемента).

Термин «инициатор» в контексте настоящего изобретения относится к соединению или композиции, которая модифицирует химическую среду для начала конкретной химической реакции. В настоящем изобретении инициатор модифицирует значение рН суспензии строительного раствора, тем самым деблокируя гидравлическое связующее средство в конечной смеси.

Термин «замедлитель схватывания» в контексте настоящего изобретения относится к соединению или композиции, которая модифицирует химическую среду для задержки конкретной химической реакции. В настоящем изобретении замедлитель схватывания модифицирует способность к гидратации кальциево-алюминатного цемента суспензии строительного раствора, тем самым задерживая действие гидравлического связующего средства в конечной смеси.

Термин «начальное время схватывания» в контексте настоящего изобретения относится ко времени, за которое смесь компонента А и компонента В начинает схватываться после смешивания. В течение этого периода времени после смешивания смесь остается в форме более или менее текучей водной суспензии или пасты твердых продуктов.

Авторами изобретения неожиданно было обнаружено, что добавление сульфата кальция к неорганической системе строительного раствора для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях, содержащей отверждаемый компонент глиноземистого цемента, предпочтительно на основе кальциево-алюминатного цемента, приводит к значительному увеличению значений нагрузки по сравнению с системой, не содержащей сульфат кальция. Кроме того, добавление сульфата кальция в значительной степени сокращает усадку, тем самым гарантируя надежное применение в анкерном закреплении. Также было обнаружено, что добавление алюмината кальция не оказывает неблагоприятного воздействия на обработку, характеристики и механические свойства этой системы химического закрепления, в частности, при применении в высверленных отверстиях алмазного сверления, во влажных высверленных отверстиях и в течение длительного периода времени.

В частности, было обнаружено, что соотношение сульфата кальция и компонента глиноземистого цемента играет важную роль в увеличении значений нагрузки, а также в применении этой неорганической системы строительного раствора в высверленных отверстиях алмазного сверления и во влажных высверленных отверстиях.

Следовательно, настоящее изобретение относится к применению сульфата кальция в неорганической системе строительного раствора для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях, содержащей отверждаемый компонент А глиноземистого цемента и компонент инициатора В для инициирования процесса отверждения. В частности, компонент А, кроме того, содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор и воду, а компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду.

Компонент А, который используется в настоящем изобретении, основан на глиноземистом цементе (СА) или цементе из сульфоалюмината кальция (CAS). Компонент глиноземистого цемента, который можно использовать в настоящем изобретении, предпочтительно представляет собой компонент глиноземистого цемента (СА), основанный на водной фазе кальциево-алюминатного цемента (САС). Глиноземистый цемент, который следует использовать в настоящем изобретении, характеризуется быстрым схватыванием и быстрым отверждением, быстрым высыханием, превосходной стойкостью к коррозии и усадке. Такой кальциево-алюминатный цемент, подходящий для использования в настоящем изобретении, представляет собой, например, Ternal® White (Kerneos, Франция).

Было обнаружено, что если компонент А содержит смесь кальциево-алюминатного цемента (САС) и сульфата кальция (CaSO₄), то во время гидратации происходит быстрое образование эттрингита. В химии бетонов гидрат трисульфата гексакальцийалюмината, представленный общей формулой (СаО)₆(Al₂O₃)(SO₃)₃⋅32H₂O или (CaO)₃(Al₂O₃)(CaSO₄)₃⋅32H₂O, образуется в результате реакции алюмината кальция с сульфатом кальция, что приводит к быстрому схватыванию и отверждению, а также к компенсации усадки или даже расширению.

Сульфат кальция, используемый в неорганической системе строительного раствора для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях в соответствии с настоящим изобретением, находится в форме ангидрита сульфата кальция, полугидрата сульфата кальция или дигидрата сульфата кальция. В предпочтительном варианте исполнения настоящего изобретения используемый сульфат кальция находится в форме полугидрата сульфата кальция.

Сульфат кальция, используемый в соответствии с настоящим изобретением, содержится в отверждаемом компоненте А глиноземистого цемента неорганической системы строительного раствора. В предпочтительном варианте исполнения настоящего изобретения сульфат кальция содержится в отверждаемом компоненте глиноземистого цемента на основе водной фазы кальциево-алюминатного цемента неорганической системы строительного раствора.

В частности, сульфат кальция, содержащийся в отверждаемом компоненте А глиноземистого цемента, присутствует в соотношении сульфата кальция и глиноземистого цемента в диапазоне от 5/95 до 30/70, предпочтительно от 15/85 до 25/75, наиболее предпочтительно в соотношении 15/85. В конкретном предпочтительном варианте исполнения настоящего изобретения сульфат кальция присутствует в отверждаемом компоненте глиноземистого цемента на основе водной фазы кальциево-алюминатного цемента в соотношении сульфата кальция и кальциево-алюминатного цемента в диапазоне от 5/95 до 30/70, предпочтительно от 15/85 до 25/75, наиболее предпочтительно в соотношении 15/85. В наиболее предпочтительном варианте исполнения настоящего изобретения полугидрат сульфата кальция присутствует в отверждаемом компоненте глиноземистого цемента на основе водной фазы кальциево-алюминатного цемента в соотношении полугидрата сульфата кальция и кальциево-алюминатного цемента в диапазоне от 5/95 до 30/70, предпочтительно от 15/85 до 25/75, наиболее предпочтительно в соотношении 15/85.

Компонент А, который используется в настоящем изобретении, содержит по меньшей мере примерно 40% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 50% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 60% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 65% масс., от примерно 40% масс. до примерно 80% масс., предпочтительно от примерно 50% масс. до примерно 80% масс., более предпочтительно от примерно 60% масс. до примерно 75% масс., наиболее предпочтительно от примерно 65% масс. до примерно 70% масс. глиноземистого цемента, предпочтительно кальциево-алюминатного цемента, в пересчете на общую массу компонента А.

В предпочтительном варианте исполнения компонент А содержит по меньшей мере примерно 53% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 58% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 65% масс., от примерно 53% масс. до примерно 74% масс., предпочтительно от примерно 58% масс. до примерно 70% масс., более предпочтительно от примерно 63% масс. до примерно 68% масс., наиболее предпочтительно от примерно 64% масс. до примерно 77% масс. кальциево-алюминатного цемента, в пересчете на общую массу компонента А, и по меньшей мере примерно 3% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 15% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 10% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 15% масс., от примерно 3% масс. до примерно 25% масс., предпочтительно от примерно 4% масс. до примерно 30% масс., более предпочтительно от примерно 6% масс. до примерно 20% масс., наиболее предпочтительно от примерно 10% масс. до примерно 15% масс. сульфата кальция, предпочтительно полугидрата сульфата кальция, в пересчете на общую массу компонента А. В наиболее предпочтительном варианте исполнения компонент А содержит примерно 65% масс. кальциево-алюминатного цемента и примерно 11% масс. сульфата кальция, предпочтительно полугидрата сульфата кальция, в пересчете на общую массу компонента А.

Блокирующий агент, содержащийся в компоненте А, который используется в настоящем изобретении, выбирается из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, предпочтительной является фосфорная кислота или метафосфорная кислота, наиболее предпочтительной является фосфорная кислота, в частности 85%-ный водный раствор фосфорной кислоты. Компонент А содержит по меньшей мере примерно 0,1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,3% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,4% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,5% масс., от примерно 0,1% масс. до примерно 20% масс., предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 15% масс., более предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 10% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,3% масс. до примерно 10% масс. указанного блокирующего агента, в пересчете на общую массу компонента А. В предпочтительном варианте исполнения компонент А содержит от примерно 0,3% масс. до примерно 10% масс. 85%-ного водного раствора фосфорной кислоты в пересчете на общую массу компонента А. Предпочтительно, количества глиноземистого цемента и/или цемента из сульфоалюмината кальция по массе относительно общей массы гидравлического связующего средства составляют больше, чем любое из следующих значений: 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, или составляют 100%.

Пластификатор, содержащийся в компоненте А, который используется в настоящем изобретении, выбирается из группы, состоящей из полимеров полиакриловой кислоты с низкой молекулярной массой (LMW), суперпластификаторов из семейства полифосфонатполиэтиленоксидов и поликарбонатполиэтиленоксидов и этакриловых суперпластификаторов из группы простых эфиров поликарбоксилатов и смесей из них, например, Ethacryl™ G (Coatex, Arkema Group, Франция), Acumer™ 1051 (Rohm and Haas, UK) или Sika® ViscoCrete®-20 HE (Sika, Германия). Подходящими пластификаторами являются коммерчески доступные продукты. Компонент А содержит по меньшей мере примерно 0,2% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,3% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,4% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,5% масс., от примерно 0,2% масс. до примерно 20% масс., предпочтительно от примерно 0,3% масс. до примерно 15% масс., более предпочтительно от примерно 0,4% масс. до примерно 10% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,5% масс. до примерно 5% масс. указанного пластификатора, в пересчете на общую массу компонента А.

В предпочтительном варианте исполнения компонент А, дополнительно включает в себе следующие характеристики, взятые отдельно или в комбинации.

Компонент А может дополнительно содержать загущающий агент. Загущающие агенты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, могут быть выбраны из группы, состоящей из органических продуктов, таких как ксантановая смола, велановая смола или смола DIUTAN® (CPKelko, США), простые эфиры, производные от крахмала, простые эфиры, производные от гуара, полиакриламид, каррагинан, агар-агар, и минеральных продуктов, таких как глина, и их смесей. Подходящими загущающими агентами являются коммерчески доступные продукты. Компонент А содержит по меньшей мере примерно 0,01% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,1% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,2% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,3% масс., от примерно 0,01% масс. до примерно 10% масс., предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 5% масс., более предпочтительно от примерно 0,2% масс. до примерно 1% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,3% масс. до 0,7% масс. указанного загущающего агента, в пересчете на общую массу компонента А.

Компонент А может, кроме того, содержать антибактериальный или биоцидный агент. Антибактериальные или биоцидные агенты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, могут быть выбраны из группы, состоящей из соединений семейства изотиазолинонов, таких как метилизотиазолинон (MIT), октилизотиазолинон (OIT) и бензоизотиазолинон (BIT), и их смесей. Подходящие антибактериальные или биоцидные агенты являются коммерчески доступными продуктами. В качестве примера упоминаются Ecocide K35R (Progiven, Франция) и Nuosept OB 03 (Ashland, Нидерланды). Компонент А содержит по меньшей мере примерно 0,001% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,005% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,01% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,015% масс, от примерно 0,001% масс., до примерно 1,5% масс., предпочтительно от примерно 0,005% масс., до примерно 0,1% масс., более предпочтительно от примерно 0,01% масс. до примерно 0,075% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,015% масс. до примерно 0,03% масс. указанного антибактериального или биоцидного агента, в пересчете на общую массу компонента А. В предпочтительном варианте исполнения компонент А содержит от примерно 0,015% масс. до примерно 0,03% масс. Nuosept OB 03, в пересчете на общую массу компонента А.

В альтернативном варианте исполнения компонент А содержит по меньшей мере один наполнитель, в частности, органический или минеральный наполнитель. Наполнитель, который может быть использован в настоящем изобретении, может быть выбран из группы, состоящей из кварцевого порошка, предпочтительно из кварцевого порошка, имеющего средний размер зерна (d50%) примерно 16 мкм, кварцевого песка, глины, летучей золы, пирогенного диоксида кремния, карбонатных соединений, пигментов, оксидов титана, легких наполнителей и их смесей. Подходящие минеральные наполнители представляют собой коммерчески доступные продукты. В качестве примера упоминается кварцевый порошок Millisil W12 или W6 (Quarzwerke GmbH, Германия). Компонент А содержит по меньшей мере примерно 1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 2% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 5% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 8% масс., от примерно 1% масс. до примерно 50% масс., предпочтительно от примерно 2% масс. до примерно 40% масс., более предпочтительно от примерно 5% масс. до примерно 30% масс., наиболее предпочтительно от примерно 8% масс. до примерно 20% масс. указанного по меньшей мере одного наполнителя, в пересчете на общую массу компонента А.

Количество воды, содержащейся в компоненте А, составляет по меньшей мере примерно 1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 5% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 10% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 20% масс., от примерно 1% масс. до примерно 50% масс., предпочтительно от примерно 5% масс. до примерно 40% масс., более предпочтительно от примерно 10% масс. до примерно 30% масс., наиболее предпочтительно от примерно 15% масс. до примерно 25% масс., в пересчете на общую массу компонента А.

Наличие пластификатора, загущающего агента, а также антибактериального или биоцидного агента не изменяет общей неорганической природы цементирующего компонента А.

Компонент А, содержащий глиноземистый цемент или цемент из сульфоалюмината кальция, присутствует в водной фазе, предпочтительно в виде суспензии или пасты.

Компонент В, который используется в настоящем изобретении, содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду. Для обеспечения достаточного времени обработки, при условии, что начальное время схватывания составляет по меньшей мере 5 мин или более, по меньшей мере один замедлитель схватывания, который предотвращает преждевременное отверждение композиции строительного раствора, используется в отдельной концентрации в дополнение к компоненту инициатора.

Инициатор, присутствующий в компоненте В, состоит из компонента активатора и компонента ускорителя, которые содержат смесь солей щелочных и/или щелочноземельных металлов.

В частности, компонент активатора состоит из по меньшей мере одной соли щелочного и/или щелочноземельного металла, выбранной из группы, состоящей из гидроксидов, хлоридов, сульфатов, фосфатов, моногидрофосфатов, дигидрофосфатов, нитратов, карбонатов и их смесей, предпочтительно компонент активатора представляет собой соль щелочного или щелочноземельного металла, более предпочтительно представляет собой соль металла кальция, такую как гидроксид кальция, сульфат кальция, карбонат кальция или фосфат кальция, соль металла натрия, такую как гидроксид натрия, сульфат натрия, карбонат натрия или фосфат натрия, или соль металла лития, такую как гидроксид лития, сульфат лития, карбонат лития или фосфат лития, наиболее предпочтительно представляет собой гидроксид лития. В одном предпочтительном варианте исполнения гидроксид лития, используемый в компоненте В, представляет собой 10%-ный водный раствор гидроксида лития.

Компонент В содержит по меньшей мере примерно 0,01% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,02% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,05% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 1% масс., от примерно 0,01% масс. до примерно 40% масс., предпочтительно от примерно 0,02% масс. до примерно 35% масс., более предпочтительно от примерно 0,05% масс. до примерно 30% масс., наиболее предпочтительно от примерно 1% масс. до примерно 25% масс. указанного активатора, в пересчете на общую массу компонента В. В конкретном предпочтительном варианте исполнения активатор состоит из воды и гидроксида лития. Количество воды, содержащейся в компоненте В, составляет по меньшей мере примерно 1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 5% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 10% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 20% масс., от примерно 1% масс., до примерно 60% масс., предпочтительно от примерно 5% масс. до примерно 50% масс., более предпочтительно от примерно 10% масс. до примерно 40% масс., наиболее предпочтительно от примерно 15% масс. до 30% масс., в пересчете на общую массу компонента В. Количество гидроксида лития, содержащегося в компоненте В, составляет по меньшей мере примерно 0,1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,5% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 1,0% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 1,5% масс., от примерно 0,1% масс. до примерно 5% масс., предпочтительно от примерно 0,5% масс. до примерно 4% масс., более предпочтительно от примерно 1,0% масс. до примерно 3% масс., наиболее предпочтительно от примерно 1,5% масс. до примерно 2,5% масс., в пересчете на общую массу компонента В. В наиболее предпочтительном варианте исполнения компонент В содержит примерно от 2,0% масс. до примерно 20% масс. 10%-ного водного раствора гидроксида лития, в пересчете на общую массу компонента В.

Компонент ускорителя состоит из по меньшей мере одной соли щелочного и/или щелочноземельного металла, выбранной из группы, состоящей из гидроксидов, хлоридов, сульфатов, фосфатов, моногидрофосфатов, дигидрофосфатов, нитратов, карбонатов и их смесей, предпочтительно компонент ускорителя представляет собой соль щелочного или щелочноземельного металла, еще предпочтительнее представляет собой водорастворимую соль щелочного или щелочноземельного металла, более предпочтительно представляет собой соль металла кальция, такую как гидроксид кальция, сульфат кальция, карбонат кальция, хлорид кальция, формиат кальция или фосфат кальция, соль металла натрия, такую как гидроксид натрия, сульфат натрия, карбонат натрия, хлорид натрия, формиат натрия или фосфат натрия, или соль металла лития, такую как гидроксид лития, сульфат лития, моногидрат сульфата лития, карбонат лития, хлорид лития, формиат лития или фосфат лития, наиболее предпочтительным является сульфат лития или моногидрат сульфата лития. Компонент В содержит по меньшей мере примерно 0,01% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,05% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,1% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 1,0% масс., от примерно 0,01% масс. до примерно 25% масс., предпочтительно от примерно 0,05% масс. до примерно 20% масс., более предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 15% масс., наиболее предпочтительно от примерно 1,0% масс. до примерно 10% масс. указанного ускорителя, в пересчете на общую массу компонента В.

В конкретном предпочтительном варианте исполнения компонента В, как используется в настоящем изобретении, соотношение 10%-ного водного раствора гидроксида лития/сульфата лития или моногидрата сульфата лития составляет 7/1 или 6/1.

По меньшей мере один замедлитель схватывания, содержащийся в компоненте В, как используется в настоящем изобретении, выбирается из группы, состоящей из лимонной кислоты, винной кислоты, молочной кислоты, салициловой кислоты, глюконовой кислоты и их смесей, предпочтительно представляет собой смесь лимонной кислоты и винной кислоты. Компонент В содержит по меньшей мере примерно 0,1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,2% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,5% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 1,0% масс., от примерно 0,1% масс. до примерно 25% масс., предпочтительно от примерно 0,2% масс. до примерно 15% масс., более предпочтительно от примерно 0,5% масс. до примерно 15% масс., наиболее предпочтительно от примерно 1,0% масс. до примерно 10% масс. указанного замедлителя схватывания, в пересчете на общую массу компонента В.

В конфетном предпочтительном варианте исполнения компонента В, как используется в настоящем изобретении, соотношение лимонной кислоты/винной кислоты составляет 1,6/1.

По меньшей мере один минеральный наполнитель, содержащийся в компоненте В, который используется в настоящем изобретении, выбирается из группы, состоящей из известняковых наполнителей, песка, измельченных камней, гравия, гальки и их смесей, предпочтительными являются известняковые наполнители, такие как различные карбонаты кальция. По меньшей мере один минеральный наполнитель предпочтительно выбирается из группы, состоящей из известняковых наполнителей или кварцевых наполнителей, таких как кварцевый порошок Millisil W12 или W6 (Quarzwerke GmbH, Германия) и кварцевый песок. По меньшей мере один минеральный наполнитель компонента В наиболее предпочтительно представляет собой карбонат кальция или смесь карбонатов кальция. Компонент В содержит по меньшей мере примерно 30% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 40% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 50% масс., еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 60% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 70% масс., от примерно 30% масс. до примерно 95% масс., предпочтительно от примерно 35% масс. до примерно 90% масс., более предпочтительно от примерно 40% масс. до примерно 85% масс., еще более предпочтительно от примерно 45% масс. до примерно 80% масс., наиболее предпочтительно от примерно 50% масс. до примерно 75% масс. по меньшей мере одного минерального наполнителя, в пересчете на общую массу компонента В. По меньшей мере один минеральный наполнитель выбирают так, чтобы получить размер частиц, дополняющий размер частиц глиноземистого цемента.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один минеральный наполнитель имел средний размер частиц не более 500 мкм, более предпочтительно не более 400 мкм, наиболее предпочтительно не более 350 мкм.

В конкретном предпочтительном варианте исполнения настоящего изобретения по меньшей мере один минеральный наполнитель, содержащийся в компоненте В, представляет собой смесь трех различных карбонатов кальция, то есть, мелких фракций карбоната кальция, таких как различные типы Omyacarb® (Omya International AG, Германия). Наиболее предпочтительно, первый карбонат кальция имеет средний размер частиц (d50%) примерно 3,2 мкм и остаток, составляющий 0,05% на сите 45 мкм (определенный в соответствии со стандартом ISO 787/7). Второй карбонат кальция имеет средний размер частиц (d50%) примерно 7,3 мкм и остаток, составляющий 0,5% на сите 140 мкм (определенный в соответствии со стандартом ISO 787/7). Третий карбонат кальция имеет средний размер частиц (d50%) примерно 83 мкм и остаток, составляющий 1,0% на сите 315 мкм (определяется согласно стандарту ISO 787/7). В конкретном предпочтительном варианте исполнения компонента соотношение первого карбоната кальция/второго карбоната кальция/третьего карбоната кальция составляет 1/1,5/2 или 1/1,4/2,2.

В конкретном предпочтительном альтернативном варианте исполнения по меньшей мере один минеральный наполнитель, содержащийся в компоненте В, представляет собой смесь трех различных кварцевых наполнителей. Наиболее предпочтительно, первый кварцевый наполнитель представляет собой кварцевый песок, имеющий средний размер частиц (d50%) примерно 240 мкм. Второй кварцевый наполнитель представляет собой кварцевый порошок, имеющий средний размер частиц (d50%) примерно 40 мкм. Третий кварцевый наполнитель представляет собой кварцевый порошок, имеющий средний размер частиц (d50%) примерно 15 мкм. В конкретном предпочтительном варианте исполнения компонента В, как используется в настоящем изобретении, соотношение первого кварцевого наполнителя/второго кварцевого наполнителя/третьего кварцевого наполнителя составляет 3/2/1.

В предпочтительном варианте исполнения компонент В, кроме того, заключает в себе следующие характеристики, взятые отдельно или в комбинации.

Компонент В может дополнительно содержать загущающий агент. Загущающий агент, который должен использоваться в настоящем изобретении, может быть выбран из группы, состоящей из бентонита, диоксида кремния, кварца, загущающих агентов на основе акрилата, таких как растворимые в щелочах или способные набухать в щелочах эмульсии, пирогенный диоксид кремния, глина и титанатные хелатирующие агенты. В качестве примеров упоминаются поливиниловый спирт (PVA), гидрофобно модифицированные растворимые в щелочах эмульсии (HASE), гидрофобно модифицированные этиленоксидные уретановые полимеры, известные в данной области как HEUR, и целлюлозные загустители, такие как гидроксиметилцеллюлоза (НМС), гидроксиэтилцеллюлоза (НЕС), гидрофобно модифицированная гидроксиэтилцеллюлоза (НМНЕС), натрийкарбоксиметилцеллюлоза (SCMC), натрийкарбоксиметил-2-гидроксиэтилцеллюлоза, 2-гидроксипропилметилцеллюлоза, 2-гидроксиэтилметилцеллюлоза, 2-гидроксибутилметилцеллюлоза, 2-гидроксиэтилэтилцеллюлоза, 2-гидроксипропилцеллюлоза, аттапульгитная глина и их смеси. Подходящими загущающими агентами являются коммерчески доступные продукты, такие как Optigel WX (BYK-Chemie GmbH, Германия), Rheolate 1 (Elementis GmbH, Германия) и Acrysol ASE-60 (The Dow Chemical Company). Компонент В содержит по меньшей мере примерно 0,01% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,05% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,1% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,3% масс., от примерно 0,01% масс. до примерно 15% масс., предпочтительно от примерно 0,05% масс. до примерно 10% масс., более предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 5% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,3% масс. до примерно 1% масс. указанного загущающего агента, в пересчете на общую массу компонента В.

Присутствие замедлителя схватывания и загущающего агента не изменяет общей неорганической природы цементирующего компонента В.

Компонент В, содержащий инициатор и замедлитель схватывания, присутствует в водной фазе, предпочтительно в виде суспензии или пасты.

Предпочтительно, чтобы значение рН компонента В было выше 10, более предпочтительно выше 11 и наиболее предпочтительно было выше 12, в частности, в диапазоне между 10 и 14, предпочтительно между 11 и 13.

Особенно предпочтительно, чтобы доли воды в двух компонентах, а именно, компоненте А и компоненте В, выбирались таким образом, чтобы соотношение воды и глиноземистого цемента (W/CAC) или воды и цемента из сульфоалюмината кальция (W/CAS) в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, находилось ниже 1,5, предпочтительно между 0,3 и 1,2, наиболее предпочтительно между 0,4 и 1,0. В предпочтительном варианте исполнения соотношение воды и кальциево-алюминатного цемента, содержащего сульфат кальция (W/(CAC+CaSO₄)), в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, составляет меньше чем 1,0.

Кроме того, особенно предпочтительно, чтобы доля лития в компоненте В была выбрана таким образом, чтобы соотношение лития и глиноземистого цемента (Li/CAC) и лития и цемента из сульфоалюмината кальция (Li/CAS) в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, находилось ниже 0,05, предпочтительно между 0,001 и 0,05, наиболее предпочтительно между 0,005 и 0,01. В конкретном предпочтительном варианте исполнения доля гидроксида лития в компоненте В выбирается таким образом, чтобы соотношение кальциево-алюминатного цемента, содержащего сульфат кальция, и гидроксида лития ((CAC+CaSO4)/LiOH) в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, находилось в диапазоне от 1,3:1 до 12,5:1.

Особенно предпочтительно, чтобы сульфат кальция в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, присутствовал в диапазоне от примерно 0,95% масс. до 18,0% масс., предпочтительно от примерно 1,5% масс. до 14,0% масс., более предпочтительно от примерно 2,5% масс. до 10,0% масс. наиболее предпочтительно от примерно 3,0% масс. до 8,5% масс.

Кроме того, особенно предпочтительно, чтобы доля замедлителя схватывания в компоненте В выбиралась таким образом, чтобы соотношение лимонной кислоты/винной кислоты и глиноземистого цемента и лимонной кислоты/винной кислоты и цемента из сульфоалюмината кальция в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, находилось ниже 0,5, предпочтительно между 0,01 и 0,4, наиболее предпочтительно между 0,1 и 0,2.

В наиболее предпочтительном варианте исполнения компонент А содержит или состоит из следующих компонентов:

от 65 до 70% масс. глиноземистого цемента,

от 5 до 15% масс. сульфата кальция,

от 0,5 до 1,5% масс. фосфорной кислоты,

от 0,5 до 1,5% масс. пластификатора,

от 0,001 до 0,05% масс. антимикробного или биоцидного агента,

при желании от 5 до 20% масс. минеральных наполнителей и

от 15 до 25% масс. воды.

В наиболее предпочтительном варианте исполнения компонент В содержит или состоит из следующих компонентов: от 0,1% масс. до 4% масс. гидроксида лития,

от 0,1% масс. до 5% масс. сульфата лития или моногидрата сульфата лития,

от 0,05% масс. до 5% масс. лимонной кислоты,

от 0,05% масс. до 4% масс. винной кислоты,

от 35% масс. до 45% масс. первого минерального наполнителя,

от 15% масс. до 25% масс. второго минерального наполнителя,

от 10% масс. до 20% масс. третьего минерального наполнителя,

от 0,01% масс. до 0,5% масс. загущающего агента и

от 15% масс. до 25% масс. воды.

Компонент А, который используется в настоящем изобретении, может быть получен следующим образом: блокирующий агент, содержащий фосфор, смешивают с водой, так что значение рН полученной смеси составляет около 2. Добавляют пластификатор и смесь гомогенизируют. Глиноземистый цемент, при желании сульфат кальция и при желании минеральный наполнитель предварительно смешивают и поэтапно добавляют к этой смеси при увеличении скорости перемешивания, так что значение рН полученной смеси составляет около 4. Наконец, добавляют загущающий агент и антибактериальный/биоцидный агент и перемешивают до полной гомогенизации смеси.

Компонент В, который используется в настоящем изобретении, может быть получен следующим образом: ускоритель растворяют в водном растворе активатора с последующим дальнейшим добавлением замедлителя схватывания и гомогенизацией смеси. Наполнитель (наполнители) добавляют поэтапно при увеличении скорости перемешивания до тех пор, пока смесь не гомогенизируется. Наконец, добавляют загущающий агент до полной гомогенизации смеси.

Компоненты А и В присутствуют в водной фазе, предпочтительно в форме суспензии или пасты. В частности, компоненты А и В имеют внешний вид от пастообразного до текучего, согласно их соответствующим композициям. В одном предпочтительном варианте исполнения компонент А и компонент В находятся в форме пасты, тем самым предотвращая оседание во время смешивания этих двух компонентов.

Массовое соотношение между компонентом А и компонентом В (А/В) предпочтительно составляет от 7/1 до 1/3, предпочтительно составляет 3/1. Предпочтительно, композиция смеси содержит 75% масс. компонента А и 25% масс. компонента В. В альтернативном варианте исполнения композиция смеси содержит 25% масс. компонента А и 75% масс. компонента В.

Неорганическая система строительного раствора, предпочтительно двухкомпонентная неорганическая система строительного раствора, имеет минеральную природу, на которую не влияют присутствия дополнительных загустителей других агентов.

Предпочтительно, чтобы неорганическая система строительного раствора имела начальное время схватывания по меньшей мере 5 мин, предпочтительно по меньшей мере 10 мин, более предпочтительно по меньшей мере 15 мин, наиболее предпочтительно по меньшей мере 20 мин, в частности, в диапазоне от примерно 5 до 25 мин, предпочтительно в диапазоне от примерно 10 до 20 мин, после смешивания двух компонентов А и В.

В многокомпонентной неорганической системе строительного раствора, в частности, двухкомпонентной неорганической системе строительного раствора, объемное соотношение цементирующего компонента А и компонента инициатора В составляет от 1:1 до 7:1, предпочтительно 3:1. В альтернативном варианте исполнения объемное отношение цементирующего компонента А и компонента инициатора В составляет от 1:3 до 1:2.

После изготовления по отдельности компонент А и компонент В вводят в отдельные контейнеры, из которых они выталкиваются с помощью механических устройств и направляются через смесительное устройство. Неорганическая система строительного раствора предпочтительно представляет собой готовую для использования систему, в которой компоненты А и В расположены отдельно друг от друга в многокамерном устройстве, таком как многокамерный картридж и/или многокамерный цилиндр, или в двухкомпонентных капсулах, предпочтительно в двухкамерном картридже или в двухкомпонентных капсулах. Многокамерная система предпочтительно включает в себя два или более мешка из фольги для разделения отверждаемого компонента А и компонента инициатора В. Составляющие камер или мешков, которые смешиваются вместе с помощью смесительного устройства, предпочтительно посредством статического смесителя, можно вводить в высверленное отверстие. Также возможна компоновка в многокамерных картриджах или ведрах или наборах емкостей.

Отверждающаяся композиция глиноземистого цемента, выходящая из статического смесителя, во время химического закрепления крепежных средств вводится непосредственно в высверленное отверстие, которое соответственно требуется для закрепления крепежных средств и было первоначально заложено в минеральной поверхности, после чего конструкционный элемент, который следует закрепить, например, анкерный стержень, вставляется и выравнивается, после чего состав строительного раствора схватывается и отверждается. В частности, эта неорганическая система строительного раствора должна рассматриваться как химический анкер для крепежных металлических элементов.

Не ограничиваясь какой-либо теорией, блокирующий агент, присутствующий в компоненте А, ингибирует солюбилизацию алюмината (алюминатов) кальция в воде, тем самым останавливая гидратацию цемента, которая приводит к отверждению смеси. После добавления компонента инициатора В значение рН изменяется и цементирующий компонент А деблокируется, а реакция гидратации алюмината (алюминатов) кальция запускается. Поскольку эта реакция гидратации катализируется и ускоряется присутствием солей щелочных металлов, в частности, солей лития, она имеет начальное время схватывания менее 5 мин. Чтобы замедлить это время быстрого отверждения (начальное время схватывания), предпочтительно, чтобы по меньшей мере один замедлитель схватывания, содержащийся в компоненте В, как используется в настоящем изобретении, был выбран таким образом, чтобы после смешивания двух компонентов А и В получить начальное время схватывания по меньшей мере 5 мин, предпочтительно по меньшей мере 10 мин, более предпочтительно по меньшей мере 15 мин, наиболее предпочтительно по меньшей мере 20 мин, в частности, в интервале от примерно 5 до 25 мин, предпочтительно в интервале от примерно 10 до 20 мин.

Роль минеральных наполнителей, в частности, в компоненте В, заключается в том, чтобы отрегулировать конечные характеристики в отношении механической прочности и эксплуатационных качеств, а также долговременной устойчивости. Путем оптимизации наполнителей возможно оптимизировать соотношение воды/глиноземистого цемента, что позволяет эффективную и быструю гидратацию глиноземистого цемента.

Неорганическая система строительного раствора, содержащая сульфат кальция, может быть использована для химического закрепления крепежных средств, предпочтительно металлических элементов, таких как анкерные стержни, в частности резьбовые стержни, болты, стальные арматурные стержни или тому подобное, в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня. В частности, эта неорганическая система строительного раствора может быть использована для химического закрепления крепежных средств, таких как металлические элементы, в высверленных отверстиях. Было обнаружено, что применение сульфата кальция в такой неорганической системе строительного раствора значительно увеличивает значения нагрузки и, следовательно, допустимую нагрузку во влажных высверленных отверстиях, а также в высверленных отверстиях алмазного сверления.

Следовательно, применение сульфата кальция в неорганической системе строительного раствора в соответствии с настоящим изобретением является специфическим для увеличения значений нагрузки. Кроме того, он используется для уменьшения усадки внутри высверленного отверстия.

Сульфат кальция, содержащийся в неорганическом строительном растворе, применяется, в частности, в способе для химического закрепления крепежных средств, предпочтительно металлических элементов, в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня.

Кроме того, неорганическая система строительного раствора, содержащая сульфат кальция, может быть использована для прикрепления волокон, холстов, тканей или композитов, в частности, высокомодульных волокон, предпочтительно углеродных волокон, в частности, для усиления строительных конструкций, например, стен или потолков или полов, или, кроме того, для монтажа компонентов, таких как плиты или блоки, например, изготовленных из камня, стекла или пластика, на зданиях или элементах конструкции. Однако, в частности, она используется для закрепления крепежных средств, предпочтительно металлических элементов, таких как анкерные стержни, в частности, резьбовые стержни, болты, стальные арматурные стержни или тому подобное, в углублениях, таких как высверленные отверстия, в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня, при котором компоненты двухкомпонентной неорганической системы строительного раствора предварительно смешивают, например, с помощью статического смесителя или путем разрушения картриджа или пластикового пакета, или путем смешивания компонентов многокамерных ведер или наборов емкостей.

Следующий пример иллюстрирует изобретение без того, чтобы тем самым ограничивать его.

ПРИМЕРЫ

1. Получение компонента А и компонента В

Цементирующий компонент А, а также компонент инициатора В из примеров для сравнения 1 и 2 и примеров согласно изобретению первоначально получают путем смешивания компонентов, указанных в Таблицах 1 и 2 соответственно. Приведенные пропорции выражены в % масс.

Типичный протокол смешивания для компонента А заключается в следующем: взвешивание необходимого количества воды, введение воды в емкость для смешивания и медленное добавление к ней фосфорной кислоты при перемешивании с помощью диска аппарата для растворения при 150 об/мин в течение 2 минут; добавление пластификатора и гомогенизация при скорости от 150 до 200 об/мин в течение 2-3 минут; предварительное смешивание глиноземистого цемента (Ternal White®) и соответствующего сульфата кальция в большой емкости и добавление этой смеси шаг за шагом при непрерывном увеличении скорости перемешивания при возрастающей вязкости от 200 об/мин до 2000 об/мин, чтобы избежать образования комков, после этого дополнительное перемешивание в вакууме (150 мбар) при скорости вращения диска аппарата для растворения 2000 об/мин и скорости вращения вала 220 об/мин в течение 5 минут; медленное добавление загущающего агента и перемешивание при скорости вращения диска аппарата для растворения 3000 об/мин и скорости вращения вала 220 об/мин в течение 3-5 минут; добавление антибактериального или биоцидного агента и гомогенизация в вакууме (150 мбар) при скорости вращения диска аппарата для растворения 3000 об/мин и скорости вращения вала 440 об/мин в течение 5 минут; наконец, перемешивание в вакууме (100 мбар) при скорости вращения диска аппарата для растворения 1500 об/мин и скорости вращения вала 220 об/мин в течение 10 минут.

Фосфорная кислота 85% поставляется в продажу фирмой Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Германия; Ethacryl G поставляется в продажу фирмой Coatex S.A., Франция; Ternal White^® поставляется в продажу фирмой Kerneos S.A., Франция; Micro С (CaSO₄ ангидрит) поставляется в продажу фирмой Casea GmbH, Германия; Supraduro (CaSO₄ полугидрат) поставляется в продажу фирмой Saint Gobain Formula GmbH, Германия; Lenzin (CaSO₄ дигидрат) поставляется в продажу фирмой Kremer Pigmente GmbH & CO. KG, Германия; Xanthan Gum поставляется в продажу фирмой Kremer Pigmente GmbH & CO. KG, Германия; Nuosept OB 03 поставляется в продажу фирмой Ashland Nederland B.V., Нидерланды.

Типичный протокол смешивания для компонента В заключается в следующем: растворение моногидрата сульфата лития в 10%-ном водном растворе гидроксида лития с последующим растворением в этой смеси лимонной кислоты и винной кислоты и полной гомогенизацией ее при 400 об/мин; постепенное добавление наполнителя, начиная с самого крупнозернистого наполнителя и заканчивая самым мелким наполнителем, при увеличении скорости перемешивания от 250 об/мин до 1700 об/мин и последующей гомогенизацией при 1700 об/мин в течение 2-3 мин; наконец, добавление загущающего агента при перемешивании и увеличение скорости перемешивания до 2200 об/мин; в завершение, продолжение гомогенизации при 2200 об/мин в течение 5 мин.

LiOH 10% (в воде) поставляется в продажу фирмой Bernd Kraft GmbH, Германия; Li₂SO₄ моногидрат поставляется в продажу фирмой Alfa Aesar GmbH & Co. KG, Германия; лимонная кислота поставляется в продажу фирмой Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Германия; винная кислота поставляется в продажу фирмой BCD Chemie GmbH, Германия; ¹Omyacarb 130-AI поставляется в продажу фирмой Omya International AG, Германия; ²Omyacarb 15-Н AI поставляется в продажу фирмой Omya International AG, Германия; ³Omyacarb 2-AI поставляется в продажу фирмой Omya International AG, Германия; Optigel WX поставляется в продажу фирмой BYK Chemie GmbH, Германия.

2. Определение механических характеристик

После изготовления по отдельности, цементирующий компонент А и компонент инициатора В смешивают в скоростном смесителе в объемном соотношении 3:1 или 1:3 и вводят в подготовленное высверленное отверстие в бетоне С20/25, имеющее диаметр 14 или 18 мм. Это высверленное отверстие было сделано путем ударного сверления.

Значения нагрузки для отвержденной композиции строительного раствора определяются путем помещения резьбового анкерного стержня М12, имеющего глубину анкерного крепления 72 мм, в высверленное отверстие, имеющее диаметр 14 или 18 мм, в находящемся в разных условиях бетоне С20/25 (Таблица 3).

Средняя разрушающая нагрузка определяется путем вытягивания по центру резьбового анкерного стержня с креплением вплотную, с использованием высокопрочных стальных стержней, с применением гидравлического инструмента. Три резьбовых анкерных стержня в каждом случае закреплены на месте, а их значения нагрузки определяются после отверждения в течение 24 часов как среднее значение. Конечные разрушающие нагрузки рассчитываются как прочности сцепления и приводятся в Н/мм² в Таблице 4.

Таблица 4: Прочности сцепления в Н/мм².

3. Определение химической усадки

Химическая усадка определяется с помощью устройства для измерения усадки «Schwindkegel Schleibinger Device» (Schleibinger Gerate Teubert und Greim GmbH, Buchbach, Германия). Образец наносился с определенной высотой и располагался под лазерным лучом на пластине вместо конуса. В качестве отражателя для лазерного луча служат алюминиевые пластины. 2,5 г образца наносят на стальную пластину и покрывают алюминиевой пластиной. Высота образца устанавливается на 1,9 мм. Усадка определяется путем измерения разницы в длине отраженного лазерного луча в соответствии со стандартной практикой. Таблица 5 показывает усадку по сравнению с исходным неорганическим строительным раствором, то есть, значение -2,30 означает усадку на 2,30% по сравнению с исходным материалом.

Как это можно увидеть из Таблицы 4, почти все системы согласно изобретению демонстрируют значительную прочность сцепления после 24 часов отверждения, а также повышенные значения нагрузки и, следовательно, улучшенную механическую прочность, когда речь идет о химическом закреплении крепежных средств, по сравнению с системой для сравнения, не содержащей никакого сульфата кальция. Добавление сульфата кальция, в частности, в соотношении сульфата кальция и глиноземистого цемента в диапазоне от 5/95 до 30/70, предпочтительно от 15/85 до 25/75, приводит к значительному увеличению значений нагрузки по сравнению с системами, не содержащими никакого сульфата кальция. Кроме того, было показано, что производительность улучшается во влажных высверленных отверстиях и в высверленных отверстиях алмазного сверления. В частности, было показано, что добавление полугидрата сульфата кальция приводит к значительному улучшению значений нагрузки в высверленных отверстиях алмазного сверления (также называемых увеличенными отверстиями) пропорционально его влиянию на усадку. Кроме того, было обнаружено, что системы согласно изобретению, содержащие сульфат кальция, не демонстрируют никаких микротрещин после отверждения. Следовательно, системы согласно изобретению обеспечивают плотную герметичную систему закрепления, что является важным предварительным условием для получения улучшенной устойчивости к коррозии и к сильным перепадам температур.

Как это было показано выше, использование сульфата кальция согласно настоящему изобретению, в частности, в соотношении сульфата кальция и глиноземистого цемента в диапазоне от 5/95 до 30770, предпочтительно от 15/85 до 25/75, обеспечивает увеличение значений нагрузки и, следовательно, механической прочности по сравнению с системами, не содержащими никакого сульфата кальция.

Группа изобретений относится к применению двухкомпонентной системы строительного раствора, содержащей сульфат кальция, для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях для увеличения значений нагрузки и/или для уменьшения усадки. Помимо сульфата кальция эта система строительного раствора содержит отверждаемый компонент А глиноземистого цемента и компонент инициатора В для инициирования процесса отверждения. Причем компонент А, кроме того, содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор, воду и сульфат кальция. Компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду. Эта система строительного раствора применяется для химического закрепления крепежных средств, предпочтительно металлических элементов, в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня. Техническим результатом является увеличенные значения нагрузки и уменьшение усадки системы строительного раствора. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Применение сульфата кальция в неорганической системе строительного раствора для химического закрепления крепежных средств в минеральных поверхностях для увеличения значений нагрузки и/или для уменьшения усадки, причем неорганическая система строительного раствора содержит отверждаемый компонент А глиноземистого цемента и компонент инициатора В для инициирования процесса отверждения, причем компонент А дополнительно содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор и воду, а компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду, причем сульфат кальция содержится в отверждаемом компоненте А глиноземистого цемента неорганической системы строительного раствора.

2. Применение по п. 1, где компонент А глиноземистого цемента представляет собой компонент глиноземистого цемента на основе водной фазы кальциево-алюминатного цемента.

3. Применение по п. 1, где сульфат кальция находится в форме ангидрита сульфата кальция, полугидрата сульфата кальция или дигидрата сульфата кальция, предпочтительно в форме полугидрата сульфата кальция.

4. Применение по п. 1, где сульфат кальция, содержащийся в отверждаемом компоненте А глиноземистого цемента, присутствует в соотношении сульфата кальция и глиноземистого цемента в диапазоне от 5/95 до 30/70, предпочтительно от 15/85 до 25/75.

5. Применение по п. 1, где инициатор содержит смесь солей щелочных и/или щелочноземельных металлов, по меньшей мере один замедлитель схватывания выбирается из группы, состоящей из лимонной кислоты, винной кислоты, молочной кислоты, салициловой кислоты, глюконовой кислоты и их смесей, и по меньшей мере один минеральный наполнитель выбирается из группы, состоящей из известняковых наполнителей, песка, корунда, доломита, устойчивого к щелочам стекла, дробленого камня, гравия, гальки и их смесей.

6. Применение по п. 1, где инициатор содержит смесь солей металла лития.

7. Применение по п. 1, где соотношение воды и кальциево-алюминатного цемента, содержащего сульфат кальция (W/(CAC+CaSO₄)), в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, составляет меньше чем 1,0.

8. Применение по п. 1, где соотношение кальциево-алюминатного цемента, содержащего сульфат кальция, и гидроксида лития ((CAC+CaSO₄)/LiOH) в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, находится в диапазоне от 1,3:1 до 12,5:1.

9. Применение по п. 1, где сульфат кальция в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, присутствует в диапазоне от примерно 0,95 мас.% до 18,0 мас.%.

10. Применение по п. 1, где крепежные средства представляют собой анкерные стержни, резьбовые анкерные стержни, болты или стальные арматурные стержни.

11. Применение по п. 1, где минеральные поверхности представляют собой конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня.

12. Применение по п. 1, где минеральная поверхность представляет собой влажное высверленное отверстие.

13. Применение по любому из пп. 1-12, где минеральная поверхность представляет собой высверленное отверстие алмазного сверления.

14. Применение по п. 1 в способе химического закрепления крепежных средств, предпочтительно металлических элементов, в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня.