СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2023 года по МПК C04B41/50 C04B28/04 C04B28/06 C04B24/24 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для ремонта, восстановления и последующей защиты бетонных и железобетонных конструкций в промышленном и гражданском строительстве.

Известна сырьевая смесь, используемая для защитного покрытия бетонной поверхности, содержащая портландцементный клинкер - 62-68%, нитрат натрия - 3-10%, хромат калия - 2-5%, остальное - вода (RU №2017704, С04В 41/62, 1994 г.).

Недостатками данного технического решения являются: недостаточная адгезионная прочность к бетонному основанию, недостаточная прочность на растяжение при изгибе и недостаточная водонепроницаемость.

Известна сырьевая смесь, включающая портландцемент, песок, монтмориллонитовую глину с удельной поверхностью S_уд не менее 150 м²/кг, комплексную добавку, состоящую из микрокремнезема с S_уд=2000 м²/кг, добавки ЦМИД-4 и 20% раствора золь ортокремниевой кислоты с рН=3-4 и воды при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент -23,00-28,81; песок - 59,00-64,00; глина монтмориллонитовая с S_yд ≥ 150 м²/кг - 0,69-0,83; добавка ЦМИД-4 - 0,19-0,22; 20% раствор золь ортокремниевой кислоты с рН=3-4 - 0,14-0,17; вода - 10,01-10,48 (RU №2305671, С04В 41/65, опубл. 10.09.2007, бюл. №25).

Недостатками данного технического решения являются: недостаточная адгезионная прочность к бетонному основанию, недостаточная прочность на растяжение при изгибе и недостаточная водонепроницаемость.

Наиболее близкое по технической сущности к заявляемой сырьевой смеси для защитного покрытия, является сырьевая смесь, состоящая из следующих компонентов, мас. %: портландцемент - 36,62-38,40; песок для строительных работ фракции 0,16-0,63 мм - 26,88-27,48; песок для строительных работ фракции 0,63-1,25 мм - 17,72-18,32; бентонитовая глина с удельной поверхностью S_уд=500 м²/кг - 0,50-0,54; комплексная добавка - 0,90-0,94; доломитизированный известняк с удельной поверхностью S_yд=200 м²/кг - 8,84-9,14; вода - 6,76-6,96, причем указанная комплексная добавка содержит следующие компоненты, мас. %: суперпластификатор С-3 - 29,4-30,2; 20%-ный раствор золь кремниевой кислоты с рН=3,5±0,5 - 23,2-23,6; нитрат лития 46,6-47,0 (RU №2396234. С04В 41/63; С04В 41/68 01.07.2009).

Недостатками данной сырьевой смеси являются: недостаточная адгезионная прочность к бетонному основанию, недостаточная прочность на растяжение при изгибе и недостаточная водонепроницаемость.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении адгезионной прочности защитного покрытия к бетонному основанию, повышении прочности на растяжение при изгибе и повышении водонепроницаемости защитного покрытия.

Поставленная задача в предлагаемом решении достигается тем, что сырьевая смесь для защитного покрытия содержит портландцемент, песок, комплексную добавку и воду. Новым по сравнению с сырьевой смесью, выбранной за прототип, является то, что она содержит кварцевый песок фракции 0,16-0,30 мм с насыпной плотностью D=2.7 г/см³, прочностью на сжатие = 260 МПа и твердостью по шкале Мооса = 7. В качестве комплексной химической добавки содержит сухую комплексную добавку с насыпной плотностью D=0,510 г/см³, значением водородного показателя, рН=7,6, состоящую из поликарбоксилатного полимера на основе метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,540 г/см³, значением водородного показателя рН=6,4; редиспергируемого порошка на основе сополимера бутилакрилата и стирола с насыпной плотностью D=0,500 г/см³, значением водородного показателя рН=8,0, при следующем соотношении компонентов добавки, мас. %:

указанный поликарбоксилатный полимер 4,76-5,46 указанный редиспергируемый порошок 94,54-95,24,

дополнительно содержит микрокальцит с размером частиц 100 мкм, глиноземистый цемент, тонкомолотый доменный шлак с величиной удельной поверхности S_уд=500 м²/кг и формиат кальция при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:

портландцемент 37,0-39,0 указанный песок 27,64-28,14 указанная комплексная химическая добавка 2,60-2,68 указанный микрокальцит 6,52-6,72 глиноземистый цемент 3,30-3,36 указанный шлак 4,96-5,04 формиат кальция 1,05-1,09 вода 14,93-15,97

Новым по сравнению с известной сырьевой смесью является сочетание известных компонентов портландцемента с указанным песком, указанной комплексной химической добавкой, состоящей из смеси поликарбоксилатного полимера и редиспергируемого порошка на основе сополимера бутилакрилата и стирола; с указанным микрокальцитом, глиноземистым цементом, тонкомолотым доменным шлаком и формиатом кальция.

Использование кварцевого песка повышает связность структуры, исключая ее расслаиваемость в результате высокой однородности физических и химических свойств песка, угловатые и шероховатые зерна песка обеспечивают высокую адгезию между компонентами защитного покрытия.

Использование тонкомолотого доменного шлака в сочетании с глиноземистым цементом и формиатом кальция обеспечивает образование прочных, повышенной твердости, кальций-магниевых гидросиликатов, кристаллизующихся в виде волокон и, как следствие, оказывающих положительное влияние на повышение прочности и в большей степени на повышение прочности на растяжение при изгибе.

Микрокальцит в присутствии формиата кальция повышает реакционную активность и вступает в реакции синтеза с портландцементом, Са(ОН)г, образующимся при гидратации цемента, в результате образуется основной гидрокарбонат кальция 2СаСО₃⋅Са(ОН)₂⋅nH₂O, который является труднорастворимым, прочным соединением, повышая устойчивость защитного покрытия относительно внешнего негативного воздействия.

Комплексная химическая добавка обеспечивает создание высокоподвижного, эластичного прочного, повышенной твердости защитного покрытия, обладающего улучшенной адгезионной прочностью к проблемным поверхностям. В результате использованных тонкодисперсных наполнителей, таких как микрокальцит и доменный металлургический шлак, и их реакционной активности, и образования повышенного количества новых гидратных фаз формируется не только прочная, но и высокоплотная эластичная структура защитного покрытия, обладающая повышенной водонепроницаемостью. На дату подачи заявки, по мнению заявителя и авторов заявки, сырьевая смесь для защитного покрытия неизвестна и данное техническое решение обладает «мировой новизной».

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, обеспечивает повышенную адгезионную прочность к защищаемым бетонным основаниям, повышение прочности на растяжение при изгибе и повышение водонепроницаемости защитного покрытия по сравнению с прототипом.

Новым является новое сочетание известных компонентов, используемых при производстве сырьевой смеси для защитного покрытия бетонной поверхности и их новое количественное соотношение, что позволяет получить указанный технический результат.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано при производстве сырьевой смеси для эффективной защиты бетонной поверхности, обеспечивая повышенную гидратационную активность компонентов сырьевой смеси с образованием повышенного количества новых гидратных фаз, что обеспечивает хорошее сцепление с бетонным основанием и формирует плотную и прочную структуру защитного покрытия, присутствие в составе сырьевой смеси комплексной химической добавки, состоящей из поликарбоксилатного полимера и редиспергируемого порошка на основе сополимера бутилакрилата и стирола, придают особую эластичность и трещиностойкость защитному покрытию, следствием чего является повышенная адгезионная прочность к бетонному основанию, повышенная прочность на растяжение при изгибе и повышенная водонепроницаемость защитного покрытия.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано при производстве сырьевой смеси для изготовления защитного покрытия бетонной поверхности, компоненты которого увеличивают гидратационную активность всех компонентов сырьевой смеси, что обеспечивает повышение прочности сцепления или адгезионной прочности защитного покрытия с бетонным основанием, образование повышенного количества новых прочных гидратных фаз, кристаллизирующихся в виде волокон, обеспечивает повышение прочности на растяжение при изгибе, использование комплексной химической добавки обеспечивает создание эластичного прочного, повышенной водонепроницаемости защитного покрытия.

Осуществимость изобретения подтверждается примером конкретного выполнения.

Пример конкретного выполнения.

1. Приготовление комплексной химической добавки с насыпной плотностью D=0,510 г/см³, значением водородного показателя рН=7,6

1.1. Дозируют поликарбоксилатный полимер на основе метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,540 г/см³, значением водородного показателя рН=6,4.

1.2. Дозируют редиспергируемый порошок на основе сополимера бутилакрилата и стирола с насыпной плотностью D=0,500 г/см³, значением водородного показателя рН=8,0.

1.3. Отдозированные компоненты по п. 1.1-1.2 транспортируют в лопастной смеситель, где производится перешивание материалов в течение 15 мин до получения однородного состава и после этого осуществляют контроль насыпной плотности и значения водородного показателя рН, готовую к употреблению добавку транспортируют в накопительную емкость.

2. Приготовление сырьевой смеси для защитного покрытия:

2.1. Дозируют портландцемент ПЦ 500 Д0;

2.2. Дозируют кварцевый песок фракции 0,16-0,3 мм с насыпной плотностью D=2,7 г/см³;

2.3. Дозируют комплексную химическую добавку с насыпной плотностью D=0,510 г/см³, значением водородного показателя рН=7,6, приготовленную по п. 1.3.;

2.4. Дозируют микрокальцит с размером частиц 100 мкм;

2.5. Дозируют глиноземистый цемент;

2.6. Дозируют тонкомолотый доменный шлак с величиной удельной поверхности S_уд=500 м²/кг;

2.7. Дозируют формиат кальция;

2.8. Дозируют воду;

2.9. Все компоненты, отдозированные по пп. 2.1-2.8 транспортируют в шнековый смеситель периодического действия, где производят перемешивание материалов до получения однородной сырьевой смеси, которую используют для изготовления защитного покрытия для эксплуатируемых бетонных конструкций.

Из приготовленной сырьевой смеси изготавливают образцы-призмы размером 100×100×400 мм для определения прочности на растяжение при изгибе. Изготовленные образцы хранились в нормальных условиях (t=20±2°C, влажность, W≥95%) в течение 28 суток и после этого определялась прочность на растяжение при изгибе по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».

Определение адгезионной прочности защитного покрытия к бетонному основанию производилось по ГОСТ 31356-2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытания».

Для оценки водонепроницаемости защитного покрытия изготавливались образцы-цилиндры диаметром 150 мм и высотой 150 мм в количестве 6 штук, которые твердели в течение 28 суток в нормальных условиях (t=20±2°C, влажность, W≥95%) и после этого определяют водонепроницаемость по ГОСТ 12730.5-2018 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости».

Составы сырьевой смеси для защитного покрытия представлены в таблице 1 и результаты испытаний защитного покрытия и его эффективность действия по исследуемым параметрам представлены в таблице 2, которые показали, что водонепроницаемость защитного покрытия увеличивается в 3 раза относительно показателя водонепроницаемости защитного покрытия по прототипу, адгезионная прочность защитного покрытия по изобретению повышается на 57% относительно прототипа и прочность на растяжение при изгибе повышается на 62% относительно показателя прочности защитного покрытия по прототипу.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для ремонта, восстановления и последующей защиты бетонных и железобетонных конструкций в промышленном и гражданском строительстве. Технический результат - повышение адгезионной прочности защитного покрытия к бетонному основанию, повышение водонепроницаемости защитного покрытия и повышение прочности на растяжение при изгибе защитного покрытия. Сырьевая смесь для защитного покрытия содержит, мас.%: портландцемент 37,0-39,0; песок 27,64-28,14; комплексную добавку 2,60-2,68; микрокальцит с размером частиц 100 мкм 6,52-6,72; глиноземистый цемент 3,30-3,36; доменный шлак с удельной поверхностью S_уд=500 м²/кг 4,96-5,04; формиат кальция 1,05-1,09; воду 14,93-15,97. В качестве песка используют кварцевый песок фракции 0,16-0,30 мм с насыпной плотностью D=2,7 г/см³, прочностью на сжатие = 260 МПа, твердостью по шкале Мооса = 7. В качестве комплексной добавки используют сухую комплексную химическую добавку с насыпной плотностью D=0,510, значением водородного показателя рН=7,6, состоящую из поликарбоксилатного полимера на основе метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,540 г/см³, значением водородного показателя рН=6,4; редиспергируемого порошка на основе сополимера бутилакрилата и стирола с насыпной плотностью D=0,500 г/см³, значением водородного показателя рН=8,0, при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%: указанный поликарбоксилатный полимер 4,76-5,46; указанный редиспергируемый порошок 94,54-95,24. 2 табл.

Сырьевая смесь для защитного покрытия, содержащая портландцемент, песок, комплексную добавку и воду, отличающаяся тем, что содержит в качестве песка кварцевый песок фракции 0,16-0,30 мм с насыпной плотностью D=2,7 г/см³, прочностью на сжатие = 260 МПа, твердостью по шкале Мооса = 7; в качестве комплексной добавки содержит сухую комплексную химическую добавку с насыпной плотностью D=0,510, значением водородного показателя рН=7,6, состоящую из поликарбоксилатного полимера на основе метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,540 г/см³, значением водородного показателя рН=6,4; редиспергируемого порошка на основе сополимера бутилакрилата и стирола с насыпной плотностью D=0,500 г/см³, значением водородного показателя рН=8,0, при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%:

указанный поликарбоксилатный полимер 4,76-5,46 указанный редиспергируемый порошок 94,54-95,24,

и дополнительно содержит микрокальцит с размером частиц 100 мкм, глиноземистый цемент, тонкомолотый доменный шлак с величиной удельной поверхности S_yд=500 м²/кг, формиат кальция, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

портландцемент 37,0-39,0 указанный песок 27,64-28,14 указанная комплексная химическая добавка 2,60-2,68 указанный микрокальцит 6,52-6,72 глиноземистый цемент 3,30-3,36 указанный шлак 4,96-5,04 формиат кальция 1,05-1,09 вода 14,93-15,97