СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА ДЛЯ МОНОЛИТНЫХ ПОЛОВ
METHOD FOR PREPARING DISPERSED-REINFORCED MORTAR FOR MONOLITHIC FLOORS

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к способу приготовления дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов, и может быть использовано при изготовлении монолитных покрытий полов и стяжек на основе цементного раствора.
Наиболее близким по технической сущности является способ приготовления модифицированной фибробетонной смеси, включающий перемешивание в смесителе портландцемента, фибры стальной, заполнителя, пластифицирующей и модифицирующей добавок и воды затворения, в качестве стальной фибры используют «Миксарм»-фибру, выполненную из стальной проволоки с коническими анкерами на концах, в качестве модифицирующей добавки - многослойные углеродные нанотрубки диаметром 8-40 нм и длиной 2-50 мкм, предварительно проводят диспергацию портландцемента, указанных пластификатора и модифицирующей добавки и их перемешивание с фиброй в линейно-индукционном вращателе в течение 5-7 минут, а полученный продукт перемешивают в смесителе при последовательном введении заполнителя и воды затворения (патент РФ №2433038, опубл. 10.11.2011).
Недостатками данного технического решения являются нерациональная последовательность ввода сырьевых компонентов, что влияет на однородность смеси, т.е. равномерное распределение компонентов по объему, а следовательно, уменьшаются прочностные качества.
Технической задачей заявляемого изобретения является получение дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов с повышенной прочностью на сжатие и растяжение при изгибе и повышенной степенью его однородности.
Техническая задача достигается тем, что в способе приготовления дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов, включающем перемешивание в смесителе портландцемента, фибры, заполнителя, пластифицирующей добавки и воды затворения, в качестве фибры используют базальтовое микроволокно, модифицированное полиэдральными многослойными углеродными наноструктурами фуллероидного типа, в качестве пластифицирующей добавки - гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, причем предварительно проводят диспергацию базальтового микроволокна в воде затворения с пластифицирующей добавкой роторным диспергатором в течение 9-11 минут, затем полученный продукт перемешивают в смесителе принудительного действия с заполнителем и портландцементом.
Сущность предлагаемого способа приготовления дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов заключается в следующем.
При приготовлении дисперсно-армированного раствора для монолитных полов в качестве вяжущего использовался портландцемент ПЦ 500-Д0 производства г. Новотроицк, «Южно-уральская Горно-перерабатывающая Компания». В качестве заполнителя применялся кварцевый песок Архиповского месторождения Оренбургской области.
В качестве пластифицирующей добавки использовался гиперпластификатор «Штайнберг GROS-63МС» по ТУ 5745-008-69867132-2011. В качестве основы для гиперпластификатора «Штайнберг GROS-63МС» служит водный раствор модифицированных поликарбоксилатных эфиров. Молекулы добавки адсорбируются на частицах цемента, возникающие при этом силы электростатического отталкивания не позволяют частицам сближаться и образовывать конгломераты. Кроме эффекта электростатического отталкивания в механизме действия добавки присутствует и пространственный эффект, за который отвечают боковые цепи, являющиеся частью молекулы. Сумма данных двух эффектов приводит к высокому водоредуцирующему действию добавки, тем самым повышается прочность затвердевшего раствора.
В качестве фибры использовалось базальтовое микроволокно, модифицированное полиэдральными многослойными углеродными наноструктурами фуллероидного типа по ТУ 2166-001-13800624-2003. Модифицированное базальтовое микроволокно разработано в ООО «НТЦ прикладных нанотехнологий» в соответствии с ТУ 5761-014-13800624-2004. Состав микрофибры базальтовой модифицированной: вата базальтовая с органической пропиткой 99,3-99,6%; наномодификатор 0,0001-0,01%; едкий натр 0,05-0,10%; вода 0,3-0,5%.
Использование модифицированного полиэдральными многослойными углеродными наноструктурами фуллероидного типа базальтового микроволокна значительно упрочняет структуру растворов на микро- и наноуровнях. Этот эффект связано с тем, что полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа приводят к росту в составе цементного камня протяженных структур длиной в сотни микрометров, а нанесение их на высокомодульные базальтовые микроволокна усиливает эффекты дисперсного армирования растворов.
Кроме того, сочетание пластифицирующей добавки на основе поликарбоксилатных эфиров с углеродными наноструктурами приводит к дополнительному уплотнению структуры цементной матрицы гидросиликатами кальция, улучшая при этом прочностные показатели дисперсно-армированного цементного раствора.
Модифицированное базальтовое микроволокно характеризуется способностью скатываться в комки-гранулы и неравномерно распределяться в матрице раствора. Поэтому предварительное диспергирование его ротором диспергатора позволит дезинтегрировать скопления микроволокон, тем самым способствуя равномерному распределению их в матрице раствора.
Способ приготовления дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов заключается в следующем.
Предварительно проводят диспергацию базальтового волокна, модифицированного полиэдральными многослойными углеродными наноструктурами фуллероидного типа, с пластифицирующей добавкой в воде затворения в течение 9-11 минут, используя высокоскоростной роторный диспергатор погружного типа. Диспергирование компонентов осуществляется в емкости с помощью ротора высокоскоростного диспергатора, диспергатор такого типа в отличие от ультразвукового позволяет диспергировать высококонцентрированные твердыми частицами системы. Смешиваемые материалы проходят через рабочую головку диспергирующего элемента. Лезвия ротора вращаются на высокой скорости, тем самым поднимая со дна емкости жидкость и микроволокна и засасывая их в центр головки. После чего волокна расщепляются в зазоре между концами лезвий ротора и стенкой статора. Затем материал проходит дополнительное измельчение через отверстия в статоре и направляется с большой скоростью к стенкам емкости. В то же время необработанный материал со дна емкости беспрерывно засасывается в головку. Таким образом обеспечивается постоянный цикл смешивания, а, следовательно, компоненты равномерно распределяются по объему.
Полученную смесь компонентов с диспергированными модифицированными базальтовыми микроволокнами перемешивают в смесителе принудительного действия с заполнителем и портландцементом. Применение смесителя принудительного действия позволяет получить растворную смесь высокого качества с однородно перемешанными компонентами.
Скорость и время перемешивания компонентов в смесителе определяется формой его рабочего органа и количеством подаваемых в смеситель компонентов приготавливаемого дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов.
Соотношение смеси и микроволокна определяют в зависимости от марки дисперсно-армированного строительного раствора, количества вяжущего, крупности и количества мелкого заполнителя в составе раствора.
Для заявляемого способа приготовления дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов, например для стяжки пола, готовили составы (табл. 1), отличающиеся способом приготовления.
Первый состав дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов готовили с применением предварительной диспергации базальтового микроволокна в воде затворения с пластифицирующей добавкой роторным диспергатором при последующем перемешивании в смесителе с добавлением заполнителя и портландцемента. Второй – контрольный - состав дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов готовили традиционным способом без применения предварительной диспергации микроволокна, а именно последовательным перемешиванием в смесителе портландцемента, заполнителя, фибры, воды затворения с пластификатором.
Для определения влияния способа приготовления дисперсно-армированного раствора для монолитных полов на его прочностные характеристики и их однородность в сравнении с прототипом готовили по стандартной методике образцы-кубы размером 70,7×70,7×70,7 мм и образцы-балочки размером 40×40×160 мм, твердеющие в естественных условиях. Результаты испытаний представлены в табл. 2.
Анализ данных, представленных в табл.2, показывает, что применение предварительной диспергации базальтового микроволокна в воде затворения с пластифицирующей добавкой (состав №1) роторным диспергатором способствует увеличению прочности на сжатие полученного дисперсно-армированного раствора для монолитных полов по сравнению с дисперсно-армированным раствором, приготовленным без предварительной диспергации (состав №2), на 63%, прочности на растяжение при изгибе - 73%. Прирост прочности дисперсно-армированного раствора для монолитных полов, приготовленного заявленным способом (состав №1), по сравнению с прототипом составляет соответственно: на сжатие - 4%, на растяжение при изгибе - 14% при обеспечении высокой однородности указанных прочностных показателей.
Таким образом, заявляемый способ приготовления дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов по сравнению с прототипом позволяет получить раствор для монолитных полов с повышенной прочностью на сжатие и растяжение при изгибе и повышенной степенью его однородности.