СТРОИТЕЛЬНЫЙ РАСТВОР
MORTAR

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности, к строительным растворам, и может быть использовано для проведения строительных работ при создании конструкций из кирпича, бетона и железобетона, а также для отделочных и ремонтных работ, а именно при проведении кладочных и штукатурных работ, а так же при изготовлении цементных стяжек полов.
Известен (DE, заявка 3930456) промышленный строительный раствор на основе минерального вяжущего, включающий портландцемент, гашеную известь, классифицированный кварцевый песок и добавки, улучшающие свойства раствора.
Известный раствор имеет улучшенные свойства, но использование его не позволяет получить швы малой толщины (1-2 мм), а также использовать его для отделочных и ремонтных работ. Кроме того, необходимость предварительного гашения извести и классификации песка, а также использование добавок увеличивают стоимость раствора.
Известен (SU, авторское свидетельство 409989) цементный раствор, содержащий декоративный цемент, песок и пигмент.
Данный раствор предназначен, предпочтительно, для отделки строительных изделий, но обладает недостаточной водостойкостью.
Известен (SU, авторское свидетельство 1278329) цементный раствор, содержащий портландцемент и пластифицирующую комплексную добавку.
Известный раствор имеет широкую область применения, но обладает недостаточно высокой водостойкостью.
Данное решение использовано в качестве ближайшего аналога разработанного изобретения.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного состава цементного раствора, состоит в создании раствора вяжущего широкого применения с высокими эксплуатационными характеристиками.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного состава цементного раствора, состоит в повышении прочности получаемого цементного камня.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать строительный раствор разработанного состава. Строительный раствор содержит портландцемент, карбамид, воду и пластифицирующую добавку, в качестве пластифицирующей добавки использована смесь лигносульфоната и смеси оксиэтилового и оксипропилового эфиров полиакриловых кислот при этом соотношение смеси эфиров полиакриловых кислот и лигносульфоната составляет до 1: 60, исключая соотношение 1:3n, где n=1,2,3..20, содержании лигносульфоната в количестве от 0,20 до 0,45% масс от содержания портландцемента, а содержание карбамида составляет от 0,01 до 0,10% от массы портландцемента при содержании воды в количестве от 40 до 60% масс. от массы портландцемента. Кроме того, в состав строительный раствора может дополнительно входить сульфат натрия в количестве, равном количеству карбамида.
Эфиры полиакриловых кислот как гиперпластификаторы растворов вяжущих весьма перспективны для промышленного применения. Ограничением применения эфиров полиакриловых кислот как гиперпластификаторов является их высокая себестоимость. Однако в ходе проведения настоящей работы было установлено, что добавление эфиров полиакриловых кислот к традиционно используемому в качестве пластификатора растворов вяжущих лигносульфонату (даже в небольших количествах) резко увеличивает прочность получаемого цементного камня.
Добавление карбамида дает не только прирост прочности, но и снижение водоотделения, что характерно для использования эфиров полиакриловых кислот как пластификаторов. Это обусловлено изменением структуры воды в присутствие мочевины в растворе. Сульфат натрия позволяет выявить синергетический эффект при применении мочевины.
В ходе проведения работы не выявлено заметного влияния соотношения различных эфиров полиакриловых кислот на достижение технического результата - ни от кислотной, ни от спиртовой составляющих эфиров полиакриловых кислот.
Исследования характеристик разработанного строительного раствора проводили в соответствие с нормами ГОСТ 31108-2003.
1. Для получения образца цементного камня смешивали обычным образом 1000 г портландцемента, 500 г воды, 3 г лигносульфоната. Образец затвердевал в течение 70 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 43 МПа, равномерность изменения объема примерно 4,6%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003. Полученные значения в дальнейшем использовали в качестве эталона сравнения.
2. Для получения цементного раствора и образца цементного камня, используемого для последующего исследования, смешивали обычным образом 1000 г портландцемента марки 500, 500 г воды, 3 г лигносульфоната, 1,5 г смеси оксиэтилового и оксипропилового эфиров полиакриловых кислот и 1 г карбамида, причем предварительно в воде растворили лигносульфонат, смесь оксиэтилового и оксипропилового эфиров полиакриловых кислот и карбамид, а затем при размешивании внесли портландцемент. Образец затвердевал в течение 76 минут. Полученный цементный камень исследовали в соответствие с требованиями ГОСТ 31108-2003. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 58 МПа, равномерность изменения объема примерно 5%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
3. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание воды составило 400 г.Образец затвердевал 77 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 57 МПа, равномерность изменения объема примерно 5%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
4. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание воды составило 600 г. Образец затвердевал 75 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 54,57 МПа, равномерность изменения объема примерно 4,5%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
5. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание лигносульфоната составило 2 г, а содержание эфиров полиакриловых кислот 1 г. Образец затвердевал 78 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 59 МПа, равномерность изменения объема примерно 6%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
6. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание лигносульфоната составило 4,5 г, а содержание эфиров полиакриловых кислот 0,9 г. Образец затвердевал 80 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 58 МПа, равномерность изменения объема примерно 6%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
7. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание лигносульфоната составило 4,5 г, а содержание эфиров полиакриловых кислот 0,08 г. Образец затвердевал 76 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 57 МПа, равномерность изменения объема примерно 5%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
8. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание карбамида составило 0,1 г. Образец затвердевал 80 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 56 МПа, равномерность изменения объема примерно 4%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
9. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание карбамида составило 1 г, содержание сульфата натрия 1 г. Образец затвердевал 80 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 56 МПа, равномерность изменения объема примерно 5%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
10. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание воды составило 350 г. Образец затвердевал 55 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 38 МПа, равномерность изменения объема примерно 9%. Указанные значения не соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
11. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание воды составило 650 г. Образец затвердевал 84 минуты. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 37 МПа, равномерность изменения объема примерно 10%. Указанные значения не соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
12. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание лигносульфоната составило 1,5 г, а содержание эфиров полиакриловых кислот 0,75 г. Образец затвердевал 77 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 40 МПа, равномерность изменения объема примерно 8%. Указанные значения не соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
13. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание лигносульфоната составило 4,8 г, а содержание эфиров полиакриловых кислот 2,4 г. Образец затвердевал 80 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 39 МПа, равномерность изменения объема примерно 8%. Указанные значения не соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
14. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание лигносульфоната составило 2,1 г, а содержание эфиров полиакриловых кислот 0,7 г. Образец затвердевал 78 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 42,5 МПа, равномерность изменения объема примерно 5%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003, но технический результат не достигается.
15. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание карбамида составило 1,1 г. Образец затвердевал 78 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 38,5 МПа, равномерность изменения объема примерно 8%. Указанные значения не соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
16. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание карбамида составило 0,09 г. Образец затвердевал 75 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 39 МПа, равномерность изменения объема примерно 9%. Указанные значения не соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003.
17. Образец готовили аналогично примеру 2, но содержание карбамида составило 0,5 г, а содержание сульфата натрия 0,7 г. Образец затвердевал 78 минут. После 28 суток выдержки прочность образца на сжатие составила 42,5 МПа, равномерность изменения объема примерно 5%. Указанные значения соответствовали требованиям ГОСТ 31108-2003, но технический результат не достигается.
Остальные примеры реализации приведены в прилагаемой таблице.
Экспериментально было установлено, что выход за указанные в формуле изобретения диапазоны содержания компонентов не позволяет достичь указанного технического результата.
При соблюдении качественного и количественного состава строительного раствора, указанного в формуле изобретения, улучшается прочность получаемого цементного камня.
№ п/п
Водо-Цементное отношение
Кол-во добавки (ЛС+ПК). % от массы цемента
Соотношение ПК/ЛС
Кол-во карбамида, % от массы цемента
Кол-во сульфата натрия, % от массы цемента
Прочность при сжатии (МПА) в 28 суток твердения
Марка цемента
1.
0,32
0,45
1:2
-
-
71,0
Белгород-
2.
0,32
0,45
1:2
0,05
-
81,3
ский, 42,5
3.
0,32
0,15
1:0
-
-
80,0
(ПЦ 500)
4.
0,35
0,36
-
-
-
50,0
5.
0,35
0,36
1:13
-
-
59,8
6.
0,35
0,36
1:13
0,05
0,05
94,4
7.
0,35
0,36
1:13
-
-
53,3
Вольский
8.
0,35
0,36
1:13
0,05
-
60,0
ПЦ500
9.
0,35
0,36
1:13
0,05
0,05
67,0
10.
0,35
0,36
0:1
-
-
43,4
Щуровский
11.
0,35
0,36
1:10
-
-
57,6
ПЦ500
12.
0,35
0,36
1:10
0,05
-
64,6
13.
0,35
0,36
1:9
-
-
45,3
13.
0,50
-
-
-
-
36,0
14.
0,50
0,35
1:57
0,05
-
41,8
15.
0,50
0,35
1:57
0,05
0,05
45,0
16.
0,50
0,40
0:1
-
-
40,3
16.
0,50
0,40
1:5
-
-
49,0
17.
0,50
0,40
1:6
-
-
41,1
18.
0,54
0,45
1:21
-
-
40,8
18.
0,54
0,45
1:21
0,05
-
42,5
19.
0,54
0,45
1:22
0,05
-
51,1