ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНЫЙ РАСТВОР
CEMENT-SAND MORTAR

Изобретение относится к составам цементно-песчаных растворов и может быть использовано для формирования покрытия внутренней поверхности водопроводных трубопроводов в качестве средства защиты от биологического обрастания и коррозии материала трубопроводов.
Известна бетонная смесь, которая предназначена для защитных покрытий, эксплуатируемых в биологически агрессивных средах, и содержит добавку состава, мас. %: алкилбензилдиметиламмоний хлорид 16,6-50,0 и полигексаметиленгуанидин хлорид 50,0-83,5 при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 17,0-23,0; заполнитель 64,8-74,0; микрокремнезем 0,51-1,01; указанная добавка 0,26-0,69; вода - остальное (RU 2111188, 1998).
Недостатком известной бетонной смеси является низкая прочность.
Известен прочный цементно-песчаный раствор, который содержит цемент, щебень, песок, добавки микрокремнезема и суперпластификатора, подсмольную воду - продукт переработки каменных углей пиролизным способом и воду (RU 2357940, 2009). Этот раствор выбран в качестве прототипа.
Недостатком решения-прототипа является малая длительность биоцидного действия из-за быстрого выноса биоцида в процессе эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является получение прочного цементно-песчаного раствора, который может быть использован для формирования покрытия внутренней поверхности водопроводных трубопроводов в качестве эффективного средства защиты от биологического обрастания и коррозии материала трубопроводов.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, состоит в повышении длительности биоцидного действия и соответствующем повышении эффективности защиты трубопроводов от биологического обрастания и коррозии.
Для достижения указанного технического результата в цементно-песчаном растворе, который содержит цемент, песок, микрокремнезем, суперпластификатор, подсмольную воду и воду, в качестве цемента используется сульфатостойкий или глиноземистый цемент, песок имеет модуль крупности 1,5, в качестве суперпластификатора используется суперпластификатор СП-1 на основе продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом по ТУ 5870-005-58042865-05, в качестве подсмольной воды - продукт переработки каменных углей пиролизным способом, содержащий фенол, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент - 35-40, песок - 38-43, микрокремнезем - 1-2, суперпластификатор - 0,10-0,15, подсмольная вода - 2,0-2,4, вода - остальное.
Песок с модулем крупности 1,5 обеспечивает однородность раствора, легкость продвижения по шлангу и возможность набрызга со скоростью 15-40 м/с из метательного устройства облицовочной машины, незначительный отскок компонентов раствора от поверхности трубы при центробежном набрызге, мелкопористую структуру защитного покрытия.
Подсмольная вода в виде продукта переработки каменных углей пиролизным способом имеет в своем составе фенолы. Большее, по сравнению с прототипом, процентное содержание подсмольной воды улучшает химическое связывание фенолов с цементным камнем, что уменьшает скорость вымывания фенолов из слоя защитного покрытия, которые придают биоцидные свойства покрытию на срок как минимум 2 года.
Микрокремнезем упрочняет контактную зону между цементным камнем и песком в растворе.
Суперпластификатор обеспечивает повышение подвижности раствора до уровня П5, позволяет исключить вероятность ранней потери прочности.
В трубопроводах, предназначенных для транспортирования морской воды, в качестве цемента используют сульфатостойкий или глиноземистый порландцемент марки не ниже 500 с обеспечением необходимой прочности тонкого цементно-песчаного покрытия (которое по рекомендациям действующих норм не должно превышать 20 мм).
Использование песка с модулем крупности 1,5 в совокупности с заявленными пределами содержания ингредиентов обеспечивает решение поставленной задачи, а именно получение цементно-песчаного раствора, который можно наносить способом центробежного набрызга с незначительным отскоком компонентов раствора, формировать слой защитного покрытия, обладающего хорошими биоцидными и антикоррозийными свойствами, мелкопористой структурой, достаточной прочностью.
Готовят раствор следующим образом.
Готовят сухую смесь, для чего используют растворный узел, выполненный в виде емкости с лопастной мешалкой. Примерно 3 минуты перемешивают цемент марки не ниже 500, песок с модулем крупности 1,5. Затем в смесь порционно добавляют микрокремнезем при постоянном тщательном перемешивании в мешалке во избежание образования комков. Одновременно в воду добавляют расчетное количество подсмольной воды и расчетное количество суперпластификатора, смешивают до получения однородного состава и добавляют в подготовленную сухую смесь для перемешивания в растворном узле. Показатель подвижности раствора контролируют по осадке конуса по стандартной методике.
Готовый раствор подают по шлангу в бункер облицовочной машины центробежного набрызга, с помощью которой раствор наносят на внутреннюю поверхность трубопровода.
Требования к ингредиентам и составы растворов с содержанием ингредиентов в заявленных пределах, приготовленных для экспериментальной проверки, приведены в таблице 1.
Приготовленные согласно табл. 1 растворы наносились в качестве защитного покрытия на внутренние поверхности трубопроводов с помощью облицовочной машины центробежного набрызга. При этом растворы равномерно покрывали внутреннюю поверхность трубы практически без отскоков компонентов, входящих в состав раствора. Это объясняется тем, что ингредиенты раствора использованы в виде тонких и мелких частиц. Самые крупные частицы у песка. Песок с модулем крупности 1,5 относится к очень мелким пескам, полный остаток которого, при рассеивании на сите №063, не превышает 10%. В связи с этим снижается запас кинетической энергии таких частиц при их набрызге и, соответственно, резко снижается их отскок. При толщине 20 мм наносимые защитные покрытия имели монолитную мелкопористую структуру и (в возрасте 28 суток) прочность на сжатие не менее 50 МПа, прочность на изгиб не менее 5 МПа.
Ожидаемый срок биообрастания покрытия в процессе эксплуатации не менее 5 лет. Такой длительный ожидаемый срок биоцидного действия обусловлен тем, что предлагаемый раствор образует покрытие в виде монолитной мелкопористой структуры, в которой биоцидная компонента равномерно распределена по толщине покрытия, что обеспечивает низкую скорость вымывания биоцидной компоненты из покрытия.