Регулятор реологических свойств дисперсных систем на основе неорганических вяжущих веществ

Изобретение относится к составу регулятора реологических свойств, к его применению и к составу сухой строительной смеси, содержащему регулятор, и может найти применение в композициях на основе неорганических вяжущих веществ. Регулятор реологических свойств, предназначенный для использования в составах композиций на основе неорганических вяжущих веществ, содержит, по меньшей мере, один компонент, которым является сополимер 2-пропенамида и этенкарбоновой кислоты, при этом мольная доля карбоксильных групп в сополимере 2-пропенамида и этенкарбоновой кислоты составляет примерно от 0,05 до 0,30, а произведение констант сополимеризации r₁⋅r₂ составляет менее 1, где r₁ - константа сополимеризации 2-пропенамида, r₂ - константа сополимеризации этенкарбоновой кислоты. Применение регулятора реологических свойств в составе композиций на основе неорганических вяжущих веществ, где указанный состав выбран из сухой штукатурной, шпаклевочной, клеевой, напольной и монтажной смеси на цементном, гипсовом, известковом, цементно-известковом, гипсоцементном и гипсоизвестковом вяжущем. Сухая строительная смесь включает вяжущее вещество - гипс строительный, регулятор щелочности - известь гашеную, наполнитель - известняковую муку, заполнитель - песок кварцевый, водоудерживающую добавку - 2-гидроксиэтилметилцеллюлозу, порообразующий агент - додецилсульфат натрия, замедлитель схватывания - L-(+)-2,3-дигидроксибутандиовую кислоту, кроме того, дополнительно содержит регулятор реологических свойств при заданном соотношении компонентов. Технический результат - расширение диапазона допустимого водотвердого отношения, уменьшение плотности и увеличение водоудерживающей способности дисперсной системы, сокращение расхода строительной композиции на формирование единицы площади поверхности при заданной толщине слоя, уменьшение дефектов и зернистости поверхности за счет введения в состав строительной композиции регулятора реологических свойств. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к составу регулятора реологических свойств, к его применению и к составу сухой строительной смеси, содержащему регулятор, и может найти применение в композициях на основе неорганических вяжущих веществ.

Для регулирования реологических свойств дисперсных систем на основе неорганических вяжущих часто используют различные по природе химические добавки. Применительно к сухим строительным смесям наиболее широкое распространение получили реологические добавки на основе водорастворимых эфиров крахмала. Функциональная особенность данной группы добавок заключается в их загущающей способности, которая обеспечивается за счет образования в водной среде коллоидного раствора, обладающего более высокой вязкостью по отношению к воде. Характерный загущающий эффект дополнительно сопровождается увеличением водоудерживающих, антиседиментационных и тиксотропных свойств дисперсной системы, улучшая при этом ее физические и технологические свойства. Существенным недостатком данной группы добавок является то, что увеличение их содержания в составе композиции увеличивает коагуляцию частиц дисперсной фазы, в конечном счете приводящую к образованию агломератов в дисперсной системе. Как правило, следствием данного изменения являются локально выраженные трещины и другие дефекты на поверхности дисперсной системы.

Известна реологическая добавка для минеральных строительных материалов, содержащая, по меньшей мере, два различных диспергатора и, по меньшей мере, один стабилизатор или, по меньшей мере, один диспергатор и, по меньшей мере, два различных стабилизатора. Диспергатор выбран из группы лигнинсульфоната, поликарбоксилата и др. Стабилизатор выбран из группы модифицированных или немодифицированных, полностью или частично гидролизованного поливинилового спирта, поливинилацеталя и др. Добавка содержит дополнительные компоненты, в частности поверхностно-активные соединения, повторно диспергируемые в воде порошки, простые эфиры целлюлозы, вещества для снижения усадки и/или для снижения эффлоресценции и др. Применение реологической добавки в составе минерального твердеющего строительного материала, где состав выбран из сухого строительного раствора, свежего раствора, бетона, торкретбетона, разжиженной самоуплотняющейся бетонной смеси, алебастра, гипса и т.д. (RU 2493120, МПК С04В 24/26, С04В 24/38, С04В 103/40, опубл. 20. 09. 2013).

Недостатком известного изобретения является высокое содержание реологической добавки в составе минеральных строительных материалов, которое необходимо для обеспечения требуемой степени загущения дисперсной системы (от 0,01 до 3,0 мас. %). Кроме того, в известном решении не исследовано влияние указанной реологической добавки на формирование физико-технологических свойств, обуславливающих трудоемкость использования минеральных строительных материалов.

Известна сухая строительная смесь, содержащая сульфат кальция полуводный α- или β-формы, шунгитовый песок III разновидности, известь гидратную пушонку, модифицирующую добавку, в том числе: метилцеллюлозу, эфир крахмала, винную кислоту (RU 2307809, МПК С04В 28/02, С04В 28/14, С04В 111/20, опубл. 10.10.2007).

Известный состав сухой строительной смеси имеет следующие недостатки: низкий диапазон допустимого водотвердого отношения, отвечающий интервалу подвижности от 150 до 165 мм, высокий расход сухой строительной смеси на формирование 1 м² поверхности при толщине слоя 10 мм, наличие дефектов на поверхности при нанесении растворной смеси на обильно впитывающие основания.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка регулятора реологических свойств, предназначенного для использования в составах строительных композиций на основе неорганических вяжущих веществ и позволяющего управлять широким спектром технологических свойств, определяющих экономическую эффективность и трудоемкость осуществления строительных работ.

Технический результат заключается в расширении диапазона допустимого водотвердого отношения, уменьшении плотности и увеличении водоудерживающей способности дисперсной системы, сокращении расхода строительной композиции на формирование единицы площади поверхности при заданной толщине слоя, уменьшении дефектов и зернистости поверхности за счет введения в состав строительной композиции регулятора реологических свойств.

Сущность изобретения заключается в том, что регулятор реологических свойств содержит, по меньшей мере, один компонент, которым является сополимер 2-пропенамида и этенкарбоновой кислоты. Регулятор реологических свойств представляет собой мелкодисперсный порошок, в котором содержание частиц диаметром менее 200 мкм составляет более 98 мас. %. Массовая доля сополимера 2-пропенамида и этенкарбоновой кислоты составляет примерно от 80 до 97 мас. %. Мольная доля карбоксильных групп в сополимере 2-пропенамида и этенкарбоновой кислоты составляет примерно от 0,05 до 0,30. Произведение констант сополимеризации r₁⋅r₂ составляет менее 1, где r₁ - константа сополимеризации 2-пропенамида, r₂ - константа сополимеризации этенкарбоновой кислоты.

Сополимер 2-пропенамида и этенкарбоновой кислоты представляет собой мелкодисперсный порошок с размером частиц менее 200 мкм, получаемый сушкой, измельчением и фракционированием частично гидролизованного поли(1-карбамоилэтилена).

Введение регулятора реологических свойств в состав композиции на основе неорганического вяжущего вещества обеспечивает, по меньшей мере, расширение диапазона допустимого водотвердого отношения, отвечающего требуемому интервалу подвижности дисперсной системы, уменьшение плотности дисперсной системы при заданном значении подвижности, увеличение водоудерживающей способности дисперсной системы, сокращение расхода строительной композиции на формирование единицы площади поверхности при заданной толщине слоя, уменьшение дефектов и зернистости поверхности.

Применение регулятора реологических свойств в составе композиций на основе неорганических вяжущих веществ, где указанный состав выбран из сухой штукатурной, шпаклевочной, клеевой, напольной и монтажной смеси на цементном, гипсовом, известковом, цементно-известковом, гипсоцементном и гипсоизвестковом вяжущем: штукатурные составы общего назначения для ручного и машинного нанесения, армированные штукатурные смеси, теплоизоляционные штукатурные материалы, гидроизоляционные штукатурки, цокольные штукатурные смеси, армирующие штукатурки для устройства систем скрепленной теплоизоляции, декоративные штукатурные материалы, реставрационные штукатурки, шпаклевочные составы для базовой и финишной отделки стен и потолков, фасадные шпаклевочные материалы, декоративные шпаклевочные смеси, клеевые материалы для устройства плиточных облицовок, затирочные составы, клеевые смеси для фиксации утеплителя, клеи монтажные для устройства ограждающих конструкций из гипсокартонных листов, гипсовых плит и блоков из ячеистого бетона, самовыравнивающиеся наливные полы, грубые ровнители, армированные напольные смеси, теплоизоляционные стяжки, монтажно-кладочные смеси для керамического, силикатного и клинкерного кирпича.

Сухая строительная смесь включает вяжущее вещество - гипс строительный, регулятор щелочности - известь гашеную, наполнитель - известняковую муку, заполнитель - песок кварцевый, водоудерживающую добавку - 2-гидроксиэтилметилцеллюлозу, порообразующий агент - додецилсульфат натрия, замедлитель схватывания - L-(+)-2,3-дигидроксибутандиовую кислоту, кроме того, дополнительно содержит регулятор реологических свойств, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Гипс строительный	40-55
Известь гашеная	0,8-2,6
Известняковая мука	10-35
Песок кварцевый	7-49
2-гидроксиэтилметилцеллюлоза	0,15-0,22
Додецилсульфат натрия	0,01-0,03
L-(+)-2,3-дигидроксибутандиовая кислота	0,03-0,12
Регулятор реологических свойств	0,01-0,03

Сухая строительная смесь содержит песок кварцевый фракции 0-0, 63 мм.

Для приготовления сухой строительной смеси использовались следующие компоненты: гипс строительный Г-5 Б II ГОСТ 125-79, известь гашеная 1 сорт ГОСТ 9179-77, известняковая мука ГОСТ 14050-93, песок кварцевый ПБ-150-1 ГОСТ 22551-77, водоудерживающая добавка - 2-гидроксиэтилметилцеллюлоза Tylose МН 15002 Р6, порообразующий агент - додецилсульфат натрия Hostapur OSB и замедлитель схватывания -L-(+)-2,3-дигидроксибутандиовая кислота.

Для доказательства достижения технического результата при использовании предлагаемого регулятора реологических свойств исследовано четыре состава строительных композиций на основе неорганических вяжущих веществ, вещественный состав которых приведен в табл. 1.

Композиция №1 является эталонным образцом строительной композиции для сравнения с композициям №2, №3 и №4. Вещественные составы композиций №2, №3 и №4 отличаются от композиции №1 тем, что каждый из них дополнительно содержит один компонент, оказывающий весомый вклад в формирование физико-технологических свойств композиций и дисперсных систем на их основе. В качестве дополнительного компонента композиции №2, №3 и №4 содержат 0, 80 мас. % вспученного перлитового песка М75 ГОСТ 10832-2009, 0, 02 мас. % загущающей добавки (гидроксипропилкарбоксиметилкрахмал BerolanST-801) и 0,02 мас. % предлагаемого регулятора реологических свойств соответственно.

Результаты определения подвижности и плотности дисперсной системы при различных значениях водотвердого отношения (В/Т) для каждого исследуемого состава строительной композиции приведены в табл. 2, физико-технологические свойства строительных композиций и дисперсных систем на их основе в табл. 3.

Показатели свойств дисперсных систем, полученных затворением композиций №2, №3 и №4 дистиллированной водой, отличаются от свойств композиции №1, по меньшей мере, диапазоном допустимого водотвердого отношения, отвечающим интервалу подвижности дисперсной системы от 150 до 165 мм, плотностью дисперсной системы при подвижности, равной 160±1 мм, водоудерживающей способностью дисперсной системы, расходом строительной композиции на формирование 1 м² площади поверхности при толщине слоя 10 мм, дефектами и зернистостью поверхности.

По совокупности свойств дисперсных систем, полученных затворением композиций №1-№4, композиция №4 с регулятором реологических свойств обеспечивает наилучшие эксплуатационные свойства.

1. Регулятор реологических свойств, предназначенный для использования в составах композиций на основе неорганических вяжущих веществ, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, один компонент, которым является сополимер 2-пропенамида и этенкарбоновой кислоты, при этом мольная доля карбоксильных групп в сополимере 2-пропенамида и этенкарбоновой кислоты составляет примерно от 0,05 до 0,30, а произведение констант сополимеризации r₁⋅r₂ составляет менее 1, где r₁ - константа сополимеризации 2-пропенамида, r₂ - константа сополимеризации этенкарбоновой кислоты.

2. Регулятор реологических свойств по п. 1, отличающийся тем, что представляет собой мелкодисперсный порошок, в котором содержание частиц диаметром менее 200 мкм составляет более 98 мас. %.

3. Регулятор реологических свойств по п. 1, отличающийся тем, что массовая доля сополимера 2-пропенамида и этенкарбоновой кислоты составляет примерно от 80 до 97 мас. %.

4. Регулятор реологических свойств по одному или нескольким пп. 1-3, отличающийся тем, что введение регулятора в состав композиций на основе неорганических вяжущих веществ обеспечивает, по меньшей мере, расширение диапазона допустимого водотвердого отношения, отвечающего требуемому интервалу подвижности дисперсной системы, уменьшение плотности дисперсной системы при заданном значении подвижности, увеличение водоудерживающей способности дисперсной системы, сокращение расхода строительной композиции на формирование единицы площади поверхности при заданной толщине слоя, уменьшение дефектов и зернистости поверхности.

5. Применение регулятора реологических свойств по одному или нескольким пп. 1-3 в составе композиций на основе неорганических вяжущих веществ, где указанный состав выбран из сухой штукатурной, шпаклевочной, клеевой, напольной и монтажной смеси на цементном, гипсовом, известковом, цементно-известковом, гипсоцементном и гипсоизвестковом вяжущем: штукатурные составы общего назначения для ручного и машинного нанесения, армированные штукатурные смеси, теплоизоляционные штукатурные материалы, гидроизоляционные штукатурки, цокольные штукатурные смеси, армирующие штукатурки для устройства систем скрепленной теплоизоляции, декоративные штукатурные материалы, реставрационные штукатурки, шпаклевочные составы для базовой и финишной отделки стен и потолков, фасадные шпаклевочные материалы, декоративные шпаклевочные смеси, клеевые материалы для устройства плиточных облицовок, затирочные составы, клеевые смеси для фиксации утеплителя, клеи монтажные для устройства ограждающих конструкций из гипсокартонных листов, гипсовых плит и блоков из ячеистого бетона, самовыравнивающиеся наливные полы, грубые ровнители, армированные напольные смеси, теплоизоляционные стяжки, монтажно-кладочные смеси для керамического, силикатного и клинкерного кирпича.

6. Сухая строительная смесь, содержащая регулятор реологических свойств по одному или нескольким пп. 1-4, отличающаяся тем, что смесь содержит примерно от 0,01 до 0,03 мас. % регулятора реологических свойств исходя из массы сухой смеси.

7. Сухая строительная смесь, включающая вяжущее вещество, наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве вяжущего вещества содержит гипс строительный, в качестве наполнителя содержит известняковую муку, дополнительно содержит регулятор щелочности - известь гашеную, заполнитель - песок кварцевый, водоудерживающую добавку - 2-гидроксиэтилметилцеллюлозу, порообразующий агент - додецилсульфат натрия, замедлитель схватывания - L-(+)-2,3-дигидроксибутандиовую кислоту, кроме того, дополнительно содержит регулятор реологических свойств по одному или нескольким пп. 1-5, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Гипс строительный	40-55
Известняковая мука	10-35
Известь гашеная	0,8-2,6
Песок кварцевый	7-49
2-гидроксиэтилметилцеллюлоза	0,15-0,22
Додецилсульфат натрия	0,01-0,03
L-(+)-2,3-дигидроксибутандиовая кислота	0,03-0,12
Регулятор реологических свойств	0,01-0,03

8. Сухая строительная смесь по п. 7, отличающаяся тем, что смесь содержит указанный песок кварцевый фракции 0-0,63 мм.