СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2024 года по МПК C04B28/04 

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к производству сухих строительных смесей и может найти применение при приготовлении строительных растворов и мелкозернистых бетонов для реставрационных и ремонтных работ.

Известна реставрационная сухая смесь (RU 2627333, кл. С04В 28/20, С04В 38/02, С04В 111/72, опубл. 07.08.2017), содержащая известковое вяжущее, в качестве наполнителя кварцевый песок фракции 0,1-2,5 мм, в качестве пластифицирующей добавки пластификатор С-3 сухой, в качестве водоудерживающей добавки крахмал картофельный, в качестве активной минеральной добавки метакаолин, в качестве воздухововлекающей добавки порообразователь Ufapore TLA, в качестве фибры полипропиленовое волокно длиной 6 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %: известковое вяжущее - 16-20, кварцевый песок фракции - 0,1-2,5 мм: 75,55-81,78, пластификатор С-3 сухой - 0,1-0,2, крахмал картофельный - 0,1-0,2, метакаолин - 2-4, порообразователь Ufapore TLA - 0,01-0,02, фибра полипропиленовая длиной 6 мм - 0,01-0,03, при этом известковое вяжущее получено путем совместного измельчения в дезинтеграторе извести-пушонки и доломитовой муки в соотношении 1:1 до размера частиц 10-30 мкм.

Недостатком известного решения является необходимость совместного измельчения в дезинтеграторе извести-пушонки и доломитовой муки в соотношении 1:1 до размера частиц 10-30 мкм, повышающего трудоемкость изготовления сухой смеси, а также наличие в составе добавки порообразователя Ufapore TLA, что приводит к удорожанию производства реставрационной сухой смеси.

Известна сухая штукатурная смесь (RU 2237034, кл. С04В 28/14, опубл. 27.09.2004), включающая гипс, известь, замедлитель, эфироцеллюлозу, перлит и редисперсный латексный порошок при следующем соотношении компонентов, мас. %: гипс - 96-97,3, известь - 0,85-1,4, замедлитель - 0,045-0,08, эфироцеллюлоза - 0,12-0,145, перлит 1,7-2,35, редисперсный латексный порошок - 0,014-0,02.

Указанный состав относится к сухим смесям на основе строительного гипса, который является воздушным вяжущим веществом, обладает малой водостойкостью и не может рассматриваться в качестве вяжущего для реставрационных кладочных и штукатурных растворов.

Известна штукатурная сухая смесь для декоративной отделки фасадов зданий (RU 2470891, кл. С04В 28/04, С04В 41/65, С04В 111/20, С04В 111/27, опубл. 27.12.2012), включающая кварцевый песок, портландцемент белый М 400 и отход асфальтобетонного завода - карбонатно-кремнеземистую пыль, содержащую соединения, возможные колебания которых находятся в пределах (%): СаСО₃ - 55-60, MgCO₃ - 22-25, SiO₂ - 10-13 при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент белый М 400 - 28-37, карбонатно-кремнеземистая пыль - 10-15, кварцевый песок - 48-62.

К недостаткам данного материала можно отнести невысокие прочностные характеристики готовой штукатурки, приводящие к снижению ее трещиностойкости и отсутствие возможности контроля возможных колебаний компонентов карбонатно-кремнеземистую пыль.

Известен состав сухой строительной смеси (RU №2182137, кл. С04 В28/02, С04 В 111/20, опубл. 10.05.2002), содержащий цемент, песок, добавку пластификатор, последний представляет собой механоактивированный измельчением при ускорении от 10 до 20 g суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент - 19,99 - 39,80, песок - 59,50-2,92, указанный суперпластификатор - 0,79-0,09.

Недостатком вышеперечисленных технических решений являются невысокие физико-механические показатели смесей, а также трудность получения и контроля указанных величин ускорений.

Сухая строительная смесь (RU 2520652, кл. С04В 28/04, опубл. 27.06.2014), включающая портландцемент, заполнитель и пластифицирующую добавку. При этом в качестве заполнителя в ней использован кварцевый песок с модулем крупности, равным 0,95-1,05, а в качестве пластифицирующей добавки использован железистый гидратный кек - отход цветной металлургии, измельченный до прохождения через сито с отверстиями 0,2 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: портландцемент - 0,75-1, указанный кварцевый песок - 2,9-3,0, указанный железистый гидратный кек 0,3-0,55.

Недостатком известного решения является необходимость предварительно измельчать и размалывать в шаровой мельнице сухой кек, поставляемый в виде мелкозернистого материала, что увеличивает трудоемкость производства сухой смеси и ее стоимость.

Наиболее близким техническим решением является сухая строительная смесь (RU 2577047, кл. С04В 28/04, С04В 111/20, опубл. 10.03.2016), включающая портландцемент, песок и метилцеллюлозу. При этом используют песок с модулем крупности 1,43 при максимальном размере 1,25 мм или с модулем крупности 2,41 при максимальном размере 2,5 мм при следующем соотношении компонентов:

Песок: Портландцемент по массе - 9-11

Метилцеллюлоза, % от массы Песка+Портландцемента - 0,03-0,06.

Недостатками известного решения являются малые физико-механических показатели сухой строительной смеси, а именно, прочностные характеристики затвердевшего раствора в возрасте 28 суток (марка по прочности - не выше М25), а также использование в составе дорогостоящей метилцеллюлозы.

Проблемой изобретения является разработка сухой строительной смеси с высокими физико-химическими свойствами для реставрационных и ремонтных работ.

Техническим результатом является повышение физико-механических показателей сухой строительной смеси за счет пластифицирующего эффекта поливинилового спирта, а также за счет применения методологии «сродства структур» и использования силикатной пыли для увеличения адгезии, полученного ремонтного или реставрационного раствора к реставрируемой (ремонтируемой) поверхности конструкции.

Поставленная проблема и технический результат достигаются тем, что сухая строительная смесь включает портландцемент и песок. Согласно изобретению смесь дополнительно содержит поливиниловый спирт марки ГФ и отход производства силикатного кирпича в виде силикатной пыли при следующем соотношении компонентов, мас.%

Портландцемент 18,7-19,1 Песок 76,1-77,9 Спирт поливиниловый марки ГФ 1,5-2,2 Силикатная пыль 1,5-2,9

Введение в состав сухой строительной смеси портландцемента менее 18,7 мас.% и песка более 77,9 мас.% не позволяет получить материал с необходимыми физико-химическими свойствами, содержание портландцемента более 19,1 мас.% и песка менее 76,1 мас.% приводит к удорожанию сухой строительной смеси, обусловленное перерасходом дорогостоящего компонента - портландцемента.

Введение поливинилового спирта в состав сухой строительной смеси в указанном количестве позволяет получить наибольший пластифицирующий эффект растворной смеси, а также максимальные прочность и адгезию раствора. При содержании поливинилового спирта менее 1,5 мас.% пластификация растворной смеси недостаточна, а прирост указанных физико-механических свойств раствора крайне мал. При концентрации поливинилового спирта более 2,2 мас.% в составе сухой строительной смеси пластифицирующий эффект продолжает увеличиваться, однако прочность раствора и адгезия раствора, а также плотность растворной смеси начинают снижаться, что объясняется некоторым воздухововлечением растворной смеси.

Существенное влияние небольших количеств поливинилового спирта на свойства цементно-песчаного раствора объясняется характером расположения полимера в матрице портландцемента. Спирт образует упругие прослойки между кристаллическими новообразованиями минерального вяжущего, адсорбируется на поверхности частиц заполнителя и благодаря высоким адгезионным свойствам повышает прочность и деформативность материала. Часть поливинилового спирта закрывает поры, снижая водопоглощение раствора, повышая его морозостойкость и водонепроницаемость. Известно, что прочность на разрыв полимерных пленок и их сцепление с различными основаниями значительно превышает эти показатели для отвердевшего цемента. Таким образом, жесткий пространственный каркас из гидратированного цемента укрепляется в наиболее ослабленных местах (поры, микротрещины) полимером.

Введение силикатной пыли в состав сухой строительной смеси в указанном количестве позволяет получить наибольший пластифицирующий эффект растворной смеси, максимальные прочность и адгезию раствора. При содержании силикатной пыли менее 1,5 мас.% пластификация растворной смеси недостаточна, а прирост указанных физико-механических свойств раствора крайне мал. При концентрации силикатной пыли более 2,9 мас.% в составе сухой строительной смеси прочность раствора и адгезия раствора, а также плотность растворной смеси начинают снижаться, что объясняется некоторым увеличение водопотребности растворной смеси

При введении силикатной пыли ее компоненты, выступая как микронаполнитель, образуют микрокаркас и создают микробетонную структуру материала. Кроме того, активные компоненты силикатной пыли могут служить центрами кристаллизации, создавая условия для «зонирования» новообразований при их кристаллизации. В результате этого достигается соответствующая модификация структуры.

Данная сухая строительная смесь для реставрационных и ремонтных работ содержит силикатную пыль. Производство силикатного кирпича сопровождается выделением большого количества пыли. Основными источниками пыления являются шаровые мельницы и ленточные конвейеры загрузки бункеров мельниц. В соответствие с требованиями техники безопасности подобные участки производственного цикла оборудованы аспирационными системами. Отсасываемая пыль подается на очистные установки, где и производится ее отделение из запыленного воздуха. Накапливающиеся объемы тонкодисперсного материала представляют серьезную проблему для производства, поскольку предприятия в большинстве своем не имеют ни лишних площадей для их размещения, ни возможности для их утилизации. Учитывая ужесточение требований к защите атмосферы от вредных выбросов, задача по вовлечению пыли в промышленное производство приобретает свою актуальность.

Указанная силикатная пыль содержит портландит Са(ОН)₂, кварц SiO₂, оксид кальция СаО, кальцит СаСО₃ и альбит Na[AlSi₃O₈]. Очевидно, СаСО₃, SiO₂ и Na[AlSi₃O₈]. Указанные компоненты представляют собой продукты дробления исходных карбонатных пород. Кальцитовые тонкодисперсные частицы образовываются в процессе подготовки минерального сырья к термической обработке. Кварц и альбит, присутствовавшие в виде механической примеси в породах, при дроблении кусков высвобождаются и с потоком воздуха всасываются в аспирационную систему. Оксид кальция является продуктом обжига известняков. Са(ОН)₂ является продуктом гидратации оксида кальция. Именно он определяет гидравлическую активность пылеватого материала, собранного на пылеочистных сооружениях.

В составе силикатной пыли преобладает портландит (40%), кварц (30%) и кальцит (20%). В меньших количествах присутствуют альбит (5%) и СаО (5%).

Таким образом, взаимное влияние минерального вяжущего (портландцемента), минерального наполнителя (силикатная пыль) и полимерной добавки (поливиниловый спирт) приводит к образованию нового композиционного полимерцементного материала. При этом силикатная пыль является важным структурообразующим компонентом для обеспечения процессов конденсации и полимеризации макромолекул полимера (поливинилового спирта) на поверхности частиц с соответствующим переходом в псевдотвердое или твердофазное состояние в контактной зоне.

Для приготовления сухой строительной смеси для реставрационных и ремонтных работ дозируют в смеситель песок, портландцемент, силикатную пыль, спирт поливиниловый и далее перемешивают в смесителе на протяжении 5-7 минут. Полученную сырьевую смесь фасуют, доставляют непосредственно на объект, затворяют водой и перемешивают в лопастной мешалке или миксером в течение 3 минут. Количество воды затворения определяют исходя из достижения подвижности растворной смеси по глубине погружения эталонного конуса по ГОСТ 5802 от 1 до 4 см. Полученную растворную смесь используют для ремонта или реставрации поверхностей конструкций.

Результаты испытания образцов-кубов, изготовленных по стандартной методике ГОСТ 5802, при равной подвижности растворной смеси (глубина погружения конуса 4 см) в возрасте 28 суток, приведены в таблице 1.

Таким образом, предлагаемая сухая строительная смесь обладает высокими физико-механическими показателями за счет пластифицирующего эффекта поливинилового спирта, а также за счет применения методологии «сродства структур» и использования силикатной пыли для увеличения адгезии, полученного ремонтного или реставрационного раствора к реставрируемой (ремонтируемой) поверхности конструкции

Лабораторные испытания проведены в лаборатории кафедры производства строительных изделий и конструкций Тверского государственного технического университета.

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно, к производству сухих строительных смесей и может найти применение при приготовлении строительных растворов и мелкозернистых бетонов для реставрационных и ремонтных работ. Сухая строительная смесь включает портландцемент и песок, и дополнительно содержит поливиниловый спирт марки ГФ и отход производства силикатного кирпича в виде силикатной пыли при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 18,7-19,1, песок - 76,1-77,9, спирт поливиниловый марки ГФ - 1,5-2,2, силикатная пыль - 1,5-2,9. Техническим результатом является повышение физико-механических показателей сухой строительной смеси за счет пластифицирующего эффекта поливинилового спирта, а также за счет применения методологии «сродства структур» и использования силикатной пыли для увеличения адгезии, полученного ремонтного или реставрационного раствора к реставрируемой (ремонтируемой) поверхности конструкции. 1 табл.

Сухая строительная смесь, включающая портландцемент и песок, отличающаяся тем, что дополнительно содержит поливиниловый спирт марки ГФ и отход производства силикатного кирпича в виде силикатной пыли при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 18,7-19,1 Песок 76,1-77,9 Спирт поливиниловый марки ГФ 1,5-2,2 Силикатная пыль 1,5-2,9