ДВУХКОМПОНЕНТНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РАСТВОРНАЯ СМЕСЬ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ
TWO-COMPONENT MORTAR MIX AND APPLICATION THEREOF

Изобретение относится к двухкомпонентной строительной растворной смеси с отверждающимся смоляным компонентом с содержанием в нем по меньшей мере одной радикально-полимеризующейся смолы, наполнителей, ускорителей отверждения, стабилизаторов и, при необходимости, других обычных компонентов строительного раствора и расположенным с целью ингибирования реакции отдельно от него отверждающим компонентом с содержанием в нем по меньшей мере одной перекиси, для химической фиксации анкерных средств в высверленных отверстиях, а также к ее применению для химической фиксации анкерных средств в высверленных отверстиях.
Двухкомпонентные строительные растворные смеси этого вида используют, например, в качестве инжекционного строительного раствора для химического анкерного крепления, предпочтительно, металлических элементов, предпочтительно, в минеральных грунтовых покрытиях, таких, в частности, как конструкции из кирпичного материала, бетона или природного строительного камня. При этом сначала в минеральное грунтовое покрытие вводят соответствующее устройство для сверления отверстия, необходимое для крепления анкерного средства, после чего отверждающийся смоляной компонент смешивают с отверждающим компонентом двухкомпонентной строительной растворной смеси и вводят в высверленное отверстие, после чего вводят крепящее анкерное средство и выверяют его положение, после чего строительная растворная смесь застывает. Для этого используют указанный инжекционный строительный раствор в форме быстро отверждающихся систем, содержащих гибридную систему из радикально-отверждающейся метакрилатной смолы и гидравлически связывающегося цемента, который после обработки образует в высверленном отверстии выдерживающий чрезвычайно высокие нагрузки полимерный материал.
Для обеспечения достаточного времени обработки кроме необходимого(ых) для отверждения смолы ускорителя(ей) и перекиси(ей) используют в основном и в значительной концентрации по меньшей мере один стабилизатор, предотвращающий преждевременное отверждение строительной растворной смеси.
Известные из уровня техники инжекционные строительные растворы этого вида с обычной концентрацией стабилизатора в пределах от 0,2 до 0,6 мас.% в расчете на содержание смолы требуют высокой концентрации перекиси. При этом в зависимости от соотношения компонентов в смеси требуется от 7 до 15 мас.% перекиси, например бензоилпероксида. Несмотря на это высокое количество перекиси в результате неравномерного перемешивания при нанесении смеси случается локальное неотверждение вследствие слишком низкого содержания перекиси.
Так, в европейской патентной публикации ЕР 0589831 В1 двухкомпонентный строительный раствор для крепления анкерных средств в высверленных отверстиях содержит от 1 до 6,5 мас.% перекиси и от 0,01 до 0,5 мас.% ускорителя, причем ингибиторы или стабилизаторы не названы. В европейском патенте ЕР 0761792 описывается дюбельная масса для техники химической фиксации, содержащая от 0,5 до 10 мас.% органической перекиси в расчете на радикально-отверждаемую реакционноспособную смолу, ускоритель для средства отверждения и от 0,0005 до 2 мас.% пиперидинил-N-оксида или тетрагидропиррол-N-оксида в качестве… и, при необходимости, в комбинации с «традиционным» ингибитором.
Объектом заявки на европейский патент ЕР 1619174 А2 является двухкомпонентная строительная растворная смесь с отверждающимся смоляным компонентом и расположенным - для ингибирования реакции - отдельно от него отверждающим компонентом для химической фиксации анкерных средств в высверленных отверстиях, содержащая от 0,5 до 10 мас.% перекиси в расчете на радикально-полимеризующуюся смолу, ускоритель и ингибитор полимеризации.
Наконец, в европейской патентной публикации ЕР 2032622 В1 опубликована быстро отверждающаяся химическая система для фиксации анкерных элементов с радикально-отверждающимся составом реакционноспособной смолы из одной или нескольких отверждающихся олефиновых реакционноспособных смол, одного или нескольких аминовых ускорителей, одного или нескольких нефенольных (анаэробных) ингибиторов и, наконец, одного отвердителя по меньшей мере с одной перекисью в качестве инициатора. При этом в отвердителе содержится по меньшей мере 1% перекиси в расчете на массу состава реакционноспособной смолы. Материал содержит по меньшей мере 1,5 мас.% аминового ускорителя, от 0 до 20 мас.% фенольного ингибитора и до 5 мас.% нефенольного ингибитора при отношении ускорителя к ингибитору более 5.
Используемые в строительных растворных смесях известные в уровне техники ингибиторы служат для регулирования времени обработки в желаемом временном промежутке.
Эти традиционные двухкомпонентные строительные растворные смеси для химической фиксации анкерных средств в высверленных отверстиях имеют тот недостаток, что они должны содержать значительное количество перекиси - от 0,5 мас.% и выше, что является проблематичным, так как содержащие перекиси продукты с концентрацией перекиси 1% (дибензоилпероксид) должны характеризоваться как сенсибилизирующие.
Задача настоящего изобретения состояла теперь в получении двухкомпонентной строительной растворной смеси указанного ранее состава, для химической фиксации анкерных элементов, имеющей пониженную концентрацию перекиси и вследствие этого не имеющей указанного недостатка и все-таки обеспечивающей при широком соотношении компонентов в смеси в пределах от 2:1 до 7:1, предпочтительно, от 3:1 до 5:1 и достаточном времени обработки хорошее отверждение и поэтому требуемые показатели нагрузки.
Эта задача решена теперь благодаря тому, что отказались от необходимого до сих пор для регулирования времени желатинизации стабилизатора или соответственно ингибитора до необходимого для стабильного хранения минимального количества, а время обработки регулируют посредством концентрации ускорителя.
Поэтому объектом изобретения является двухкомпонентная строительная растворная смесь по п.1 формулы изобретения. Зависимые пункты относятся к предпочтительным формам осуществления этого объекта изобретения, а также к применению этой двухкомпонентной строительной растворной смеси для химической фиксации анкерных средств в высверленных отверстиях.
Следовательно, изобретение относится к двухкомпонентной строительной растворной смеси с отвердждающимся смоляным компонентом с содержанием в нем по меньшей мере одной радикально-полимеризующейся смолы, наполнителя, ускорителя, стабилизатора и, при необходимости, других обычных компонентов строительного раствора и расположенного для ингибирования реакции отдельно от него, отверждающего компонента с содержанием в нем по меньшей мере одной перекиси для химической фиксации анкерных элементов в высверленных отверстиях, характеризующейся тем, что смоляной компонент содержит от 0,1 до 0,5 мас.% по меньшей мере одного ускорителя и от 0,003 до 0,03 мас.% по меньшей мере одного стабилизатора, а отверждающий компонент содержит в количестве от 0,1 до 0,35 мас.% органической перекиси, в каждом случае, в расчете на общую массу смоляного компонента и отверждающего компонента.
С двухкомпонентной строительной растворной смесью, например, при содержании перекиси 0,25 мас.% в расчете на общую массу смоляного компонента и отверждающего компонента при массовом соотношении в смеси смоляного компонента к отверждающему компоненту 3:1 при содержании стабилизатора 0,015%, посредством варьирования содержания ускорителя от 0,35 мас.% ±20% можно установить время желатинизации при 25°С от 3,5 до 7 минут.
При этом неожиданно оказалось, что в двухкомпонентном строительном растворе, о котором идет речь, при концентрации ускорителя более 0,5 мас.% и при указанной концентрации перекиси водорода 0,25 мас.% с ингибиторами названное время желатинизации не может быть установлено, так как составы при необходимой для этого повышенной концентрации ингибитора уже не отверждаются надежно.
Однако с двухкомпонентной строительной растворной смесью указанного состава неожиданно удалось не только избежать указанных недостатков от содержания перекиси, но и также получить растворную смесь, которая в широком диапазоне массового отношения в смеси смоляного компонента к отверждающему компоненту в пределах от 3:1 до 5:1 при достаточном времени обработки позволяет достичь хорошего отверждения и высокого коэффициента нагрузки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения смоляной компонент содержит от 8 до 25 мас.% радикально-полимеризующейся смолы, от 8 до 25 мас.% реакционноспособного разбавителя, от 0,1 до 0,5 мас.% ускорителя и от 0,003 до 0,03 мас.% стабилизатора, от 40 до 70 мас.% наполнителя и от 0,5 до 5 мас.% загустителя, а отверждающий компонент содержит от 0,1 до 0,35 мас.% перекиси, от 3 до 15 мас.% воды, от 5 до 25 мас.% наполнителя и от 0,1 до 3 мас.% загустителя, в каждом случае, в расчете на общую массу смоляного компонента и отверждающего компонента.
Смоляной компонент, предпочтительно, содержит в качестве радикально-полимеризующейся смолы смоляные компоненты на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, виниловых сложных эфиров, уретан(мет)акрилатов и/или эпокси(мет)акрилатов и простых аллиловых эфиров, при необходимости, в смеси с реакционноспособными разбавителями, содержащими этиленненасыщенные структурные элементы.
Согласно предпочтительному варианту смоляной компонент содержит в качестве ускорителя по меньшей мере один третичный N,N-замещенный анилин, третичный N,N-замещенный толуидин и/или их алкоксилированные производные, такие, например, как N,N-диметиланилин, N,N-диэтиланилин, N-этил-N-(гидроксиэтил)анилин, N,N-диметил-п-толуидин, N-метил-N-(гидроксиэтил)-п-толуидин, N,N-диизопропилиден-п-толуидин, ди(гидроксиэтил)-п-толуидин, ди(гидроксиэтил)-м-толуидин и/или этокси-этилированный ди(гидроксиэтил)-п-толуидин.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения смоляной компонент содержит дополнительно фенольный и/или нефенольный стабилизатор. Предпочтительным является фенольный стабилизатор, выбранный из группы, содержащей гидрохинон, 2-метил-гидрохинон, метоксифенол, 2,4,6-триметилфенол, пирокатехин, 3-метоксипирокатехин, 4-трет-бутилпирокатехин, 3,5-ди(трет-бутил)пирокатехин, бутилгидрокситолуол и их производные.
В качестве нефенольного стабилизатора смоляной компонент может содержать N-оксильное соединение и/или гетероциклический стабилизатор, причем N-оксильными соединениями являются, предпочтительно, пиперидинил-N-оксильные производные и тетрагидропиррол-N-оксильные производные, в то время как в качестве предпочтительного гетероциклического стабилизатора используют фенотиазин. Предпочтительным пиперидин-N-оксильным производным является 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-N-оксил.
Для дополнительного улучшения связывания строительной растворной смеси с грунтовым покрытием и анкерным средством смоляной компонент содержит в качестве реакционноспособного разбавителя по меньшей мере одно этиленненасыщенное соединение, такое, например, как стирол, альфа-метилстирол, дивинилбензол, (мет)акриламид, метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, пропил(мет)акрилат, бутил(мет)акрилат, этилгексил(мет)акрилат, неопентилгликоль(мет)акрилат, этиленгликольди(мет)акрилат, диэтиленгликольди(мет)акрилат, полиэтиленгликоль(мет)акрилат, пропиленгикольди(мет)акрилат, бутандиолди(мет)акрилат, глицерин(мет)акрилат, гидроксиэтил(мет)акрилат, ацето-ацетатоэтил(мет)акрилат, алкоксилированный бисфенол-А-ди(мет)акрилат и/или глицидилметакрилат.
Используемая здесь номенклатура «…(мет)акрил…» означает, что это наименование должно включать как «метакрил…», «акрил…», «…метакрил…», а также «…акрил…» соединения.
Отверждающий компонент двухкомпонентной строительной растворной смеси по изобретению содержит, предпочтительно, в качестве перекиси органическую перекись, такую как дибензоилпероксид, метилэтилкетонпероксид, трет-бутилпербензоат, циклогексанонпероксид, лаурилпероксид, кумолгидропероксид и/или трет-бутилперокси-2-этилгексаноат.
Наконец, смоляной компонент или отверждающий компонент может содержать обычные для упомянутых строительных растворных смесей, а именно для инжекционного строительного раствора, наполнители, такие как кварц, песок, пирогенная кремниевая кислота, корунд, мел, тальк, керамика, глина, стекло, цемент, легкий шпат и/или тяжелый шпат, с соответствующим распределением частиц по размеру. При использовании в отверждающем компоненте в качестве наполнителя цемента используют, предпочтительно, портландцемент, алюминатный цемент и/или гипс, так как содержащаяся обычно в отверждающем компоненте перекись содержит в качестве средства флегматизации воду, которая необходима для схватывания цементной составляющей в смоляном компоненте.
Кроме того, смоляной компонент и/или отверждающий компонент, при необходимости, могут содержать в качестве загустителя пирогенную кремниевую кислоту, слоистые силикаты, акрилатный или полиуретановый загуститель, производные касторового масла, нойбургский кремнезем и/или ксантановую камедь для придания материалу требуемой вязкости.
Кроме того, для регулирования вязкости отверждающего компонента к нему может добавляться от 0 до 5 мас.% по меньшей мере одного органического растворителя, такого как гликоль, глицерин и/или водорастворимое сополимеризующееся с радикально-полимеризующейся смолой производное полиэтиленгликоля и/или пропиленгликоля.
Смоляной компонент по изобретению и отверждающий компонент по изобретению, предпочтительно, находятся с целью ингибирования взаимной реакции раздельно в различных контейнерах, преимущественно, в многокамерном устройстве, таком как многокамерный патрон и/или картуш, либо в двухкомпонентных капсулах. При этом отверждающий компонент и смоляной компонент после их раздельного получения помещают в этот отдельный контейнер, из которого их выдавливают посредством механического приспособления или посредством газа-вытеснителя и пропускают через устройство для смешения, предпочтительно статический смеситель. Выходящую из статического смесителя отверждающуюся строительную растворную смесь при химической фиксации анкерных средств вводят в высверленное отверстие в твердом грунтовом покрытии, после чего вводят закрепляемый конструкционный элемент, например анкерную штангу. При времени желатинизации двухкомпонентной строительной растворной смеси по изобретению в пределах от 3,5 минут до 7 минут получают превосходные показатели прочности закрепленного в высверленном отверстии анкерного средства. Оказалось, что посредством выбранного по изобретению количества ускорителя, стабилизатора и перекиси не только можно избежать того, что двухкомпонентная строительная растворная смесь должна быть охарактеризована как «возбуждающая и сенсибилизирующая», но и просто возможно регулировать посредством концентрации ускорителя соответствующее для использования строительной растворной смеси время желатинизации, причем одновременно достигаются высокие показатели нагрузки отвержденной строительной растворной смеси.
Нижеследующие примеры и сравнительный пример служат дальнейшей иллюстрации изобретения.
Примеры 1-3 и сравнительный пример
-1
Прежде всего, посредством смешения указанных в приведенной ниже таблице 1 компонентов получают смоляные компоненты А сравнительного примера и примеров 1-3. Соответственно получают отверждающие компоненты В для сравнительного примера и примеров 1-3. Для этого компоненты сначала предварительно смешивают вручную в пластмассовом стакане объемом 1 л, а затем смешивают в устройстве для растворения в течение 10 минут (4500 мин; <100 мбар).
Таблица I
Сравнит. пример
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Смоляной компонент А
Винилсложноэфирная смола
15
16,7
Уретанметакрилатная смола
12,7
12,7
1,4-бутандиолдиметакрилат
13,43
14,07
Диэтиленгликольдиметакрилат
12,015
15,5
Гидроксиэтилметакрилат
3
3
Ацетоацетатоэтилметакрилат
2
Ди(гидроксиэтил)-п-толуидин
0,26
0,33
Этоксилированный ди(гидроксиэтил)-п-толуидин
0,9
0,3
4-гидрокси-ТЕМРО
0,005
Бутилгидрокситолуол (ВНТ)
0,07
0,03
Трет-бутилпирокатехин
0,02
0,023
Пирогенная кремниевая кислота
1,9
1,9
Полиамидный загуститель
1,4
Кварц 0-0,7 мм
28
28
24,3
Стеклянные шарики 0,2-0,6 мм
26,58
Глиноземный цемент
20
22,2
Портландцемент
15
15
Итого:
75
75
75
83,333
Отверждающий компонент В
Дибензоилпероксид
0,25
0,25
0,25
0,3
Вода
7
7
5,75
3,84
Дипропиленгликоль
1,25
0,8
Пирогенная кремниевая кислота
1
1
0,5
0,33
Слоистый силикат
0,12
0,1
Кварц 0-80 мкм
15,75
15,75
15,88
10,5
Глинозем
1
1
Тяжелый шпат
1,25
0,8
Итого:
25
25
25
16,67
После раздельного получения смоляного компонента А или отверждающего компонента В их смешивают в статическом смесителе в объемном соотношении 3:1 или 5:1, как это указано в приведенной ниже таблице II, и вводят в предварительно подготовленное высверленное отверстие в бетоне диаметром 14 мм. Время желатинизации по примерам составляет при температуре 25°С в пределах от 5 до 6 минут.
Затем анкерную штангу М12 вводят на глубину 72 мм в высверленное отверстие и после отверждения в течение одних суток при комнатной температуре (25°С) определяют силу извлечения анкерной штанги, причем используют гидравлический рабочий инструмент, посредством которого можно измерить силу извлечения анкерной штанги. Измеренная при этом сила извлечения при 25°С вместе с отклонением от стандарта приведены в нижеследующей таблице II.
Таблица II
Сравнит. пример
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Отношение в смеси А:В
3:1
3:1
3:1
5:1
Содержание перекиси
0,25
0,25
0,25
0,3
Содержание ускорителя
0,9
0,3
0,26
0,33
Содержание стабилизатора
0,07
0,03
0,025
0,023
Время желатинизации при 25°С
6:15 мин
6:00 мин
5:00 мин
5:20 мин
Разрушающая нагрузка, [кН]<sup>*</sup> при 25°С
14,4
35,5
53,9
68,5
Отклонение от стандарта
7
1,8
5,5
1,7
Из представленной таблицы можно видеть, что двухкомпонентные строительные растворные смеси по изобретению обеспечивают достижение явно более высоких разрушающих нагрузок при 25°С, чем достигаемые с материалом из сравнительного примера, который отличается содержанием ускорителя, стабилизатора и перекиси от технического решения по изобретению.