Сырьевая смесь для защитного покрытия Российский патент 2024 года по МПК C04B41/65 C04B28/04 C04B18/14 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для проведения ремонта бетонных и железобетонных конструкций.

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, 15.08.1994).

Недостатком данного технического решения является повышенная водопроницаемость защитного покрытия, недостаточная прочность сцепления защитного покрытия с основанием и недостаточное повышение прочности защищаемого бетонного основания.

Известна сырьевая смесь, используемая для защитного покрытия бетонной поверхности, состоящая из следующих компонентов, мас. %: цемент - 23,00-28,81; песок - 59,00-64,00; глина монтмориллонитовая с S_yд≥150 м²/кг - 0,69-0,83; микрокремнезем с S_yд=2000 м²/кг - 1,16-1,30; добавка ЦМИД-4 - 0,19-0,22; 20% раствор золя ортокремниевой кислоты с рН=3-4 - 0,14-0,17; вода - 10,01-10,48. (RU №2305671, С04В 41/65, 10.09.2007).

Недостатком данного технического решения является повышенная водопроницаемость защитного покрытия, недостаточная прочность сцепления защитного покрытия с основанием и недостаточное повышение прочности защищаемого бетонного основания.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой сырьевой смеси, выбранной за прототип, является сырьевая смесь, используемая для защитного покрытия, состоящая из следующих компонентов, мас. %: портландцемента - 30,3-32,3; заполнителя, представленного песком с максимальным размером фракции 0,63 мм в количестве - 40,4-40,9; тонкомолотого доломитизированного известняка с удельной поверхностью частиц 200 м²/кг в количестве - 8,1-8,6; комплексной добавки - 3,2-3,7 и воды - 16,0-16,5. Комплексная добавка состоит из следующих компонентов, мас. %: микрокремнезема S_yд≥2000 м²/кг - 47-49; глиноземистого цемента - 24,5-25,0; гипса CaSO₄⋅2H₂O - 9,8-10,2; пластификатора С-3 - 3,7-4,0; золя кремниевой кислоты H₄SiO₄ с плотностью ρ=1,014 г/см³ и рН=3,5 - 3,0-3,4; бентонитовой глины с S_yд=500 м²/кг - 10,0-10,4 (RU №2396235, С04 В 41/63, 10.08.2010).

Недостатком данного технического решения является повышенная водопроницаемость защитного покрытия, недостаточная прочность сцепления защитного покрытия с основанием и недостаточное повышение прочности защищаемого бетонного основания.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сырьевой смеси для защитного покрытия, обладающего повышенной водонепроницаемостью; повышенной адгезионной прочностью с бетонным основанием и повышением прочности бетонного основания.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для защитного покрытия содержит портландцемент, песок, комплексную добавку и воду, отличается тем, что в качестве портландцемента содержит быстротвердеющий портландцемент; в качестве песка - содержит песок двух фракций: фракции 0,16-0,315 мм и фракции 0,63-2,5 мм; комплексная добавка представлена водным раствором с плотностью ρ=1,041 г/см³, состоящим из водного раствора поликарбоксилатного полимера на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,034 г/см³ и значением рН=6,5, водного раствора золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см³ и значением рН=4,0, в состав которого входят нанодисперсии диоксида кремния SiO₂, водного раствора электролита нитрата калия KNO₃ с плотностью ρ=1,035 г/см³ и значением рН=7,2, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

указанный поликарбоксилатный полимер 38,1-39,4 указанный золь кремниевой кислоты 28,0-28,6 указанный электролит нитрата калия 32,6-33,3

при этом сырьевая смесь дополнительно содержит высокодисперсную натриевую оентонитовую глину, основным минералом которой является монтмориллонит Al₂O₃⋅4SiO₂⋅nH₂O, обладающий свойствами природных наноразмерных частиц, содержание которого составляет более 85%; а также тонкомолотый доменный шлак металлургического производства с величиной удельной поверхности S_yд=500 м²/кг, основной фазой которого являются кальций-магниевые алюмосиликаты 2CaO⋅Al₂O₃⋅SiO₂; 2CaO⋅MgO⋅2SiO₂; при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:

указанный портландцемент 35,0-37,0 песок фракции 0,16-0,315 мм 8,0-8,7 песок фракции 0,63-2,5 мм 34,0-34,3 указанная бентонитовая глина 0,6-0,7 указанный тонкомолотый доменный шлак 6,0-6,3 указанная комплексная добавка 3,4-3,5 вода 11,0-11,5

Используемая комплексная добавка обладает повышенным суперпластифицирующим и повышенным реакционно-активными эффектами действия.

Быстротвердеющий портландцемент обладает повышенной гидратационной активностью в раннем возрасте, что сопровождается выделением большого количества тепла, которое оказывает положительное влияние на гидратационную активность шлака, обеспечивая образование повышенного количества новых гидратных фаз, которые оказывают положительное влияние на повышение показателей прочности и плотности формирующейся структуры защитного покрытия, и как следствие, оказывают положительное влияние на повышение его водонепроницаемости. Используемая бентонитовая глина, основной минерал которой монтмориллонит, обладающий свойствами природных наноразмерных частиц, отличается сформированной поверхностью, которая характеризуется повышенной поверхностной энергией и, как следствие, повышенной подвижностью и способностью проникать в поры бетонного основания, вовлекая за собой частицы растворной смеси, таким образом, повышая монолитность защитного покрытия с основанием и, как следствие, повышая прочность сцепления защитного покрытия с основанием, кроме этого, бентонитовая глина характеризуется способностью к разбуханию, увеличению в объеме более, чем в 10 раз, и при этом, особенно, при использовании натриевой бентонитовой глины формируется мелкопоровая структура покрытия, что способствует уменьшению его проницаемости и повышению водонепроницаемости защитного покрытия в целом.

Присутствие в комплексной добавке высокоподвижных нанодисперсий диоксида кремния SiO₂, а также электролита нитрата калия KNO₃, ионы которого, представленные катионом калия K⁺ и нитрат анионом в соответствии с работами физико-химика П.И. Медведева, отличаются высокой подвижностью и способностью проникать в поры основания, вовлекая за собой и частицы из растворной смеси защитного покрытия, также повышая монолитность покрытия-основание и, как следствие, повышая прочность сцепления защитного покрытия с основанием.

Проникающие вглубь бетонного основания высокоактивные нанодисперсий диоксида кремния SiO₂, катионы калия K⁺, нитрат анионы нанодисперсий природных монтмориллонитовых минералов, вовлекающие за собой частицы растворной смеси оказывают реакционно-активное действие на частицы цемента, вовлекая их в гидратационные процессы, которые находятся в порах основания и не вступившие в реакции гидратации к данному моменту, таким образом, повышая прочность основания. Положительное влияние на повышение прочности основания оказывают и частицы растворной смеси из защитного покрытия, которые проникают в основание с высокоподвижными частицами.

Все вышесказанное, оказывает положительное влияние на создание высокоэффективной сырьевой смеси, используемой для проведения ремонтно-восстановительных работ бетонных и железобетонных конструкций, которая обеспечивает формирование повышенной прочности сцепления с основанием, повышенной водонепроницаемости и значительное повышение прочности на сжатие основания.

По мнению заявителя и авторов заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для изготовления защитного покрытия бетонных и железобетонных конструкций в промышленном и гражданском строительстве.

Пример конкретного выполнения.

Готовят сырьевую смесь следующим образом:

1. Приготовление комплексной добавки с плотностью ρ-1,041 г/см³.

1.1. Дозируют водный раствор поликарбоксилатного полимера на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,034 г/см³ и значением рН=6,5.

1.2. Дозируют водный раствор золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см³ и значением рН=4,0, в состав которого входят нанодисперсии диоксида кремния SiO₂.

1.3. Дозируют водный раствор электролита нитрата калия KNO₃ с плотностью ρ=1,035 г/см³ и значением рН=7,2.

1.4. Компоненты, отдозированные по п. 1.1.-1.3. транспортируют в лопастную мешалку, в которой все компоненты тщательно перемешивают до получения однородного раствора с плотностью ρ=1,041 г/см³; готовый раствор комплексной добавки транспортируют в накопительную емкость.

2. Приготовление сырьевой смеси для защитного покрытия.

2.1. Дозируют быстротвердеющий портландцемент.

2.2. Дозируют песок фракции 0,16-0,315 мм.

2.3. Дозируют песок фракции 0,63-2,5 мм.

2.4. Дозируют высокодисперсную натриевую бентонитовую глину, которая более, чем на 85% состоит из природных нанодисперсий монтмориллонита Al₂O₃⋅4SiO₂⋅nH₂O.

2.5. Дозируют тонкомолотый доменный шлак металлургического производства с величиной удельной поверхности S_yд=500 м²/кг, основной фазой которого является кальций-магниевые алюмосиликаты 2CaO⋅Al₂O₃⋅SiO₂; 2CaO⋅MgO⋅2SiO₂.

2.6. Дозируют воду.

2.7. Дозируют комплексную добавку, приготовленную по п. 1.4.

2.8. Отдозированную по п. 2.7. комплексную добавку транспортируют в отдозированную по п. 2.6. воду.

2.9. Все компоненты, отдозированные по п. 2.1-2.8. транспортируют в бетонный смеситель любой модификации, используемый на строительном объекте, в котором осуществляют тщательное перемешивание всех компонентов сырьевой смеси до получения однородной, подвижной растворной смеси, которую используют для ремонта и восстановления бетонных, железобетонных конструкций и наносят на поверхность защищаемого основания при помощи торкрет-аппарата и параллельно отбирают пробу сырьевой растворной смеси, из которой изготавливают образцы-цилиндры высотой h=15 см и диаметром 15 см для определения водонепроницаемости по ГОСТ 12730.5-2018 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости».

Адгезионная прочность или прочность сцепления защитного покрытия на основе разработанной сырьевой смеси с бетонной поверхностью определяли по ГОСТ 31356-2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний».

Повышение прочности бетонного основания определяли на образцах-кубах размером 100,0×100,0×100,0 мм, верхнюю поверхность которых обрабатывали растворной смесью на основе разработанного состава толщиной 20 мм. После изготовления все образцы хранятся в камере нормального твердения (t=20±2°C, влажность W≥95%).

Прочность на сжатие бетонных образцов определяли по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».

Составы сырьевой смеси для защитного покрытия, используемого для ремонта и восстановления бетонных, железобетонных конструкций, представлены в таблице 1; результаты испытаний и полученные исследуемые показатели представлены в таблице 2, которые показали, что водонепроницаемость защитного покрытия по изобретению увеличивается в 2,5 раза, что подтверждает понижение проницаемости защитного покрытия на основе разработанной сырьевой смеси относительно прототипа. Адгезионная прочность или прочность сцепления защитного покрытия с основанием повышается в 2,1 раза относительно прототипа, составляет R_адг.=2,9 МПа в возрасте 28 суток. Прочность на сжатие бетонного основания, обработанного защитным покрытием из разработанной сырьевой смеси, повысилась на 32% относительно первоначальной прочности бетона и повысилась на 17% относительно прототипа.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для проведения ремонта бетонных или железобетонных конструкций. Сырьевая смесь для защитного покрытия получена из смеси, включающей, мас. %: быстротвердеющий портландцемент - 35,0-37,0; песок фракции 0,16-0,315 мм - 8,0-8,7; песок фракции 0,63-2,5 мм - 34,0-34,3; высокодисперсную натриевую бентонитовую глину, содержащую 85% основного минерала монтмориллонита Al₂O₃⋅4SiO₂⋅nH₂O - 0,6-0,7; доменный металлургический шлак с удельной поверхностью S_уд=500 м²/кг - 6,0-6,3; комплексную добавку - 3,4-3,5, воду - 11,0-11,5. Указанная комплексная добавка является водным раствором с плотностью ρ=1,041 г/см³ и состоит из следующих компонентов, мас.%: водный раствор поликарбоксилатного полимера на основе эфира аллила и ангидрида малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,034 г/см³ и значением рН=6,5 - 38,1-39,4; водный раствор золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см³ и значением рН=4,0, в состав которого входят нанодисперсии диоксида кремния SiO₂ - 28,0-28,6; водный раствор электролита нитрата калия KNO₃ с плотностью ρ=1,035 г/см³ и значением рН=7,2 - 32,6-33,3. Технический результат - повышение прочности сцепления защитного покрытия с поверхностью бетонного основания; повышение водонепроницаемости защитного покрытия и повышение прочности на сжатие основания. 2 табл., 1 пр.

Сырьевая смесь для защитного покрытия, полученная из смеси, включающей портландцемент, песок, комплексную добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве портландцемента содержит быстротвердеющий портландцемент; в качестве песка содержит песок двух фракций: фракции 0,16-0,315 мм и фракции 0,63-2,5 мм; в качестве комплексной добавки содержит водный раствор с плотностью ρ=1,041 г/см³, состоящий из водного раствора поликарбоксилатного полимера на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,034 г/см³ и значением рН=6,5, водного раствора золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см³ и значением рН=4,0, в состав которого входят нанодисперсии диоксида кремния SiO₂; водного раствора электролита нитрата калия KNO₃ с плотностью ρ=1,035 г/см³ и значением рН=7,2, при следующем соотношении компонентов комплексной добавки, мас. %:

указанный поликарбоксилатный полимер38,1-39,4 указанный поликарбоксилатный полимер38,1-39,4 указанный золь кремниевой кислоты28,0-28,6 указанный золь кремниевой кислоты28,0-28,6 указанный электролит нитрата калия32,6-33,3, указанный электролит нитрата калия32,6-33,3,

при этом сырьевая смесь дополнительно содержит высокодисперсную натриевую бентонитовую глину, основным минералом которой является монтмориллонит Al₂O₃⋅4SiO₂⋅nH₂O, обладающий свойствами природных наноразмерных частиц, содержание которого составляет более 85%; а также тонкомолотый доменный шлак металлургического производства с величиной удельной поверхности S_уд=500 м²/кг, основной фазой которого являются кальций-магниевые алюмосиликаты 2CaO⋅Al₂O₃⋅SiO₂; 2СаО⋅MgO⋅2SiO₂, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:

указанный портландцемент35,0-37,0 указанный портландцемент35,0-37,0 песок фракции 0,16-0,315 мм8,0-8,7 песок фракции 0,16-0,315 мм8,0-8,7 песок фракции 0,63-2,5 мм34,0-34,3 песок фракции 0,63-2,5 мм34,0-34,3 указанная бентонитовая глина0,6-0,7 указанная бентонитовая глина0,6-0,7 указанный тонкомолотый доменный шлак6,0-6,3 указанный тонкомолотый доменный шлак6,0-6,3 указанная комплексная добавка3,4-3,5 указанная комплексная добавка3,4-3,5 вода 11,0-11,5