Легкий композиционный материал для реставрационных работ
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при проведении ремонтно-восстановительных работ, в частности при реставрации частично или полностью утраченных фрагментов зданий, скульптур или других памятников архитектуры. Технический результат - повышение качества ремонтно-восстановительных работ как во внутренних помещениях, так и в условиях внешней окружающей среды. Легкий композиционный материал, включающий цемент, песок, суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом и воду, дополнительно содержит алюмосиликатиые микросферы и сополимер винилацетата, при следующем соотношении, в массовых долях: цемент 20,0-90,0, алюмосиликатные микросферы 10,0-80,0, песок не более 30,0, суперпластификатор не более 1,7, сополимер винилацетата 1,0-4,0, вода 22,0-55,02. Материал в качестве цемента может содержать портландцемент и дополнительно - минеральные красители в количестве 5,0-10,0 массовых долей или красители на основе органических полимеров в количестве 1,5-5,0 массовых долей. Используемые алюмосиликатные микросферы представляют собой полые сферические частицы диаметром от 50 до 250 мкм со сплошными непористыми стенками, толщина которых от 2 до 10 мкм, при этом внутренняя полость частиц заполнена в основном азотом и двуокисью углерода. 4 з.п. ф-лы.
Изобретение относиться к области строительных материалов и может быть использовано при проведении ремонтно-восстановительных работ, в частности, при реставрации частично или полностью утраченных фрагментов зданий, скульптур или других памятников архитектуры.
Известна ("Бетоны с эффективными суперпластификаторами". М., НИИЖБ, 1979, с.21-22) бетонная смесь, содержащая цемент, щебень, песок и воду, а также добавку С-3 (суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом) при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: цемент - 350, щебень - 1200, песок - 760, вода - 142, С-3 - 210 (т.е. 0,6 от массы цемента) или мас.%: цемент - 13,15; щебень - 45,08; песок - 28,55; вода - 5,33; С - 3-7,89.
Недостатками описанной бетонной смеси является низкая механическая прочность бетона, изготовленного на ее основе, для ряда изделий, значительное коробление плоских изделий, изготовленных на основе этой смеси, при увлажнении и сушке, постепенное растрескивание плоских изделий и сокращение срока их службы из-за расслоения бетонной смеси при виброуплотнении, т.к. введение суперпластификатора С-3 без специальных водоудерживающих добавок сильно снижает водоудерживающую способность смеси, что приводит к нарушению однородности бетона по толщине изделий. Кроме этого, поверхности изделий, изготовленных на основе известной смеси, имеют темный цвет, поскольку суперпластификатор С-3 также имеет темный цвет и, являясь поверхностно-активным веществом, адсорбируется на поверхности зерен цемента, что придает всему изделию грязный оттенок.
Известна (Черных В.Ф. Стеновые и отделочные материалы. М.: Росагропромиздат, 1991, с.141-143) декоративная бетонная смесь, содержащая портландцемент, заполнитель и белый пигмент - концентрат покровной казеиновой краски. Концентрат покровной казеиновой краски вводят в количестве до 10% от массы цемента.
Недостатками описанной бетонной смеси следует признать малую возможность применения вследствие дефицитности белого пигмента и значительное коробление плоских изделий при увлажнение и сушке, так как полученная бетонная смесь не обладает достаточной водоудерживающей способностью и расслаивается при виброуплотнении, что сокращает срок службы изделий. Кроме этого, изделия, изготовленные из данной бетонной смеси, не обладают высокой механической прочностью.
Известна (SU, авторское свидетельство 1054321, 1983) бетонная смесь, содержащая цемент, песок, суперпластификатор и воду, причем в качестве суперпластификатора использована смесь натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом (суперпластификатор С-3) и силиката натрия. Бетонная смесь содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:
| цемент | 25,0-25,5 |
| песок | 65,0-66,3 |
| суперпластификатор | 0,0015-0,0030 |
| силикат натрия | 0,0075 |
| вода | остальное |
Известная бетонная смесь имеет недостаточную пластичность, что не позволяет смеси полностью заполнять форму, а также низкую активность схватывания, особенно в ранние сроки твердения. Кроме того, изделия, изготавливаемые из этой смеси, имеют неровную поверхность.
Это обусловлено тем, что бетонная смесь содержит мало цемента и суперпластификатора С-3 при высоком водоцементном отношении - 0,36, при этом суперпластификатор представляет собой смесь натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом С-3 и силиката натрия. Силикат натрия малоактивен и, кроме того, замедляет процесс твердения и набора прочности бетонной смеси при отливке из нее облицовочных изделий. Для ускорения твердения и набора прочности изделие необходимо поместить в среду, содержащую углекислый газ, или подвергнуть нагреву. Это является причиной высоких материальных и энергетических затрат на получение изделий из такого бетона.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является бетонная смесь (RU, патент 2118623, 1998), содержащая цемент, песок, суперпластификатор С-3 и воду, при следующем соотношении, мас.%:
| цемент | 35,0-50,0 |
| песок | 35,0-55,0 |
| С-3 | 0,71-0,87 |
| вода | остальное |
Недостатком описанной бетонной смеси является низкая механическая прочность изделий, изготовленных на основе предлагаемой бетонной смеси. Кроме того, изделия, изготавливаемые из этой смеси, имеют недостаточную адгезионную способность.
Техническая задача, решаемая посредством предложенного легкого композиционного материала, состоит в повышении адгезионной способности, морозоустойчивости и прочности полученных конструкций при полном заполнении смесью форм при создании литого ремонтно-реставрационного композиционного материала.
Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, состоит в повышении качества ремонтно-восстановительных работ как во внутренних помещениях, так и в условиях внешней окружающей среды.
Для достижения предложенного технического результата предложено использовать легкий композиционный материал, содержащий цемент, песок, суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом, алюмосиликатные микросферы (АМС), сополимер винилацетат и воду, при следующем соотношении, (в массовых долях):
| цемент | 20,0-90,0 |
| алюмосиликатные микросферы | 10,0-80,0 |
| песок | не более 30,0 |
| суперпластификатор | не более 1,7 |
| сополимер винилацетата | 1,0-4,0 |
| вода | 22,0-55,0 |
При этом легкий композиционный материал предпочтительно содержит портландцемент, а также дополнительно может содержать минеральные красители в количестве 5,0-10,0 массовых долей или красители на основе органических полимеров в количестве 1,5-5,0 массовых долей.
Предложенную смесь получают следующим образом. В емкость, предназначенную для приготовления данного легкого композиционного материала, вносят цемент, песок и алюмосиликатные микросферы, являющиеся сепарированным отходом деятельности ТЭС (пыль уноса от сгорания угля) и представляющие собой полые сферические частицы диаметром от 50 до 250 мкм со сплошными непористыми стенками, толщина которых от 2 до 10 мкм, при этом внутренняя полость частиц заполнена в основном азотом и двуокисью углерода. Предпочтительно, использование портландцемента, поскольку для него характерно нарастание прочности при твердении, а также водо - и морозостойкости.
После того как перечисленные ингредиенты внесены в емкость, их перемешивают до образования однородной массы с последующим добавлением водного раствора, содержащего предварительно растворенные суперпластификатор С-3, для увеличения механической плотности, и сополимер винилацетата. Приготовленную смесь перемешивают в быстроходной лопастной мешалке первоначльно при малых оборотах, а затем при высоких оборотах, до максимально возможного удаления вовлеченных воздушных пузырьков из смеси.
Полученный легкий композиционный материал наносят на реставрируемую поверхность, после ее предварительной грунтовки 10-15% раствором сополимера винилацетата, причем в качестве реставрируемой поверхности может быть использован бетон, гипс или иной другой материал, предназначенный для ремонтно-восстановительных работ.
Данный легкий композиционный материал обладает плотностью от 700 до 1200 кг/м3, и после 28-суточного твердения имеет прочность на сжатие 7-40 МПа, морозостойкость F35 - F200. Сохранение удобства укладывания смеси полученного легкого композиционного материала после затворения водным раствором суперпластификатора С-3 и сополимера ацетата составляет 1,5-2,0 часа.
Данный легкий композиционный материал обладает повышенной прочностью, морозостойкостью и адгезионной способностью.
В дальнейшем сущность изобретения будет раскрыта с использованием следующих примеров реализации.
Пример 1.
Легкий композиционный материал содержит цемент, песок, суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом (С-3), алюмосиликатные микросферы, сополимер винилацетат и воду, при следующем соотношении, (в массовых долях):
| портландцемент | 57,0 |
| алюмосиликатные микросферы | 43,0 |
| песок | 25,0 |
| суперпластификатор С - 3 | 1,0 |
| сополимер винилацетата | 2,0 |
| вода | 43,0 |
Для получения указанного состава в емкость, предназначенную для приготовления данного легкого композиционного материала, вносят портландцемент, песок и алюмосиликатные микросферы, являющиеся сепарированным отходом деятельности ТЭС (пыль уноса от сгорания угля).
После того как перечисленные ингредиенты внесены в емкость их перемешивают до образования однородной массы, затем добавляют водной раствор, содержащий суперпластификатор С-3, и сополимер винилацетат. Приготовленную смесь перемешивают в быстроходной лопастной мешалке в течение 2 мин при малых оборотах, а затем при высоких оборотах до максимально возможного удаления вовлеченных воздушных пузырьков из смеси.
Полученный легкий композиционный материал сохраняет требуемое удобство укладывания в течение 1 часа 50 минут. После 28-суточного твердения в нормальных условиях легкий композиционный материал имеет среднюю плотность 700 кг/м3, прочность на сжатие 7,5 МПа, морозостойкость F 75. Отслоения и трещин не наблюдалось.
Пример 2.
Легкий композиционный материал содержит цемент, песок, суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом (С-3), алюмосиликатные микросферы, сополимер винилацетат, минеральный краситель и воду, при следующем соотношении, (в массовых долях):
| портландцемент | 68,0 |
| алюмосиликатные микросферы | 32,0 |
| песок | 25,0 |
| суперпластификатор С-3 | 0,5 |
| сополимер винилацетата | 2,5 |
| минеральный краситель | 6,5 |
| вода | 38,0 |
В емкость, предназначенную для приготовления данного легкого композиционного материала, вносят портландцемент, песок и алюмосиликатные микросферы, являющиеся сепарированным отходом деятельности ТЭС (пыль уноса от сгорания угля).
После того как перечисленные ингредиенты внесены в емкость, их перемешивают до образования однородной массы, затем добавляют водный раствор, содержащий предварительно растворенные суперпластификатор С-3, минеральный краситель и сополимер винилацетат. Приготовленную смесь перемешивают в быстроходной лопастной мешалке в течение 2 мин при малых оборотах, а затем при высоких оборотах до максимально возможного удаления вовлеченных воздушных пузырьков из смеси.
Полученный легкий композиционный материал сохраняет требуемое удобство укладывания в течение 1 часа 35 минут. После 28-суточного твердения в нормальных условиях легкий композиционный материал имеет среднюю плотность 1000 кг/м3, прочность на сжатие 23,7 МПа, морозостойкость F 150. Отслоения и трещин не наблюдалось.
Пример 3.
Легкий композиционный материал содержит цемент, песок, суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом (С-3), алюмосиликатные микросферы, сополимер винилацетат, краситель на основе органического полимера и воду, при следующем соотношении, (в массовых долях):
| портландцемент | 45,0 |
| алюмосиликатные микросферы | 27,0 |
| песок | 28,0 |
| суперпластификатор С-3 | 0,5 |
| сополимер винилацетата | 2,0 |
| краситель на основе органического полимера | 2,5 |
| вода | 29,0 |
В емкость, предназначенную для приготовления данного легкого композиционного материала, вносят портландцемент, песок и алюмосиликатные микросферы, являющиеся сепарированным отходом деятельности ТЭС (пыль уноса от сгорания угля).
После того как перечисленные ингредиенты внесены в емкость, их перемешивают до образования однородной массы, затем добавляют водной раствор, в который предварительно введены суперпластификатор С-3, краситель на основе органического полимера и сополимер винилацетат. Приготовленную смесь перемешивают в быстроходной лопастной мешалке в течение 2 мин при малых оборотах, а затем при высоких оборотах до максимально возможного удаления вовлеченных воздушных пузырьков из смеси.
Полученный легкий композиционный материал сохраняет требуемое удобство укладывания в течение 1 часа 30 минут. После 28-суточного твердения в нормальных условиях легкий композиционный материал имеет среднюю плотность 1500 кг/м3, прочность на сжатие 37,5 МПа, морозостойкость F 200. Отслоения и трещин не наблюдалось.
Используемое изобретение позволяет повысить адгезионную способность, морозоустойчивость и прочность полученных конструкций при неизменном удобстве укладывания смеси.
1. Легкий композиционный материал, включающий цемент, песок, суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюмосиликатные микросферы и сополимер винилацетата при следующем соотношении, мас.ч.:
| Цемент | 20,0-90,0 |
| Алюмосиликатные микросферы | 10,0-80,0 |
| Песок | Не более 30,0 |
| Суперпластификатор | Не более 1,7 |
| Сополимер винилацетата | 1,0-4,0 |
| Вода | 22,0-55,0 |
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что он содержит портландцемент.
3. Материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит минеральные красители в количестве 5,0-10,0 мас.ч.
4. Материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит красители на основе органических полимеров в количестве 1,5-5,0 мас.ч.
5. Материал по п.1, отличающийся тем, что алюмосиликатные микросферы представляют собой полые сферические частицы диаметром от 50 до 250 мкм со сплошными непористыми стенками, толщина которых от 2 до 10 мкм, при этом внутренняя полость частиц заполнена в основном азотом и двуокисью углерода.
