Способ защиты бетонных строительных конструкций от коррозионного воздействия карбамида Российский патент 2023 года по МПК C04B41/62 

Изобретение относится к способам защиты бетонных строительных конструкций, подверженных коррозионному воздействию карбамида, и может найти применение на крупнотоннажных агрегатах карбамида в башнях приллирования, а также в процессе переработки и хранения химиката.

При диффузии карбамида внутрь бетонных строительных конструкций наблюдается их разрушение вследствие развития процессов кристаллизации и возникновения опасных напряжений в бетоне. Появление трещин на бетонной поверхности ускоряет данный процесс и затрудняет работы по защите бетонных строительных конструкций путем нанесения лакокрасочных покрытий. Решение данной проблемы может быть достигнуто путем химического связывания карбамида в толще бетона с помощью формальдегид-содержащих продуктов.

Известен [SU №472113, кл. С04В 41/28, опубл. 30.06.75, бюл. №20] способ подготовки к ремонту бетонных строительных конструкций путем пропитки поверхности 10-40%-ным водным раствором формалина из расчета 400-500 г/м². Данное техническое решение не обеспечивает длительный срок службы защитного лакокрасочного покрытия (покрытие разрушается через 6 лет эксплуатации) и характеризуется высокими расходными нормами по раствору формалина и защитному лакокрасочному покрытию. При обработке поверхности бетона водным раствором формалина в воздухе рабочей зоны создается высокая концентрация формальдегида.

Известен [RU №2145949, кл. С04В 41/62, опубл. 27.02.2000, бюл. №6] способ защиты бетонных строительных конструкций, подверженных воздействию карбамида, путем предварительной обработки разрушенной поверхности пропиточным составом и последующего нанесения лакокрасочного покрытия, причем в качестве пропиточного состава используют карбамидоформальдегидную смолу, имеющую мольное соотношение карбамид:формальдегид 1:(2,5-2,7) и содержащую не менее 20 мас. % свободного формальдегида.

К недостаткам данного технического решения относится то, что при пониженном мольном содержании формальдегида в смоле увеличивается ее вязкость и вследствие этого ухудшается пропитывающая способность бетона, вследствие чего ухудшаются адгезия наносимого лакокрасочного покрытия и снижаются сроки его эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности является способ защиты бетонной поверхности от коррозионного влияния карбамида, предусматривающий обработку конструкций композицией, состоящей из карбамидо-формальдегидного форконденсата (далее форконденсата) с мольным соотношением карбамид:формальдегид равным 1:2,7÷3,5 и кислого агента с последующим нанесением винилацетатной или эпоксидной дисперсии [RU №2513306,кл. С04В 41/62, опубл. 20.04.14. бюл. №11].

Использование данного метода обеспечивает высокую эффективность защиты бетонной поверхности, находящейся в контакте с мочевиной. Это обусловлено тем, что проникающий вглубь бетона форконденсат с повышенным содержанием формальдегида вступает в химическое взаимодействие с частицами карбамида, присутствующих в поверхностном слое гранбашни с образованием высокопрочных полимербетонов с улучшенными физико-механическими показателями.

В то же время следует иметь в виду, что при невысокой концентрации карбамида в бетоне может не достигаться полное связывание формальдегида, то есть становится возможным его частичная миграция в атмосферу.

Технической задачей предлагаемого изобретения является совершенствование способа защиты бетонных строительных конструкций от коррозионного воздействия карбамида и минимизация негативного влияния на окружающую среду.

Указанная цель достигается последовательным нанесением на бетонную поверхность двух пропиточных составов, причем первый является композицией, содержащей карбамидоформальдегидный форконденсат - 75-80 мас.%-ный водный раствор метилолмочевин и формальдегида с мольным соотношением карбамид:формальдегид 1:(2,7-3,3) и кислый агент, взятые в соотношении, мас.%:

карбамидоформальдегидный форконденсат 99-99,99 кислый агент 0,01-1,

а второй слой формируется нанесением второго пропиточногор состава - водного раствора, содержащего 35-42 мас.% карбамида и 3-10 мас.% винилацетатной дисперсии. Затем наносится лакокрасочное покрытие.

Карбамидоформальдегидный форконденсат с концентрацией (75÷80) мас. % и требуемым мольным соотношением карбамид:формальдегид изготавливают в аппарате с механической мешалкой путем добавления к карбамидоформальдегидному концентрату марки КФК-85 по ТУ 2223-009-00206492-2007 расчетного количества карбамида и воды, и прогрева реакционной смеси при (90±3)°С в течение 10 минут. Получаемый продукт является водным раствором различных метилолмочевин и формальдегида, причем содержание последнего может варьировать в интервале (24±3) мас. %. Непосредственно перед применением в карбамидоформальдегидный форконденсат при температуре (15÷30)°С и перемешивании вводят кислый агент до достижения рН 5,3-6,0. При обработке бетонной поверхности пропиточным составом присутствующие в нем метилолмочевины и формальдегид адсорбируются в толще бетона и вступают во взаимодействие с диффундирующим карбамидом, наносимым со вторым слоем. Этот процесс сопровождается образованием разветвленное карбамидоформаль-дегидной смолы и формированием высокопрочного полимербетона. Добавление винилацетатной дисперсии к раствору карбамида при нанесении второго слоя оказывает позитивное влияние на адгезию применяемого лакокрасочного покрытия.

Предложенный способ обладает следующими преимуществами по сравнению с известными методами.

Во-первых, это пониженная вязкость и высокая проникающая способностью компонентов пропитывающего состава вглубь бетона при нанесении первого слоя.

Благодаря наличию карбамида и винилацетатной дисперсии в композиции, применяемой при нанесении второго слоя, уменьшается эмиссия формальдегида в окружающую среду, что улучшает санитарные условия при проведении работ. Образующиеся при отверждении форконденсата разветвленные олигомерные карбамидоформальдегидные структуры заполняют имеющиеся в бетоне пустые поры и раковины и обеспечивают более длительную эксплуатацию башни приллирования без проведения ремонта ее внутренней поверхности.

Пример 1.

Поверхность строительной конструкции очищали от рыхлого непрочного бетона, обеспыливали и пропитывали составом, содержащим, мас. %:

- форконденсат с мольным соотношением карбамид:формальдегид равным (1:2,8) - 99,1 - хлористый аммоний - 0,9

Его расход варьировал в интервале 400÷450 г/м². Спустя сутки на обработанную таким способом поверхность наносили второй слой другой композиции в количестве 300÷320 г/м², представляющий собой водный раствор карбамида и винилацетатной дисперсии «Рузин-16» по ТУ №2241-020-50685635 с содержанием 38 мас. % и 7 мас. %, соответственно.

Пример 2.

Подготовку поверхности бетона осуществляли аналогично примеру 1. Используемый пропиточный состав для нанесения первого слоя в количестве 400÷450 г/м² содержал компоненты в следующих количествах, мас. %:

- форконденсат с мольным соотношением карбамид:формальдегид равным (1:3) - 99,8 - ортофосфорная кислота - 0,2

Для нанесения второго слоя с расходной массой около 320 г/м² готовили водную композицию, содержащую 39 мас. % карбамида и 5 мас. %, винилацетатной дисперсии Д50/Н по ГОСТ 18992, соответственно.

Пример 3.

Условия проведения работы по примеру 2.

При синтезе пропиточного состава первого слоя компоненты смешивали в следующей пропорции, мас. %:

- форконденсат с мольным соотношением карбамид:формальдегид (1:3,3) - 99,95 - муравьиная кислота - 0,05.

Расход приготовленной композиции в расчете на 1 м² бетонной поверхности варьировал от 400 до 450 г.

В качестве второго слоя с расходной массой около 340 г/м² использовали водную композицию, содержащую 41 мас. % карбамида и 9 мас. % винилацетатной дисперсии «Рузин-16» по ТУ №2241-020-50685635.

Согласно проведенных исследований и расчетов предлагаемое техническое решение позволяет избежать коррозию бетонированной внутренней поверхности башни приллирования при ее работе, а также улучшить адгезию к ней отдельно наносимого лакокрасочного покрытия и гарантировать срок его эксплуатации не менее 10 лет. Одновременно с этим существенно уменьшатся выбросы в атмосферу формальдегида в процессе нанесения обоих слоев защитных композиций.

Изобретение относится к способам защиты бетонных строительных конструкций от коррозионного воздействия карбамида. Технический результат - увеличение срока эксплуатации нанесенных противокоррозионных покрытий, а также исключение выбросов в атмосферу высокотоксичного формальдегида при нанесении защитной композиции. Способ защиты бетонных строительных конструкций от коррозионного воздействия карбамида включает последовательное нанесение на бетонную поверхность двух пропиточных составов, первый из которых является композицией, содержащей карбамидоформальдегидный форконденсат - 75-80 мас.%-ный водный раствор метилолмочевин и формальдегида с мольным соотношением карбамид:формальдегид равным 1:(2,7-3,3) и кислый агент, взятые в соотношении, мас.%: карбамидоформальдегидный форконденсат 99-99,99; кислый агент 0,01-1. А вторым слоем наносится второй пропиточный состав - водный раствор, содержащий 35-42 мас.% карбамида и 3-10 мас.% винилацетатной дисперсии. 3 пр.

Способ защиты бетонных строительных конструкций от коррозионного воздействия карбамида, отличающийся тем, что включает последовательное нанесение на бетонную поверхность двух пропиточных составов, первый из которых является композицией, содержащей карбамидоформальдегидный форконденсат - 75-80 мас.%-ный водный раствор метилолмочевин и формальдегида с мольным соотношением карбамид:формальдегид равным 1:(2,7-3,3) и кислый агент, взятые в соотношении, мас.%:

карбамидоформальдегидный форконденсат 99-99,99 кислый агент 0,01-1,

а вторым слоем наносится второй пропиточный состав - водный раствор, содержащий 35-42 мас.% карбамида и 3-10 мас.% винилацетатной дисперсии.