ДОБАВКА ДЛЯ ЗАМЕДЛЕНИЯ СХВАТЫВАНИЯ ГИПСА
GYPSUM SETTING RETARDATION ADDITIVE

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавкам, замедляющим схватывание гипса, и может найти применение в производстве изделий строительного назначения.
Как известно, строительный гипс быстро схватывается и твердеет. В ряде случаев схватывание и твердение требуется замедлить. Для замедления схватывания гипса используются добавки замедлителей. В качестве наиболее эффективных известны органические добавки: винная и лимонная кислоты, их производные [JP 2000219565, опубл.08.08.2000; ЕР 1076049, опубл. 14.02.2001], а также производные фосфорной или фосфоновой кислот, например триметафосфат или полифосфат натрия [WO 2006021332, опубл. 2.03.2006; US 5980628, опубл. 9.11.1999] и некоторые другие.
Предложено гипсовое связующее, содержащее в качестве замедлителей схватывания различные фосфонатные добавки в количестве 0,01-0,1 мас.% [а.с.973499, СССР, опубл. 15.11.82], в том числе оксиалкилидендифосфоновую кислоту, без примеров конкретного выполнения (нет данных по активности для этой добавки), видимо из-за ее более низкой эффективности.
Наиболее близким по назначению и совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является гипсовое вяжущее, содержащее в качестве добавки, замедляющей схватывание, оксиэтилидендифосфоновую кислоту и аминоуксусную кислоту, что приводит к сокращению интервала схватывания и увеличению прочности для гипса. Однако предложенная добавка хорошо замедляет только самые малопрочные гипсы. Для наиболее часто используемых марок гипса Г4 и Г5 эта добавка замедляет схватывание гипса слабо. Кроме того, слишком короткий интервал твердения приводит к неоднородности гипса и соответственно нестабильности физико-механических свойств.
Поставленная задача - разработка состава более эффективной добавки замедлителя твердения гипса (гипсовых смесей) на основе оксиэтилидендифосфоновой кислоты.
Технический результат - замедление процесса схватывания гипса с
сохранением его физико-механических свойств в контрольные сроки (1 сутки - 28 суток).
Технический результат достигается предлагаемой композиционной добавкой, включающей оксиэтилидендифосфоновую кислоту и основание, представляющее собой щелочь или триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксиэтилидендифосфоновая кислота
25-60
Основание
15-50
Вода
Остальное
Полифункциональная оксиэтилидендифосфоновая кислота формирует упрочняющую материал (гипс) пространственную структуру, а щелочной (основный) компонент стабилизирует эту структуру. Добавка пригодна также для замедления схватывания известково-гипсовых смесей, содержащих до 75% извести. Смеси с большим содержанием извести твердеют достаточно медленно и без замедлителя. Для достижения технического результата дозы заявляемой добавки составляют от 0,005 до 0,5% от массы гипсового связующего.
Получение заявляемой добавки заключается в простом смещении компонентов при определенном массовом соотношении и поясняется конкретным примером:
2
В стеклянный реактор «Симакс», снабженный лопастной мешалкой (скорость перемешивания 250 об/мин) и термометром, заливают 3000 мл дистиллированной воды и загружают в течение 20 мин 1200 г гидроксида калия. К полученному раствору в течение 30 минут добавляют 1800 г оксиэтилидендифосфоновой кислоты. После 2 ч перемешивания получают бесцветный прозрачный раствор с концентрацией 50% действующих веществ. Основные физико-химические показатели: рН 9,0, плотность 1,461 г/см, вязкость 7,52 сст.
Использование добавки в виде водного раствора удобно для точного дозирования замедляющей добавки в гипсовое связующее. Именно применение водной формы гарантирует постоянство физико-механических свойств, о чем свидетельствуют низкие дисперсии для результатов измерения прочностей образцов.
Приготовления гипсовых образцов для изучения эффективности предлагаемой добавки для замедления схватывания гипса проводили по ГОСТ23789-79. Для определения сроков схватывания использовали стандартное коническое кольцо и прибор Вика. Временем начала схватывания считали количество минут, истекших с момента затворения до момента, когда свободно опущенная игла первый раз доходит до дна. Гипс считали затвердевшим при погружении иглы на 1-3 мм. Образцы гипса для физико-механических испытаний готовили в стандартных формах для образцов-балочек размерами 40·40·160 мм. Прочность на растяжение при изгибе определяли по п.6 ГОСТа. Прочность на сжатие определяли после измерения растяжения по п.5.
Данные результатов испытаний добавки различных заявляемых составов для замедления схватывания гипса в сравнении с прототипом представлены в таблице, где
ОЭДФК - оксиэтилидендифосфоновая кислота,
МеОН - КОН или NaOH (щелочь),
ТЭА - триэтаноламин,
4
D - дисперсия для 4-х результатов измерений.
Представленные в таблице экспериментальные данные свидетельствуют о том, что добавки, состоящие из оксиэтилидендифосфоновой кислоты и основного (щелочь или триэтаноламин) компонента, в 3 и более раз эффективнее, чем замедляющая добавка окиэтилидендифосфоновой кислоты. Щелочь (основание) также неэффективна без оксиэтилидендифосфоновой кислоты, лишь немного растягивая интервал твердения, не замедляет схватывания и снижает прочность гипса. Заявляемая добавка работает не только на низкопрочных гипсах, но и на среднепрочных, в отличие от прототипа. Предлагаемая добавка для замедления схватывания гипса обеспечивает стабильность физико-механических свойств, характеризуемую пределами прочности при сжатии и изгибе и дисперсиями этих значений при параллельных измерениях. В зависимости от дозировки добавки и ее состава достигается замедление схватывания в 2 и более раз по сравнению с прототипом. Добавка может быть использована не только для гипсов, но и гипсоизвестковых смесей.