Клеевая композиция для строительных изделий

 

Изобретение относится к области строительного производства и может быть использовано для склеивания, ремонта и отделки при низких положительных и отрицательных температурах из кирпича, грунтоблоков, полистиролбетонных блоков и опалубочных элементов при монтаже стен зданий из легких и особо легких бетонов, включая полистиролбетон, керамзитополистиролбетон, ячеистые бетоны на цементной и шлаковой основе. Технический результат: ускорение твердения при низких положительных и отрицательных температурах при заданной подвижности и жизнеспособности смеси, повышение водостойкости и морозостойкости клеевого соединения. Клеевая композиция для строительных изделий содержит натриевое жидкое стекло, 30-50%-ный водный раствор гидрата окиси натрия, портландцемент, низкокальциевую золу уноса ТЭС, заполнитель, воду и дополнительно противоморозную добавку и гипсовое вяжущее при следующем соотношении компонентов, мас.%: натриевое жидкое стекло 19-23; 30-50%-ный водный раствор гидрата окиси натрия 3-4,6; портландцемент 16-24; низкокальциевая зола уноса ТЭС 29-33; заполнитель 9,5-16; противоморозная добавка 2,8-5; гипсовое вяжущее 0,5-0,7; остальное вода. Противоморозная добавка содержит вещества из группы хлоридов или нитритов, или формиатов натрия или калия, гипсовое вяжущее содержит гипс или фосфогипс. Композиция содержит в качестве заполнителя мелкозернистый кварцевый песок фракции 0,1-0,3 мм или тонкомолотый кварцевый песок и/или керамзитовый песок фракции 0,315-1,25 мм. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано при низких положительных и отрицательных температурах для склеивания, ремонта и отделки конструкций из кирпича, грунтоблоков, подистиролбетонных блоков и опалубочных элементов ПСБЭ типа "Юникон" при монтаже стен "теплых" зданий из легких и особо легких бетонов, включая подистиролбетон, керамзитополистиролбетон, ячеистые бетоны на цементной и шлаковой основе.

Известна полимерсиликатная композиция для строительных изделий, включающая, мас.%: жидкое стекло 10,2-12; кремнефтористый натрий 1,5-2,3; фуриловый спирт 0,42-0,5; фенолформальдегидную смолу 0,18-0,22; кварцевый песок 20-21; кислотостойкий молотый наполнитель 20-21; смесь 2-5 мас.ч. 50%-ного раствора NaCl и 95-98 мас.ч. 50%-ного раствора Na₃РО₄ 0,6-1,48; кислотостойкий щебень - остальное (см. Авт. свид. СССР, 1133243, кл. С 04 В 28/26, Бюллетень 1, 1985).

Известна также клеевая композиция для строительных изделий, включающая, мас. %: портландцемент 10-20; тринатрийфосфат 1-2, молотую силикат-глыбу 10-20; керамзитовый песок 8-39 и жидкое стекло - остальное (см. Авт.свид. СССР, 1102784, кл. С 04 В 28/26, Бюллетень 26, 1984).

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является клеевая композиция для бетонных изделий, включающая, мас. %: щелочно-силикатный компонент с концентрацией 38-55% и силикатным модулем от 2 до 3,22 2-20; гидроксид натрия с концентрацией от 25 до 100% 2-20, золу уноса 15-80; портландцемент до 15; мелкомолотый заполнитель 1-85 и воду (см. Патент РСТ N WO 96/25369, кл. С 04 В 7/00; 7/345; 12/00; 12/04; 14/04; опубл. 22.08.96 г.).

Недостатком известных композиций является медленное твердение при низких (ниже плюс 5^oС) положительных и отсутствие твердения при отрицательных (до минус 20^oС) температурах, пониженные водостойкость и морозостойкость клеевого соединения.

Цель изобретения - ускорение твердения при низких положительных и отрицательных температурах при заданной подвижности и жизнеспособности смеси, повышение водостойкости и морозостойкости клеевого соединения.

Это достигается тем, что: 1. Клеевая композиция для строительных изделий, включающая натриевое жидкое стекло, 30-50%-ный водный раствор гидрата окиси натрия, портландцемент, низкокальциевую золу уноса ТЭС, заполнитель и воду, содержит дополнительно противоморозную добавку и гипсовое вяжущее при следующем соотношении компонентов, мас.%: Натриевое жидкое стекло - 19-23 30-50%-ный водный раствор гидрата окиси натрия - 3-4,6 Портландцемент - 16-24 Низкокальциевая зола уноса ТЭС - 29-33 Заполнитель - 9,5-16 Противоморозная добавка - 2,8-5 Гипсовое вяжущее - 0,5-0,7 Вода - Остальное
2. Клеевая композиция п.1, отличающаяся тем, что противоморозная добавка содержит вещества из группы хлоридоз или нитритов или формиатов натрия или калия, гипсовое вяжущее содержит гипс или фосфогипс.

3. Клеевая композиция по п.2, отличающаяся тем, что она содержит в качестве заполнителя мелкозернистый кварцевый песок фракции 0,1-0,3 мм или тонкомолотый кварцевый песок и/или керамзитовый песок фракции 0,315-1,25 мм.

В качестве жидкого стекла композиция содержит товарное жидкое стекло по ГОСТ 13078-81 плотностью (ρ) 1,36-1,52 кг/дм³ и силикатным модулем (n) от 2,65 до 3,5, или жидкостекольный шлам-отход производства силикатного клея (по Авт.свид. СССР N 1311190, дсп., 1987 г.).

Для замедления схватывания жидкого стекла и доведения до рабочего значения (n=1,6-2,4) его силикатного модуля композиция содержит гидрат окиси натрия (ГОСТ 2263-79) или отход производства на его основе, вводимые в жидкое стекло в виде 30-50%-ного водного раствора. В качестве натриевого жидкого стекла композиция может содержать автоклавное жидкое стекло, получаемое прямым синтезом из кремнесодержащего сырья и щелочи и имеющее силикатный модуль n= 1,9-2,5. Введение в жидкое стекло водного раствора гидрата окиси натрия с концентрацией 30-50 мас. % и плотностью 1,33 (30%) - 1,525 (50%) кг/дм³, близкой к плотности исходного жидкого стекла, позволяет исключить процессы гидролиза или конденсации жидкого стекла, поскольку гранулированный (100%) гидрат окиси натрия приводит к загущению жидкого стекла, а разбавленные растворы NaOH - к развитию гидролиза и выпадению в осадок гидрогеля кремнезема.

В качестве отвердителя композиция содержит портландцемент марки М400 или М500, или шлакопортландцемент (по ГОСТ 13078-81), или портландцемент белый (ГОСТ 965-89). Саморассыпающийся (не требующий помола) феррохромовый шлак, например, Челябинского электрометаллургического комбината по ТУ 23.4.203-91 нельзя применять в качестве отвердителя жидкого стекла из-за резкого снижения его гидравлической активности при отрицательных температурах.

В качестве низкокальциевой золы композиция содержит золу уноса ТЭС (ГОСТ 25818-91) сухого отбора или из гидроотвала, например, Рязанской ГРЭС или ТЭЦ 22 (г. Капотня), а в качестве заполнителя - мелкозернистый (0,1-0,3 мм) по ГОСТ 8736-85, ГОСТ 22551-77 или тонкомолотый (S=100-200 м²/кг) кварцевый песок и/или керамзитовый песок фракции 0,315-1,25 мм. Благодаря отсосу жидкой фазы керамзит дополнительно ускоряет начальное твердение композиции. Размер фракций керамзита лимитируется толщиной клеевого соединения (шва) между склеенными изделиями, которая должна находиться в пределах от 2 до 3 мм. Более мелкие фракции керамзита (менее 0,315 мм) снижают подвижность композиции и не оказывают положительного влияния на снижение теплопроводности клеевого шва.

В качестве противоморозной добавки композиция содержит хлорид натрия (ГОСТ 4233-86) или калия, нитрит натрия (ТУ 38.10274-85) или калия, формиат натрия (ТУ 6-58-350-89) или калия, а в качестве регулятора схватывания цемента - гипс (ГОСТ 4013-82) или фосфогипс, например, Воскресенского химкомбината. С понижением температуры среды (до -20^oС) содержание противоморозной добавки в композиции увеличивают во избежание замерзания жидкой фазы клея. Противоморозную добавку растворяют в расчетном количестве воды и полученный раствор вводят в жидкое стекло. Благодаря коллоидной природе жидкого стекла, добавки противоморозных солей понижают температуру замерзания жидкой фазы клея в значительно большей степени, нежели температуру замерзания водных растворов. Температура замерзания водных растворов хлорида натрия с концентрацией (с) 13,3 мас. % составляет минус 9,4^oС, нитрита натрия с с=14,4 и 21,4% соответственно минус 9,6^o и минус 11,7^oС. Жидкая фаза клея с указанными концентрациями этих добавок в дисперсионной среде коллоида не замерзает при температуре минус 20^oС. Учет этой закономерности позволил в 1,5-2 раза снизить содержание противоморозной добавки в жидкой фазе клеевой композиции, не замерзающей при температурах до минус 20^oС.

Для обеспечения технологичности при приготовлении и применении клеевой композиции она производится и поставляется заказчику в виде комплекта из двух упаковок, содержащих раздельно, каждый в своей упаковке, порошкообразный компонент клея (сухую смесь) и жидкий компонент. Исходя из совместимости исходных продуктов, входящих в клеевую композицию, порошкообразный компонент содержит отвердитель, заполнитель (золу, кварцевый и/или керамзитовый песок) и гипс, а жидкий компонент клея - натриевое жидкое стекло, гидрат окиси натрия и противоморозную добавку.

Порошкообразный компонент клея производят смешением (до гомогенного состояния) в лопастном, например, типа СБ-138 или барабанном смесителе расчетных количеств указанных порошкообразных продуктов, а жидкий компонент - путем смешения в лопастной мешалке расчетных количеств жидкого стекла, водных растворов едкого натра и противоморозной добавки.

Порошкообразный компонент клея расфасовывают в специализированные мягкие контейнеры, например, типа МКР-М, грузоподъемностью 0,8-1 т (ТУ 6-52-0020404688-07-92), в возвратные резиновые контейнеры грузоподъемностью 2 т или в полиэтиленовые или крафт-мешки с помощью упаковочной машины, например, типа МУ-10 (з-д "Цемдекор").

Жидкий компонент клея расфасовывают в металлические бочки, или фляги емкостью от 50 до 200 л, или в пластмассовые банки и канистры вместимостью от 1 до 20 литров.

В качестве товара народного потребления (ТНП) композиция может поставляться по 5-50 кг в одной потребительской комбинированной таре (полиэтиленовые или крафт-мешки или бумажные мешки фирмы "Улан"), содержащей порошкообразный компонент и упакованный в пластмассовую банку или в пакет ЗАО "Полипак" жидкий компонент композиции.

Готовый для применения клей приготавливают непосредственно перед употреблением путем затворения расчетного количества порошкообразного компонента клея жидким компонентом. В жидкий компонент засыпают сухую смесь и перемешивают. Консистенция свежеприготовленного клея, его жизнеспособность и долговечность клеевого соединения изделий при эксплуатации зависят от массового соотношения порошкообразного компонента клея (Т) к жидкому компоненту (Ж), которое должно составлять от Т:Ж=1,7 до Т:Ж=2,0. При Т:Ж менее 1,7 композиция недостаточно водостойка из-за повышенного содержания жидкого стекла. При Т: Ж более 2 композиция трудно перемешивается и имеет низкую конфекционную липкость. Жизнеспособность свежеприготовленного клея при температурах от плюс 5^o до минус 20^oС составляет от 15 до 120 мин, консистенция клея изменяется от жидкой до пастообразной массы. Клей жидкой консистенции наносят на изделия методом разлива, клей пастообразной консистенции - с помощью шпателей, мастерков, лопаток.

Расход композиции при склеивании изделий клеевыми дорожками шириной 5 см и толщиной 2-4 мм составляет от 2 до 3,6 кг/м² склеиваемой поверхности при сплошном клеевом шве - от 5 до 7 кг/м².

Испытания разработанной клеевой композиции проводят на полистиролбетонных образцах с плотностью D400, прочностью на сжатие 1,4 МПа, на изгиб - 1 МПа и на осевое растяжение (Rt) - 0,25 МПа. Перед затворением клея его компоненты (сухую смесь и жидкий компонент) предварительно охлаждают при заданной температуре (до -20^oС). Полистиролбетонные образцы, чашки и шпатели также охлаждают. Склеивание образцов производят при температуре их последующего твердения. Склеенные образцы заданного возраста испытывают на осевое растяжение по ТУ 2513-203-00284807-98 "Композиции минеральные клеевые для изделий из особо легких бетонов системы "Юникон". Перед испытанием образцы, твердевшие на морозе, оттаивают в течение 15 мин при комнатной температуре.

Водостойкость клеевого соединения определяют как отношение предела прочности при растяжении клеевого шва образцов, хранившихся в воде в течение 28 суток, к прочности клеевого шва таких же образцов в эквивалентном возрасте, хранившихся в нормально-сухих (комнатных условиях). Возраст испытуемых образцов, твердевших при отрицательных температурах, перед помещением в воду составляет не менее 28 суток.

Морозостойкость клеевых соединений определяют по второму методу ГОСТ 10060.2-95 с предварительным насыщением образцов в 5%-ном водном растворе хлорида натрия. Замораживание насыщенных указанным раствором образцов осуществляют в морозильной камере при температуре воздуха минус 20^oС, а их последующее оттаивание - при температуре плюс 20±2^oС в ванне, заполненной 5%-ным водным раствором хлорида натрия.

Конкретные примеры выполнения, строительно-технические характеристики предлагаемой клеевой композиции и композиции-прототипа приведены в примерах. Состав предлагаемой композиции с оптимальным и запредельным содержанием компонентов приведен в табл.1.

Пример 1.

Клеевую композицию готовят из исходных компонентов в виде двухупаковочного комплекта, содержащего раздельно в индивидуальной упаковке порошкообразные компоненты (сухую смесь) и жидкий компонент (жидкое стекло с добавками). Расчетные количества сухой смеси и жидкого компонента, чашу для приготовления клея и шпатели предварительно охлаждают при температуре плюс 5^oС и затем из них готовят клей. Охлажденные при указанной температуре образцы полистиролбетона (ПСБ) с металлическими держателями склеивают свежеприготовленным клеем и помещают в холодильную камеру с температурой плюс 5±0,5^oС. По истечении заданного срока твердения образцы испытывают на осевое растяжение и водостойкость. Дополнительно определяют жизнеспособность и подвижность свежеприготовленной клеевой композиции при указанной температуре. Результаты испытаний представлены в табл.2.

пример 2. Клеевую композицию готовят по способу, изложенному в примере 1. Компоненты клея (сухую смесь и жидкий компонент), образцы, приспособления для приготовления клея (чашу, шпатели) предварительно охлаждают при температуре минус 10±2^oС. После склеивания полистиролбетонные образцы хранят при указанной температуре. По истечении заданного срока склеенные образы испытывают. Результаты испытаний приведены в табл.3.

Пример 3. Клеевую композицию готовят по способу, изложенному в примере 3. Охлаждают компоненты клея. Образцы и приспособления при температуре минус 20^oС. Затворяют клей, склеивают образцы и хранят их до заданного возврата в холодильной комнате при минус 20^oС (испытания проводили в СоюздорНИИ). Испытывают образцы по методике, изложенной в примерах 1 и 2. Испытание склеенных образцов на морозостойкость по ГОСТ 10060.2-95 (второй метод) проводят после их твердения на морозе (-20^oС) в течение 28 сут и последующего твердения при 20±2^oС в течение 28 сут. Результаты испытания приведены в табл.4. Композицию-прототип не испытывали из-за замерзания ее жидкой фазы на морозе.

Разработанные клеевые композиции относятся к высокоадгезионным клеящим составам. По данным ТЭО стоимость этих клеев составляет от 2,5 до 3,0 руб. /кг, что в 2-5 раз ниже известных строительных клеев (Витанит, Атлас-плюс, Тиги-Кнауф и др.), применяемых к тому же при температурах выше плюс 5^oС.

На разработанный клей получен гигиенический сертификат N 50.ЭР.03.570.П. 00027.0.98. от 12.06.98 г. По данным испытаний в ИЦ "Огнестойкость" разработанный клей относится к пожаробезопасным и огнестойким материалам. Его применение в строительстве позволит повысить качество и надежность склеенных конструкций при возведении "теплых" зданий из особо легкого бетона в осенне-зимний период.

Формула изобретения

1. Клеевая композиция для строительных изделий, включающая натриевое жидкое стекло, 30-50%-ный водный раствор гидрата окиси натрия, портландцемент, низкокальциевую золу уноса ТЭС, заполнитель и воду, отличающаяся тем, что она содержит противоморозную добавку и гипсовое вяжущее при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Натриевое жидкое стекло - 19-23
30-50%-ный Раствор гидрата окиси натрия - 3-4,6
Портландцемент - 16-24
Низкокальциевая зола уноса ТЭС - 29-33
Заполнитель - 9,5-16
Противоморозная добавка - 2,8-5
Гипсовое вяжущее - 0,5-0,7
Вода - Остальное
2. Клеевая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что противоморозная добавка содержит вещества из группы хлоридов или нитритов, или формиатов натрия или калия, гипсовое вяжущее содержит гипс или фосфогипс.

3. Клеевая композиция по п.2, отличающаяся тем, что она содержит в качестве заполнителя мелкозернистый кварцевый песок фракции 0,1-0,3 мм или тонкомолотый кварцевый песок и/или керамзитовый песок фракции 0,315-1,25 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5