Универсальный всесезонный состав УВС "Воллапласт"
UNIVERSAL ALL-SEASONAL COMPOSITION UAC "VOLLAPLAST"

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно полимерцементных составов и композиций, применяемых в качестве защитных, отделочных и декоративных покрытий по бетонным, железобетонным, металлическим, деревянным и асфальтовым основаниям и конструкциям при строительстве, ремонте и реконструкции зданий и сооружений различного назначения.
Известен полимерцементный состав, включающий портландцемент, минеральные заполнители, полиметилнафталинсульфокислоту, полимерную добавку на основе сополимера винилацетата, или винилхлорида, или акрилата и воду при заданном содержании компонентов, масс. %, причем минеральные наполнители составляют как минимум половину от всех компонентов (Заявка РФ №99115361/04, МПК7 С04В 26/02, С04В 28/04, опубл. 27.06.2001 г.).
Данный состав имеет ряд существенных недостатков, обусловленных применяемыми компонентами, водная основа не позволяет работать с составом при низких (отрицательных) температурах, а из-за подавляющего преобладания в составе минеральных наполнителей состав имеет низкие прочностные характеристики (низкая прочность при изгибе и растяжении, низкая стойкость к истиранию), высокий коэффициент водопоглощения, низкую пластичность и невысокую адгезию при нанесении на различные основании.
Частично указанные недостатки устранены в композиции для получения строительных материалов на основе цементного вяжущего, воды и углеродных металлсодержащих наноструктур с добавлением органического вяжущего или технологических добавок, все в определенных соотношениях компонентов в композиции, масс. % (Патент РФ №2281262, МПК С04В 22/02, С04В 28/00, опубл. 10.08.2006 г.).
Данная композиция имеет более высокие прочностные характеристики, однако затворение композиции водой также ограничивает применение композиции сезоном времени только с плюсовой температурой, невысоки также пластические и адгезионные свойства композиции.
Известен также состав, содержащий портландцемент, заполнитель, компонент для затворения и модифицирующие добавки при подобранных соотношениях компонентов, масс. % (Заявка РФ №2001103034/03, МПК С04В 28/04, E01D 22/00, опубл. 10.04.2001 г.).
Данный состав совершеннее предыдущего, комплекс модифицирующих добавок способствует тому, что при тех же прочностных характеристиках улучшаются и другие свойств состава, он более пластичен, чем предыдущие составы, имеет лучшую структуру и достаточную стойкость к истиранию. Вместе с тем, данный состав также готовится на водной основе, что делает его применение зависимым от температуры окружающего воздуха, наличие большого количества минерального заполнителя ограничивает его пластичность, за счет этого же состав имеет низкую адгезию к другим строительным материалам.
Описанный выше состав по заявке №2001103034/03 является наиболее близким из аналогов по назначению, технической сущности и достигаемому положительному результату к заявляемому изобретению и принят за прототип.
Таким образом, основными недостатками состава, принятого за прототип, являются:
- невозможность применения раствора при отрицательных температурах воздуха;
- недостаточно высокие прочностные характеристики;
- недостаточная пластичность;
- низкая адгезия к другим строительным материалам.
Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением, заключается в возможности применения состава при отрицательных температурах воздуха, увеличении прочностных характеристик и повышении пластичности и адгезионных свойств состава.
Указанный технический результат достигается тем, что в универсальном всесезонном составе для защитного покрытия строительных конструкций, содержащем портландцемент, заполнитель, компонент для затворения и модифицирующие добавки, в качестве компонента затворения применяется смесь поливинилхлоридной хлорированной алкидной и эпоксидной диановой смол, в качестве заполнителя - природный волластонит, а в качестве модифицирующих добавок - гидроксид алюминия, полиамидный отвердитель и сиккатив нафтенатный и получен введением в смесь указанных смол отвердителя, перемешивания, затем добавления смеси портландцемента, волластонита и гидроксида алюминия, перемешивания, введения сиккатива и дополнительного перемешивания до готовности при следующем соотношении компонентов, масс. %:
портландцемент
20-30
природный волластонит
23-27
гидроксид алюминия
10-15
смесь поливинилхлоридной хлорированной
алкидной и эпоксидной диановой смол
25-35
полиамидный отвердитель
5-8
сиккатив нафтенатный
2-4
Заявляемый универсальный всесезонный состав для защитного покрытия строительных конструкций представляет собой смесь поливинлхлоридной хлорированной алкидной и эпоксидной диановой смол, портландцемента, природного волластонита, гидроксида алюминия, полиамидного отвердителяи нафтенатного сиккатива при определенном соотношении компонентов, причем получаемой при определенном порядке их смешивания - введением в смесь указанных смол отвердителя, перемешивания, затем добавления смеси портландцемента, волластонита и гидроксида алюминия, перемешивания и введением нафтенатного сиккатива и дополнительного перемешивания до готовности.
Между отличительными признаками заявляемого состава и достигаемым техническим результатам существует следующая причинно-следственная связь.
Применение в качестве компонента для затворения смеси поливинилхлоридной хлорированной алкидной и эпоксидной диановой смол вместо воды позволяет готовить и применять заявляемый состав как при положительных, так и при отрицательных температурах, что значительно расширяет технологические возможности состава, одновременно позволяя при этом значительно повысить пластичность, прочность на изгиб, коррозионные и адгезионные свойства состава. В качестве поливинилхлоридной хлорированной алкидной смолы применяется эмаль ХВ-124 при соотношении ее в составе смеси смол не менее 50-60%, остальное - эпоксидная диановая смола.
При соединении эпоксидной диановой смолы и полиамидного отвердителя происходит процесс полимеризации с выделением тепла, что также дополнительно оказывает положительное влияние на применение раствора при отрицательных температурах. Кроме того, полиамидный отвердитель повышает устойчивость состава к перепадам температуры и стойкость к воздействию воды, кислот и щелочей.
Используя в заявляемом составе нафтенатный сиккатив и полиамидный отвердитель в определенных соотношениях, мы имеем возможность регулировать кинетику твердения состава, так как сиккатив ускоряет процесс высыхания и гелеобразования и является к тому же преобразователем ржавчины, что немаловажно при нанесении состава на металлоконструкции. При этом ускоряется процесс схватывания и твердения состава после его нанесения при увеличении прочности относительно других составов особенно в начальный момент - в возрасте 1 суток нормального твердения.
Одновременно данные компоненты улучшают прочностные характеристики состава и коррозионную стойкость при нанесение его на металлические поверхности.
Применение в составе смеси портландцемента, природного волластонита и гидроксида алюминия значительно повышает механическую прочность на сжатие и прочность на изгиб покрытия из заявляемого состава за счет того, что волластонит имеет игольчатую форму кристаллов и большую плотность кварцевых цепочек в структуре. По сравнению с применяемым ранее асбестом волластонит гораздо плотнее и имеет более выраженные армирующие свойства. Кристаллы волластонита образуют вокруг себя в готовом составе структуру, снижающую степень подвижности элементов относительно друг друга. Происходит «сшивание» состава по всей толщине слоя и во всех направлениях. Таким образом, повышается однородность смеси и уменьшаются возможные процессы образования трещин и усадки материала, что особенно важно при нанесении состава на поверхности сложной геометрической формы. Одновременно волластонит обеспечивает пористость структуры, обеспечивая паропроницаемость покрытия. Мелкая замкнутая пористость состава повышает также водонепроницаемость и морозостойкость. Гидроксид алюминия применяется в составе в качестве антиперена, повышающего огнестойкость заявляемого состава. При повышенных температурах гидроксид алюминия разлагается с выделением влаги в виде пара, при этом поглощается значительное количество тепла, понижается температура и снижается за счет парового барьера на пути кислорода доступ кислорода, что повышает стойкость состава к термическим воздействиям, замедляет и уменьшает скорость горения и образование пламени. Взаимодействие элементов полиамидного отвердителя с гидроксидом алюминия усиливает эффект огнестойкости и самозатухания.
Получение заявляемого состава методом перемешивания в определенном порядке и последовательности позволяет быстро и с минимальными затратами получить качественный однородный состав.
Таким образом, применение данных компонентов в определенных соотношениях позволяет получить универсальный всесезонный состав для защитного покрытия строительных конструкций с возможностью его применения как при положительных, так и при отрицательных температурах воздуха, имеющий высокие прочностные характеристики, обладающий высокой пластичностью и повышенными адгезионными свойствами к различным строительным материалам, в том числе и на битумной основе.
Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна автору из уровня существующей строительной техники и технологии, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «новизна».
Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения может быть многократно воспроизведена в промышленном и гражданском строительстве с достижением поставленной цели по увеличению прочностных характеристик и эксплуатационных свойств универсального всесезонного состава, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «промышленная применимость».
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемый к патентованию универсальный всесезонный состав неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники и технологии, т.е. соответствует критерию «изобретательский уровень».
Готовят универсальный всесезонный состав для защитного покрытия строительных конструкций в смесителях или промышленных миксерах следующим образом.
Готовятся отдельно две группы компонентов - жидкие и сухие в отдельных смесителях. В первый смеситель в смесь поливинилхлоридной хлорированной алкидной (эмаль ХВ-124 ГОСТ 10144-74) и эпоксидной диановой смол (например, марок ЭД-20 или ЭД-22 ГОСТ10587-84) вводится в определенной пропорции полиамидный отвердитель (например, марки Этал-45TZ или ЭТал-1440TZ), и перемешивается все это 2-3 мин со скоростью 500 об/мин. Цвет смеси смол определяется цветом эмали и выбирается предварительно при заказе, исходя из требований заказчика и принятых при проектировании здания или сооружения дизайнерских и художественных решений. В отдельном смесителе с малыми оборотами перемешиваются сухие компоненты - портландцемент, природный волластонит (например марки Воксил со средним диаметром частиц до 250 мкм и отношением l/d=16-20) и гидроксид алюминия (лучше мелкодисперсный с размерами частиц 7-10 мкм). Далее в готовую смесь смол добавляют уже перемешанную сухую смесь и мешают 2-3 мин со скоростью 1500-2000 об/мин. После введения в состав нафтенатного сиккатива (например, марки НФ-1 ГОСТ 1003-73) происходит перемешивание до готовности состава. При малых объемах работ допускается приготовление смеси при помощи перемешивающих насадок для электрической дрели. Объем замеса не должен превышать того количества, которое можно использовать в течение времени сохранения подвижности. Сохраняемость первоначальной подвижности состава должна быть не менее времени, в течение которого состав вырабатывается.
Допускается при плюсовой температуре при замесе добавлять воду для регулировки подвижности состава. Перед нанесением состава в зимнее время замес рекомендуется производить при плюсовой температуре.
При промышленном производстве компоненты состава готовятся на заводе- изготовителе компонентов и поставляются потребителям уже в готовом виде в удобной таре и упаковке.
Наносится заявляемый состав при помощи текстурных пистолетов со съемными соплами 4 мм, 6 мм, 8 мм и компрессором мощностью от 8 до 10 атм. Раствор можно наносить как на гладкую, так и на шероховатую поверхность, на вертикальные и горизонтальные поверхности. При нанесении состава на горизонтальные поверхности допускается внесение в состав раствора крупнозернистого песка или другого наполнителя фракцией от 0,1 до 3 мм (кварц, мрамор, гранит и т.д.), с образованием полимерцементобетона. Время схватывания готового состава после перемешивания 6 часов, полную прочность состав набирает в течение 28 суток.
Поверхность, подвергаемую нанесению раствора, следует тщательно подготовить. С нее удаляются пыль, грязь, поврежденный и ослабленный бетон. При загрязнении старого бетона маслами его следует обезжирить растворителем. Если поверхность гладкая, на ней следует сделать насечки глубиной 2-3 мм. Далее участок необходимо тщательно увлажнить и вытереть излишки воды. После этого можно приступать к нанесению ремонтного раствора. В зимнее время следует произвести предварительную обработку поверхности пламенем газовой горелки для удаления льда и изморози.
Предлагаемый к патентованию универсальный всесезонный состав защитного покрытия строительных конструкций является современным инновационным материалом с широкой областью применения. Данный состав может быть применен при строительстве, ремонте и реконструкции объектов различного назначения. В качестве защитных и отделочных покрытий его можно наносить на бетонные, железобетонные, каменные, кирпичные, деревянные, асфальтовые и металлические основания, как по большим площадям, так и для заделки трещин и стыков между конструкциями. Состав можно применять как при положительных, так и при отрицательных температурах воздуха, он имеет высокие прочностные характеристики, обладает высокой пластичностью и повышенными адгезионными свойствами к другим строительным материалам.
В настоящее время проведены большие опытно-технологические работы. Разработаны рецептуры состава, отработана технология его получения, разрабатывается необходимая технологическая документация, проработана технология его нанесения, опробованы механизмы и приспособления. Проведены необходимые испытания состава в аккредитованной испытательной лаборатории. Были получены опытные партии заявляемого состава, был осуществлен с его помощью ремонт производственных помещений в Московской области и г. Тамбове. Небольшие партии состава для опытных работ был предоставлены предприятиям и предпринимателям из этих же регионов. Причем нанесение раствора производилось при положительных и отрицательных температурах и по разным поверхностям. В работе и эксплуатации (по отзывам потребителей) состав показал высокие свойства и преимущества, заявленные в материалах заявки относительно других материалов. Лабораторные испытания и опытные работы с данным составом показали отличные технико-эксплуатационные характеристики заявленного состава.
Возможность осуществления предлагаемого изобретения и возможность его использования представлена на примерах, где:
- в таблице 1 представлены три примера замеса заявляемой смеси;
- в таблице 2 указаны получаемые в каждом примере замеса физико-механические свойства составов.
По таблице 2 можно проследить влияние количества тех или иных компонентов на физико-механические свойства составов.
Такие показатели опытных составов, как плотность, паропроницаемость, коэффициент водопоглощения, прочность на отрыв металла и дерева, не изменялись или изменялись незначительно или не фиксировались.
При дальнейшем увеличении количества отдельных компонентов, выходящие за указанные в данной заявке диапазоны, те или иные физико-механические свойства составов резко снижались (прочностные характеристики, паропроницаемость и др.), повышались неудобства при их нанесении из-за повышенной вязкости, снижалась жизнеспособность состава и т.д.