СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ
DRY CONSTRUCTION MIXTURE

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к сухим строительным смесям, применяемым в строительстве жилых и общественных зданий в качестве сухой строительной смеси с максимальным использованием местной сырьевой базы и минеральных отходов для наружных и внутренних работ. Сухая строительная смесь предназначена также для восстановления геометрических и эксплуатационных показателей бетонных, железобетонных и каменных конструкций.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является сухая строительная смесь (см. патент РФ №2214376, 7МПК C04B 28/02, C04B 28/02, C04B 24:04, C04B 24:30, C04B 111:20, опубликованный 20.10.2003 г.) включающая цемент, песок и комплексную добавку, включающую порошок пластификатора С-3, отличающаяся тем, что указанная добавка дополнительно содержит стеарат кальция или цинка при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
Цемент - 14,2-49,9
Песок - 49,6 - 85,6
С-3 - 0,04-0,50
Стеарат кальция или стеарат цинка - 0,10 - 0,3
Недостатком известной сухой строительной смеси является низкое обеспечение прочностных и эксплуатационных характеристик, так как не содержатся компоненты, обеспечивающие хорошее сцепление материалов, снижающие усадочные явления и повышающие стойкость к трещинообразованию.
Задачей изобретения является улучшение физико-механических показателей сухой строительной смеси.
Решение указанной задачи стало возможным благодаря тому, что сухая строительная смесь, включающая цемент, песок и комплексную добавку, содержит дополнительно минеральный модификатор, причем комплексная добавка состоит из пластификатора в виде порошка хидетал-П-6 (СКТ-СТАНДАРТ [Электронный ресурс]: кат. товаров // Добавки в бетоны [web-сайт]. - Режим доступа: . - Загл. с экрана.), редиспергируемого сополимерного порошка - сополимер винилацетата и этилена DA 1200 (Dairen DA 1200 [Электронный ресурс]: кат. товаров // Редисперсионные порошки / Сополимер VA-E [web-сайт]. - Режим доступа:  1200.html. - Загл. с экрана.), модифицированной целлюлозы - Bermocoll CCA 425 (AkzoNobel [Электронный ресурс]: кат. товаров // Bermocoll в строительной индустрии [web-сайт]. - Режим доступа: ion_Russian_tcm54-59600.pdf. - Загл. с экрана.) при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
портландцемент ПЦ-500
28,60-33,80
песок
40,30-47,50
пластификатор хидетал П-6
0,12-0,15
модифицированная целлюлоза Bermocoll ССА 425
0,01-0,02
сополимер винилацетата и этилена DA 1200
0,87-1,03
минеральный модификатор
17,50-30,10
2
2
3
2
3
2
Задача решается также тем, что в качестве минерального модификатора используется шлам водоумягчения Сакмарской ТЭЦ, содержащий, мас.%: SiO - 4,28, AlO - 0,63, CaO - 46,13, FeO - 1,23, FeO - 0,23, TiO - 0,04, потери при прокаливании - 40,50.
Достижение улучшенных физико-механических показателей объясняется введением минерального модификатора и комплексной добавки, состоящей из пластификатора в виде порошка хидетал П-6, редиспергируемого сополимерного порошка - сополимер винилацетата и этилена DA 1200, модифицированной целлюлозы - Bermocoll CCA 425. В роли минерального модификатора выступает шлам водоумягчения Сакмарской ТЭЦ.
2
Минеральный модификатор шлам водоумягчения Сакмарской ТЭЦ благодаря своей дисперсности (более 8000 см/г) и своеобразию структуры частиц (развитая поверхность со значительным количеством активных центров и пористая внутренняя структура) позволяет значительно улучшить эффективность работы пластификатора, модифицированной целлюлозы и редиспергируемого сополимерного порошка. Данный минеральный модификатор относится к добавкам полифункционального назначения, увеличивающим не только пластичность, но также нерасслаиваемость и водоудерживающую способность цементных композиций. Введение шлама водоумягчения Сакмарской ТЭЦ в систему позволяет изменять комплекс ее структурно-механических свойств: регулировать вязкость, снижать усадочные явления и замедлять схватывание.
Введение минерального модификатора шлама водоумягчения Сакмарсой ТЭЦ способствует увеличению пористости камня, при этом наблюдается снижение размеров капиллярных пор и увеличение их однородности. В результате облегчения вяжущего камня снижается вероятность разрушения слоев на их основе под собственным весом, что важно при отделке, а также улучшаются теплоизоляционные и акустические характеристики.
Немаловажным преимуществом заявляемой сухой строительной смеси является то, что ее производство способствует снижению экологической нагрузки путем уменьшения шламовых отвалов, которые загрязняют окружающую среду.
Регулирование реологических свойств заявляемой сухой строительной смеси и снижение потребности воды достигается с помощью порошка пластификатора марки хидетал П-6. Введение в состав комплексной добавки пластификатора хидетал П-6 приводит к уменьшению расслаиваемости, улучшению удобоукладываемости, в том числе при одинаковой подвижности, повышению морозостойкости, снижению водопоглощения, улучшению качества поверхности бетонных изделий и конструкций по количеству и размеру пор. Кроме того, при введении пластификатора хидетал П-6 проявляется дополнительный положительный эффект ускоренного набора прочности. Так, в 7-и суточном возрасте раствор на основе сухой строительной смеси набирает более 75% своей марочной прочности.
Введение редиспергируемого сополимерного порошка в виде сополимера винилацетата и этилена марки DA 1200 позволяет повысить стойкость раствора к трещинообразованию, улучшить эластичность смеси и повысить стойкость к воздействию окружающей среды, что существенно увеличивает долговечность отделочных покрытий, а также во время твердения формируются пленки, которые служат клеем, обеспечивающим хорошее сцепление материалов.
Для улучшения адгезионно-когезионных показателей смеси в комплексную добавку вводится водоудерживающий компонент - модифицированная целлюлоза марки Bermocoll CCA 425, которая позволяет использовать смесь по сложным малоподготовленным основаниям. Кроме того, модифицированная целлюлоза Bermocoll CCA 425 повышает водоудерживающую способность и сгущение подвижного раствора, что позволяет работать в тонкослойной отделке и стабилизирует миграцию влаги в подложку.
Цемент, представленный в виде портландцемента ПХД - 500 в количестве 28,60-33,80%, обеспечивает необходимые прочностные и эксплуатационные характеристики покрытий. Менее 28,60% портландцемента в композиции приводит к снижению прочностных характеристик, а более 33,80% - не дают существенного повышения прочности, следовательно, экономически нецелесообразно.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "новизна".
Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".
3
2
Для приготовления сухой строительной смеси используют следующие неорганические компоненты: портландцемент ПЦ - 500 по ГОСТ 10178, песок с модулем крупности 1,5 и насыпной плотностью 1290 кг/м по ГОСТ 8736, минеральный модификатор шлам водоумягчения Сакмарской ТЭЦ с удельной поверхностью более 8000 см/г.
Приготовление сухой строительной смеси складывается из нескольких этапов.
Первый этап: приготовление цементно-шламовой композиции. В смеситель в заданной пропорции в соответствии с рецептурой поступают цемент и минеральный модификатор шлам водоумягчения Сакмарской ТЭЦ. Процесс смешивания длится в течение 5 мин. Благодаря наличию большого количества активных центров и механической активации посредством смешения получаем активированное цементно-шламовое вяжущее.
Второй этап: приготовление комплексной добавки. В смеситель поступают компоненты в следующей последовательности:
1. порошок пластификатора хидетал П-6 и редиспергируемый сополимерный порошок DA 1200 перемешиваются в течение 5 мин.;
2. вводится модифицированная целлюлоза в виде Bermocoll CCA 425 и процесс перемешивания длится 10 мин. Такая процедура смешивания необходима для равномерного распределения малого количества модифицированной целлюлозы Bermocoll CCA 425 в комплексной добавке.
Третий этап: комплексная добавка поступает в смеситель с активированным цементно-шламовым вяжущим. Идет процедура перемешивания компонентов в течение 10 мин. При таком смешивании происходит равномерная адсорбция частиц комплексной добавки на поверхности минеральных зерен и получение объемной гомогенной смеси модифицированного вяжущего.
Четвертый этап: песок в соответствии с рецептурой вводится в смеситель. Производят перемешивание всех компонентов в течение 5-7 мин. Получаемую сухую строительную смесь фасуют в мешки и отправляют потребителю.
Продолжительность цикла смешивания занимает 20-22 мин.
В таблице представлены примеры составов сухой строительной смеси.
Таблица
Примеры конкретного выполнения сухой строительной смеси
№ п/п
Состав компонентов
Содержание компонентов, мас.%
Прототип
Пример 1
Пример 2
Пример 3
1
Портландцемент ПЦ-500
14,2-49,9
33,80
31,40
28,60
2
Песок
49,6-85,6
47,50
44,10
40,30
3
Пластификатор хидетал П-6
-
0,15
0,13
0,12
4
Пластификатор С-3
0,04-0,50
-
-
-
5
Редиспергируемый сополимерный порошок DA 1200
-
1,03
0,96
0,87
6
Модифицированная целлюлоза Bermocoll CCA 425
-
0,02
0,01
0,01
7
Стеарат кальция или стеарат цинка
0,10-0,3
-
-
-
8
Минеральный модификатор шлам водоумягчения Сакмарской ТЭЦ
-
17,50
23,40
30,10
Технические характеристики
9
Предел прочности при сжатии, МПа
5-10
17,5
21,1
10,7
10
Насыпная плотность, кг/м
1500
1400
11
Водоцементное отношение
0,6-0,8
0,84
0,93
1,21
12
Марка по морозостойкости, не менее
F50
F75
13
Водоудерживающая способность, %
97-98
98,5
98,7
98,2
14
Наличие высолов
отсутствуют
отсутствуют
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемая сухая строительная смесь обладает более высокой водоудерживающей способностью и позволяет получить строительный раствор с высокими прочностными показателями, стойкий к циклическому перепаду температур и высолообразованию.