Многофункциональный состав на основе термопластичного отхода топливно-энергетического комплекса и способ его приготовления

Изобретение относится к пропиточным составам, применяющимся в строительстве в качестве средств коррозионной защиты. Предложен многофункциональный состав на основе термопластичного отхода топливно-энергетического комплекса повышенной долговечности, содержащий техническую серу и органический растворитель в массовом соотношении 1:2, каолин в количестве от 8 до 10% от массы технической серы и химическую добавку отвердителя на основе аминов в количестве 0,01% от массы органического растворителя, при этом техническая сера имеет плотность не менее 1,3 г/см³ с массовой долей серы от 99,1 до 99,8% в своем химическом составе, массовая доля оксида железа в химическом составе каолина составляет от 1 до 1,8%, отвердитель представляет собой аминный водный раствор с массой активного вещества 90% и содержанием воды от 8 до 10%, а органический растворитель представляет собой этиленгликоль. Также предложен способ приготовления многофункционального состава. Технический результат - повышение долговечности бетонных и железобетонных изделий, повышение коррозионной стойкости, снижение расхода покрытия при сохранении высокой степени защиты от коррозии, электромагнитного и ионизирующего излучения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к пропиточным составам, применяющимся в строительстве в качестве средств коррозионной защиты и придания повышенных физико-технических характеристик пропитанным составом конструкциям на минеральной основе. По способу приготовления состав может быть отнесен к технологии получения наноматериалов, предназначенных для повышения коррозионной стойкости и защиты изделий от сульфатной коррозии, воздействия влаги, техногенного электромагнитного и ионизирующего излучений.

Из уровня техники известен ряд материалов, используемых для защиты минеральных композитов от сульфатной коррозии, воздействия влаги, техногенного электромагнитного и ионизирующего излучения. В частности, известен состав для обработки строительных материалов и способ их обработки (RU 2416589C1, МПК С04В 41/45, опубл. 20.04.2011), содержащий в качестве основного компонента высокодисперсную серу, полученную путем разложения тиосульфата натрия. Состав получают путем окисления раствором полисульфида кальция с концентрацией 10÷20% при комнатной температуре в присутствии 10÷20%-ного раствора соляной кислоты. При производстве предлагаемого состава применяется выпускная форма серы с нефтеперерабатывающего завода, что является менее затратным способом и обладает высоким экономическим эффектом.

Недостатком известного состава и способа его производства является сложная технология получения высокодисперсной серы, при этом известный состав не обеспечивает значительного повышения долговечности бетонных и железобетонных изделий, обработанных с его помощью.

Наиболее близкими к заявленному изобретению и выбранными в качестве прототипа признаны состав гидроизоляционного покрытия на основе полимерной серы и способ его получения (RU 2562636 C2, МПК С04В 41/45 опубл. 10.09.2015). Гидроизоляционное покрытие получают путем разогрева полимерной серы, сушку и прогрев изделий, размещение их в пропиточной ванне, пропитку и выгрузку изделий, при этом сушку и прогрев изделий осуществляют при температуре 120÷125°С в течение 1÷5 минут в вакууме, а пропитку проводят при температуре 130÷140°С в течение 0,5÷10 минут, после чего пропитку повторяют.

Недостатком указанного способа является зависимость глубины пропитки от вязкости расплава серы и атмосферного давления, необходимость соблюдения жестких технологических условий и сложность технического оснащения, которое ограничивает возможность массового применения способа при производстве конструкций значительных размеров и сложной конфигурации.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение долговечности бетонных и железобетонных изделий, повышение коррозионной стойкости, снижение расхода покрытия при сохранении высокой степени защиты от коррозии, электромагнитного и ионизирующего излучения.

Указанная задача решена тем, что многофункциональный состав на основе термопластичного отхода топливно-энергетического комплекса повышенной долговечности содержит техническую серу и органический растворитель в соотношении 1:2, а также каолин от 8% до 10% от массы технической серы и химическую добавку отвердителя на основе аминов 0,01% от массы этиленгликоля. Отличает состав от известных аналогов то, что техническая сера имеет плотность не менее 1,3 г/см³ с массовой долей серы от 99,1% до 99,8% в своем химическом составе. При этом массовая доля оксида железа в химическом составе каолина составляет от 1% до 1,8%, а отвердитель представляет собой аминный водный раствор с массой активного вещества 90% и содержанием воды от 8 до 10%. Целесообразно в составе применять мелкодисперсную серу, а в качестве органического растворителя использовать этиленгликоль.

Способ приготовления многофункционального состава включает в себя загрузку в емкость, с объемом превышающую объем производимого состава в два раза, каолин, отвердитель и органический растворитель, например этиленгликоль, далее в емкость загружают техническую серу, соблюдая соотношение серы и органического растворителя 1:2, после чего состав диспергируют при 1800 оборотах в минуту, в течение 90 минут до получения смеси лимонного цвета и однородной консистенции, затем к полученной композиции добавляют отвердитель в соотношении 0,01% от массы этиленгликоля и каолин в качестве наполнителя в количестве 10% от массы технической серы, после чего состав дополнительно диспергируют в течение 30 минут. Способ приготовления многофункционального состава на основе термопластичного отхода может осуществляться в два этапа, при этом первый этап состоит в диспергировании базового состава, включающего в себя техническую серу и этиленгликоль, а второй этап заключается в доработке базового состава введением наполнителя, в качестве которого используют каолин, и аминного компонента с проведением дополнительного диспергирования.

Положительный технический результат, обеспечиваемый приведенной выше совокупностью признаков группы изобретений, состоит в следующем: при нанесении состава на поверхность изделия на минеральной основе ионизирующее и электромагнитное излучения снижаются на 60÷80%, обеспечивается повышение коррозионной стойкости изделий при эксплуатации в щелочных и кислотных средах на 70%, по сравнению с контрольными изделиями без нанесенного состава, повышается прочность изделий на изгиб и сжатие до 40%.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен дифференциально-термический анализ пропиточного состава в структуре бетона; на фиг. 2. представлена микроструктура модифицированного цементного камня.

Ниже приведена одна из возможных рецептур состава и раскрыт способ его приготовления.

Пример. Многофункциональный состав на основе термопластичного отхода топливно-энергетического комплекса включает в себя техническую серу и органический растворитель в соотношении 1:2, а также каолин в соотношении 8% от массы технической серы и химическую добавку отвердителя на основе аминов 0,01% от массы этиленгликоля. Техническая сера имеет плотность 1,3 г/см³ с массовой долей серы 99,8% в своем химическом составе, при этом массовая доля оксида железа в химическом составе каолина составляет 1%, а отвердитель представляет собой аминный водный раствор с массой активного вещества 90% и содержанием воды 10%. Состав должен содержать частицы диаметром менее 5 мкм в пределах 30÷35% и диаметром менее 20 мкм 60÷65%).

Способ изготовления состава на основе термопластичного отхода топливно-энергетического комплекса включает загрузку в емкость серы и растворителя, по объему емкость должна превышать объемный выход продукта в два раза. Диспергирование проводится в герметично закрытой емкости при скорости 1800 оборотов в минуту фрезой в течение 90 минут. Техническая сера и органический растворитель вводятся в состав композиции на первом этапе диспергирования в соотношении 1:2, после чего состав диспергируется в течение 90 минут, затем на втором этапе к полученной композиции добавляют аминный отвердитель, в качестве наполнителя вводят каолин, после чего состав дополнительно диспергируют в течение 30 минут.

За счет применения технической серы в указанном соотношении и при указанных условиях диспергирования дополнительно достигается снижение расхода состава при нанесении его на изделия до 200 грамм на 1 м² при низкой вязкости по Брукфильду шпиндель 5, V=20-158 сП. Также полученный по способу состав обеспечивает глубину проникновения в минеральную матрицу от 10 до 13 мм, при этом усиливается эффект защиты от ионизирующего излучения, выраженный согласно СанПиН 2.6.1.11920S.2.6.1. в снижении эквивалентной толщины материала в мм при напряжении на рентгеновской трубке (кВ). Также достигается снижение проницаемости электромагнитными полями (ЭМП), в соответствии с расчетами по СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03 до диапазона от 30 до 300 кГц. Кроме того, обеспечивается стабильно высокая коррозионная стойкость к щелочным и кислотным средам.

Многофункциональный состав на основе термопластичного отхода топливно-энергетического комплекса в качестве покрытия используют следующим образом.

Состав наносится на минеральную поверхность при помощи валика или кисти на сухую очищенную поверхность при температуре наружного воздуха не ниже -5°С. При работе необходимо использовать защитные очки и респиратор. При попадании в глаза и на слизистые оболочки необходимо промыть пораженные участки большим объемом воды. Результаты испытаний покрытия на основе состава приведены ниже (таблица 1).

Технологические показатели разработанного состава на основе термопластичного отхода и методы их определения соответствуют ГОСТ 32017-2012 «Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к системам защиты бетона при ремонте», ГОСТ 33290-2015 «Материалы лакокрасочные, применяемые в строительстве. Общие технические условия», ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов».

1. Многофункциональный состав на основе термопластичного отхода топливно-энергетического комплекса повышенной долговечности, содержащий техническую серу и органический растворитель в массовом соотношении 1:2, каолин в количестве от 8 до 10% от массы технической серы и химическую добавку отвердителя на основе аминов в количестве 0,01% от массы органического растворителя, при этом техническая сера имеет плотность не менее 1,3 г/см³ с массовой долей серы от 99,1 до 99,8% в своем химическом составе, массовая доля оксида железа в химическом составе каолина составляет от 1 до 1,8%, отвердитель представляет собой аминный водный раствор с массой активного вещества 90% и содержанием воды от 8 до 10%, а органический растворитель представляет собой этиленгликоль.

2. Способ приготовления многофункционального состава по п.1, включающий в себя загрузку в емкость с объемом, превышающим объем производимого состава в два раза, технической серы и органического растворителя, соблюдая массовое соотношение серы и органического растворителя 1:2, после чего состав диспергируют при 1800 оборотах в минуту в течение 90 минут до получения смеси лимонного цвета и однородной консистенции, затем к полученной композиции добавляют отвердитель в соотношении 0,01% от массы органического растворителя и каолин в количестве от 8 до 10% от массы технической серы, после чего состав дополнительно диспергируют в течение 30 минут, где в качестве органического растворителя используется этиленгликоль.