Сырьевая смесь для защитного покрытия
Владельцы патента RU 2762272:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (RU)
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты поверхностей бетонных и железобетонных конструкций в гражданском и промышленном строительстве. Технический результат заключается в повышении адгезионной прочности к поверхности бетонного основания и повышении коррозионной устойчивости защитного покрытия относительно магнезиальной коррозии. Сырьевая смесь содержит песок фракции 0,315 мм, магнезиальный известняк с удельной поверхностью Sуд = 280 м2/кг, метакаолин на основе каолинитовых глин с удельной поверхностью Sуд = 1300 м2/кг, и комплексную добавку, состоящую из микрокремнезема с удельной поверхностью Sуд = 2000 м2/кг, сухого поликарбоксилатного полимера на основе метакриловой кислоты с насыпной плотностью D = 0,520 г/см3, значением водородного показателя рН = 6,0 и формиата калия при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный микрокремнезем 87,0-87,5; указанный поликарбоксилатный полимер 4,1-4,3; формиат калия 8,4-8,7, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %: портландцемент 44,5-46,3; указанный песок 26,9-27,4; указанный известняк 6,4-6,8; указанный метакаолин 1,6-1,80; указанная комплексная добавка 4,8-5,1; вода 14,0-14,4. 1 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты поверхностей бетонных и железобетонных конструкций в гражданском и промышленном строительстве.
Известна сырьевая смесь, используемая для защитного покрытия бетонной поверхности, содержит мас. %: цемент - 36,0-40,0; песок - 39,0-49,0; нитрат натрия - 0,9-1,8; карбонат натрия - 2,0-3,0; сульфат натрия - 2,5-3,6; хлорид кальция - 0,05-0,15; карбид кальция - 0,75-1,15; гидроксид кальция - 0,8-1,0; вода - остальное (RU №2072335, С04В 22/08, Е04В 1/64, В28 19/00, С04В 28/00, 27.10.1997).
Недостатком данной сырьевой смеси является недостаточная адгезионная прочность к поверхности бетонного основания и недостаточная коррозионная устойчивость относительно магнезиальной коррозии.
Известна сырьевая смесь, используемая для защитного покрытия бетонной поверхности, включающая портландцемент, песок, монтмориллонитовую глину с удельной поверхностью не менее 150 м2/кг, комплексную добавку, состоящую из микрокремнезема с Sуд = 2000 м2/кг, добавки ЦМИД-4 и 20% раствора золя ортокремниевой кислоты с рН=3-4 и воды при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент - 23,00-28,81; песок - 59,00-64,00; глина монтмориллонитовая с Syд≥150 м2/кг - 0,69-0,83; микрокремнезем с Syд = 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 данной сырьевой смеси является недостаточная адгезионная прочность к поверхности бетонного основания и недостаточная коррозионная устойчивость относительно магнезиальной коррозии.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой сырьевой смеси для защитного покрытия, является сырьевая смесь, состоящая из следующих компонентов, мас. %: портландцемент - 30,3-32,3; заполнитель, представленный песком с максимальным размером фракции 0,63 мм, в количестве 40,4-40,9; тонкомолотый доломитизированный известняк с удельной поверхностью частиц 200 м2/кг в количестве - 8,1-8,6; комплексная добавка - 3,2-3,7 и вода - 16,0-16,5, комплексная добавка состоит из следующих компонентов, мас. %: микрокремнезема с удельно поверхностью частиц 2000 м2/кг - 47-49; глиноземистого цемента - 24,5-25,0; гипса CaSO4⋅nH2O - 9,8-10,2; пластификатора С-3 - 3,7-4,0; золя кремниевой кислоты H4SiO4 с плотностью 1,014 г/см3 и рН=3,5-3,0-3,4; бентонитовой глины с удельной поверхностью частиц 500 м2/кг - 10,0-10,4 (RU №2396235, С04В 41/63, С04В 41/68, 10.08.2010).
Недостатком данного технического решения является недостаточная адгезионная прочность к поверхности бетонного основания и недостаточная коррозионная устойчивость относительно магнезиальной коррозии.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сырьевой смеси для защитного покрытия, обладающего повышенной адгезионной прочностью к поверхности бетонного основания и обладающего повышенной коррозионной устойчивостью относительно магнезиальной коррозии.
Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для защитного покрытия содержит портландцемент, песок, известняк, комплексную добавку и воду, в качестве песка содержит песок фракции 0,315 мм, в качестве известняка используется тонкомолотый магнезиальный известняк с удельной поверхностью. Syд=280 м2/кг, дополнительно содержит метакаолин на основе каолинитовых глин с удельной поверхностью 1300 м2/кг, в качестве комплексной добавки используется смесь, состоящая из микро-кремнезема с удельной поверхностью Syд.=2000 м2/кг, сухого поликарбоксилатного сополимера на основе метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,520 г/см3 и значением водородного показателя рН=6,0 и формиата калия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| - указанный микрокремнезем | 87,0-87,5 |
| - указанный поликарбоксилатный полимер | 4,1-4,3 |
| - формиат калия | 8,4-8,7, |
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:
| - портландцемент | 44,5-46,3 |
| - указанный песок | 26,9-27,4 |
| - указанный известняк | 6,4-6,8 |
| - указанный метакаолин | 1,6-1,8 |
| - указанная комплексная добавка | 4,8-5,1 |
| - вода | 14,0-14,4 |
Использование комплексной химической добавки на основе поликарбоксилатного сополимера метакриловой кислоты, оказывает пластифицирующее действие, что способствует уменьшению расхода воды, необходимой для приготовления растворной смеси, требуемой подвижности, и способствует уплотнению структуры защитного покрытия. Присутствие в составе добавки формиата калия повышает степень гидратации портландцемента, оказывая положительное влияние на повышение адгезионной прочности покрытия к бетонному основанию в результате проникновения высокоподвижных катионов калия из добавки в бетонное основание, способствуя возможному протеканию процессов гидратации с непрореагировавшим цементом, находящимся в порах бетонного основания. Гидратные фазы, образующиеся в защитном покрытии и в бетонном основании при твердении, вступают в химическое взаимодействие. Результатом такого взаимодействия является образование прочной химической связи по донорно-акцепторному механизму, что приводит к образованию прочной контактной зоны по схемам (1) и (2)
и как следствие, к повышению сцепления покрытия с бетонным основанием, то есть повышению адгезионной прочности покрытия к бетонному основанию.
В результате повышения степени гидратации портландцемента, как в покрытии, так и в основании, увеличивается количество Са(ОН)2, образующегося в результате следующей реакции гидратации 3CaO⋅SiO2+(n+1)H2O=2CaO⋅SiO2⋅nH2O+Ca(OH)2. Параллельно реакционная ктивность микрокремнезема в присутствии поликарбоксилата повышается; и образующаяся гидролизная известь Са(ОН)2 вступает в реакции синтеза с микрокремнеземом, входящим в состав добавки, образуя труднорастворимые гидросиликаты кальция, которые уплотняют структуру бетона и дополнительно обладают повышенной устойчивостью относительно магнезиальной коррозии.
Присутствие в составе сырьевой смеси метакаолина, обладающего повышенной величиной удельной поверхности и слоистой структурой, способствует повышению плотности формирующейся структуры защитного покрытия, препятствуя проникновению вглубь покрытия избыточной влаги и растворимых агрессивных солей из окружающей среды, таким образом, дополнительно повышая коррозионную устойчивость защитного покрытия. Присутствие в составе сырьевой смеси тонкомолотого магнезиального известняка повышает удобоукладываемость растворной смеси, при гидратации которого образуются основные карбонаты кальция СаСО3⋅Са(ОН)2 и гидросиликаты магния 2 MgO⋅SiO2⋅nH2O, характеризуемые повышенной прочностью, образование которых способствуют формированию прочных и гибких контактов между покрытием и основанием, повышая адгезионную прочность ремонтно-защитного покрытия к бетонному основанию.
На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявленная сырьевая смесь для защитного покрытия не известна и данное техническое решение обладает мировой новизной.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство при совместном использовании комплексной химической добавки метакаолина и тонкомолотого магнезиального известняка, обеспечивая получение сверхсуммарного эффекта, состоящего в достижении повышенной гидратационной активности компонентов покрытия и непрореагировавшего цемента бетонного основания, обеспечивая образование прочных контактов между покрытием и основанием, обеспечивая при этом формирование прочной и плотной структуры защитного покрытия, препятствующего проникновению внутрь покрытия избыточной влаги и водных растворов агрессивных солей. Все, вышесказанное, оказывает положительное влияние на создание защитного покрытия, обладающего повышенной адгезионной прочностью к основанию и повышенной коррозионной устойчивостью относительно магнезиальной коррозии.
Смесь, включающая портландцемент, песок фракции 0,315 мм, тонкомолотый магнезиальный известняк с удельной поверхностью Syд=280 м2/кг, метакаолин на основе каолинитовых глин с величиной удельной поверхности, Sуд=1300 м2/кг, комплексную добавку, состоящую из микро-кремнезема с Sуд=2000 м2/кг, сухого поликарбоксилатного сополимера на основе метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,520 г/см и значением водородного показателя рН=6,0 и формиата калия, обеспечивает получение защитного покрытия, отличающегося повышенной адгезионной прочностью к бетонному основанию и повышенной коррозионной устойчивостью относительно магнезиальной коррозии.
По мнению заявителя и авторов, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для защиты поверхностей бетонных и железобетонных конструкций в гражданском и промышленном строительстве.
Пример конкретного выполнения.
Готовят сырьевую смесь следующим образом:
1. Приготовление комплексной добавки.
1.1. Дозируют микрокремнезем с удельной поверхностью, Syд=2000 м2/кг;
1.2. Дозируют сухой поликарбоксилатный сополимер на основе метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,520 г/см и значением водородного показателя рН=6,0;
1.3. Дозируют формиат калия;
1.4. Компоненты отдозированные по п. 1.1. - 1.3. транспортируют в лопастной смеситель, где их тщательно перемешивают до получения однородной смеси, готовую смесь транспортируют в накопительный бункер.
2. Приготовление сухой смеси для защитного покрытия:
2.1. Дозируют портландцемент;
2.2. Дозируют песок с размером фракции 0,315 мм;
2.3. Дозируют метакаолин на основе каолинитовых глин Челябинской области с удельной поверхностью 1300 м2/кг;
2.4. Дозируют магнезиальный известняк с удельной поверхностью, Sуд=280 м2/кг;
2.5. Дозируют комплексную добавку, приготовленную по п. 1.4;
2.6. Все компоненты, отдозированные по п. 2.1. - 2.5., транспортируют в лопастной смеситель, где тщательно перемешивают все компоненты до получения однородного тонкодисперсного порошка, представляющего собой сухую смесь для защитного покрытия. 3. Приготовление растворной смеси на основе сухой смеси для защитного покрытия:
3.1. Дозируют сухую строительную смесь, приготовленную по п. 2.6;
3.2. Дозируют воду;
3.3. Смешивают при помощи электрической дрели компоненты, отдозированные по п. 3.1. и п. 3.2. до получения однородной, без комков, подвижной массы, которую используют по назначению в качестве защитного покрытия и из которой изготовляют образцы-кубы размером 7,07×7,07×7,07 см, твердение которых осуществлялось в нормальных условиях и по достижении проектного возраста 28 суток, образцы помещались в ванну с 5% раствором хлорида магния, MgCl2, где осуществлялось их хранение в течение 360 суток и параллельно образцы хранились в нормальных условиях. По результатам испытаний произведен расчет коэффициента коррозионной устойчивости по формуле:
Kкор.уст. = Rсж (MgCl2) / Rcж (норм, хр.), где (MgCl2) - прочность на сжатие образцов, твердевших в 5% растворе хлорида магния, Rсж (норм, хр.) - прочность на сжатие образцов, твердевших в нормальных условиях (при температуре 20±2°С и влажности ≥95%). Адгезионная прочность защитного покрытия к бетонному основанию производилась по ГОСТ 31356-2007.
Адгезионная прочность и коэффициент коррозионной устойчивости сырьевой смеси для защитного покрытия по изобретению определен в сравнении с прототипом. Полученные результаты представлены в таблице.
Установлено, что адгезионная прочность повысилась на (35,0-36,0) % и коэффициент коррозионной устойчивости повысился на 24%.
Сырьевая смесь для защитного покрытия, включающая портландцемент, песок, известняк, комплексную добавку и воду, отличающаяся тем, что содержит песок фракции 0,315 мм, в качестве известняка используется магнезиальный известняк с удельной поверхностью, Sуд = 280 м2/кг, дополнительно содержит метакаолин на основе каолинитовых глин с удельной поверхностью Sуд = 1300 м2/кг, в качестве комплексной добавки используется смесь, состоящая из микрокремнезема с удельной поверхностью Sуд = 2000 м2/кг, сухого поликарбоксилатного полимера на основе метакриловой кислоты с насыпной плотностью D = 0,520 г/см3 и значением водородного показателя рН = 6,0 и формиата калия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| указанный микрокремнезем | 87,0-87,5 |
| указанный поликарбоксилатный полимер | 4,1-4,3 |
| формиат калия | 8,4-8,7 |
при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:
| портландцемент | 44,5-46,3 |
| указанный песок | 26,9-27,4 |
| указанный известняк | 6,4-6,8 |
| указанный метакаолин | 1,6-1,8 |
| указанная комплексная добавка | 4,8-5,1 |
| вода | 14,0-14,4 |
