КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ПОВЕРХНОСТИ БЕТОННОЙ КОНСТРУКЦИИ (ВАРИАНТЫ)
COMPOSITION FOR PROTECTIVE COATING OF SURFACES OF CONCRETE STRUCTURES (VERSIONS)

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к композициям для защитных покрытий поверхностей бетонных конструкций, преимущественно поверхностей бетонных блоков обделки тоннелей.
Для формирования защитных покрытий, предназначенных для предохранения поверхностей бетонных конструкций от разрушающего воздействия факторов внешней среды, широко используются водосодержащие композиции, включающие полимерную пленкообразующую основу [см., например, RU 2208026, RU 2055821, RU 2179540].
Достоинством рассматриваемых водосодержащих композиций является их экологическая и пожарная безопасность, поскольку они не требуют применения органических разбавителей.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является композиция для защитного покрытия поверхности строительной конструкции [RU 2179540], в том числе конструкции, изготовленной из бетона. Указанная композиция выбрана авторами в качестве ближайшего аналога по первому и второму вариантам изобретения.
Данная композиция включает пленкообразующую основу, в качестве которой используют латекс, а также фосфатное связующее, оболочковый пигмент сложного строения и воду.
Рассматриваемая композиция (так же как вышеуказанные композиции) позволяет получить покрытие, обладающее достаточной адгезионной прочностью к бетону и выполняющее функцию защиты бетонной поверхности от воздействия вредных факторов внешней среды.
Между тем существует необходимость в разработке композиций для формирования покрытий, которые помимо функции защиты бетонной поверхности обладают свойством снижать износ трущихся в процессе сооружения бетонной конструкции об ее поверхность металлических элементов строительных машин. Использование указанных композиций является актуальным, в частности, для защиты поверхности бетонных блоков обделки тоннелей, укладываемых с помощью строительных проходческих машин. Данные машины снабжены узлом щеточного уплотнения, металлические щетки которого в процессе проходки непрерывно трутся о поверхность бетонных блоков, что приводит к быстрому износу и поломке щеток.
Задачей заявляемого изобретения по первому и второму вариантам является создание композиции для защитного покрытия поверхности бетонной конструкции, обеспечивающего снижение износа скользящих по поверхности бетонной конструкции металлических элементов.
Поставленная задача по первому варианту изобретения решается тем, что в композиции для защитного покрытия поверхности бетонных конструкций, включающей пленкообразующую основу, в качестве которой использован латекс, согласно изобретению использован синтетический латекс, выбранный из группы, включающей латексы на основе сополимеров бутадиена и стирола, на основе винилацетата, на основе стирола и эфиров акриловой кислоты, при этом композиция дополнительно содержит графит при массовом соотношении латекса и графита 1:(0,05-0,14).
Поставленная задача по второму варианту изобретения решается тем, что композиция для защитного покрытия поверхности бетонных конструкций, включающая пленкообразующую основу, согласно изобретению в качестве пленкообразующей основы содержит водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией от 2 до 5 мас.% и вязкостью по Брукфельду 7-15 МПа·с, при этом композиция дополнительно содержит графит при массовом соотношении пленкообразующей основы и графита 1:(0,05-0,14).
Заявляемая композиция по первому варианту изобретения, качественный и количественный состав которой был подобран авторами экспериментально, за счет наличия в ней пленкообразующей основы - латекса, представляющего собой водную дисперсию полимерного соединения, обеспечивает формирование обладающего высокой адгезией к бетону защитного покрытия.
При этом принципиально важным является то, что композиция содержит графит, при выбранном количественном соотношении указанного ингредиента и латекса, благодаря чему у покрытия, изготовленного из заявляемой композиции, проявляется новое специфическое свойство, заключающееся в следующем. Как показали исследования, при трении металлических элементов о поверхность бетонной конструкции, на которую нанесено покрытие, происходит перенос графита из материала покрытия на поверхность металлических элементов с образованием на поверхности указанных элементов микрослоя графита, обладающего антифрикционными свойствами. За счет этого снижается сила трения, возникающая при скольжении металлических элементов по поверхности бетонной конструкции с нанесенным на нее покрытием, и, как следствие, снижается износ металлических элементов, что приводит к увеличению их срока службы.
Известно введение графита в качестве пигмента в составы водосодержащих композиций для защитно-окрасочных покрытий строительных материалов (см., например, RU 95104422). Однако для придания покрытию стойкой цветовой окраски качественный и количественный состав композиции для покрытия должен быть подобран из условия обеспечения покрытием его основной защитной функции и при этом из условия прочного удержания графита в материале покрытия, исключающего перенос графита на поверхность внешних элементов при их воздействии на окрашенную поверхность строительной конструкции. Так, в частности, в состав композиции, описанной в RU 95104422, введены жидкое стекло, а также гамма-аминопропилоксисилоксан в качестве крепителя, которые способствуют прочному удержанию пигмента, в частности графита, в материале покрытия, придавая ему высокие декоративно-эстетические показатели.
В заявляемой композиции используется латекс, выбранный из круга синтетических латексов, применяемых в лакокрасочной промышленности, в частности латексы на основе сополимеров бутадиена и стирола, на основе винилацетата, на основе стирола и эфиров акриловой кислоты.
Аналогичным образом, заявляемая композиция по второму варианту изобретения, качественный и количественный состав которой был подобран авторами экспериментально, за счет наличия в ней пленкообразующей основы, представляющей собой водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией от 2 до 5 мас.% и вязкостью по Брукфельду 7-15 МПа·с, обеспечивает формирование обладающего высокой адгезией к бетону защитного покрытия. Одновременно, как показали проведенные исследования, за счет наличия в композиции графита при выбранном количественном соотношении компонентов изготовленное из композиции покрытие, благодаря вышеописанному эффекту переноса графита из материала покрытия на поверхность металлических элементов, обеспечивает снижение износа скользящих по поверхности бетонной конструкции металлических элементов, что приводит к увеличению их срока службы.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации первого и второго вариантов изобретения, является обеспечение у защитного покрытия, изготовленного из заявляемой композиции и нанесенного на поверхность бетонной конструкции, эффекта переноса графита из материала покрытия на поверхность металлических элементов, скользящих по поверхности бетонной конструкции с нанесенным на нее покрытием, что приводит к снижению износа металлических элементов и, как следствие, к увеличению их срока службы.
Композицию для защитного покрытия по первому и второму вариантам изобретения готовят путем перемешивания до однородного состояния требуемых количеств пленкообразующей основы и графита.
Для приготовления композиции преимущественно используют графит дисперсностью от 1 до 10 мкм, что позволяет повысить однородность покрытия.
При необходимости в композицию могут быть введены помимо вышеуказанных компонентов функциональные добавки, в частности консервант, антисептик и прочее.
При необходимости с целью обеспечения возможности нанесения композиции как кистью, так и валиком регулируют ее вязкость путем добавления в композицию воды в количестве, обеспечивающем значение условной вязкости 33-35 с, измеряемую по времени истечения композиции через капилляр диаметром 4 мм на вискозиметре ВЗ-246.
Возможность реализации изобретения показана в примерах конкретного выполнения.
Пример 1.
Готовили композицию для защитного покрытия поверхности бетонных конструкций по первому варианту изобретения.
Для приготовления композиции в качестве пленкообразующей основы использовали латекс синтетический бутадиен-стирольный СКС-65ГП и графит КГП-С по ТУ 113-08-48-63-90.
Состав композиции:
латекс
10 кг
графит
0,7 кг.
Соотношение латекса и графита составляет 1:0,07.
Испытывали свойства покрытия, изготовленного из композиции.
Для испытания использовали опытную установку, включающую бетонное кольцо, наружная кольцевая поверхность которого служит для нанесения на нее покрытия, а также вращающуюся металлическую щетку, трущуюся о наружную поверхность бетонного кольца.
На участок наружной поверхности бетонного кольца наносили валиком один слой испытуемой композиции, при этом получали равномерное по толщине гладкое покрытие. Обеспечивали контакт металлических прутьев щетки с участком наружной поверхности бетонного кольца, на котором нанесено покрытие, и осуществляли вращение щетки в течение 5 с.
Измеряли значение скорости вращения щетки, которое она достигла за указанный фиксированный период времени. Значение указанной скорости составило 184 об/мин.
Осуществляли сравнительные испытания покрытия, изготовленного из водоэмульсионной краски "Аквакор - П", которая традиционно используется в строительстве для формирования защитного покрытия поверхностей бетонных конструкций.
Для испытания использовали вышеописанную установку, на участок наружной поверхности бетонного кольца которой наносили валиком один слой указанной краски.
Испытания проводили, как описано выше. Значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, составило 88 об/мин.
Как следует из приведенных результатов испытаний, в случае использования покрытия, изготовленного из композиции по примеру 1, значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, более чем в два раза превышает значение указанной скорости, достигаемой в случае использования покрытия из краски "Аквакор - П", что свидетельствует о значительно более низком коэффициенте трения в паре "металлическая щетка - поверхность бетонного кольца с испытуемым покрытием".
Пример 2.
Готовили композицию для защитного покрытия поверхности бетонных конструкций по первому варианту изобретения.
Для приготовления композиции в качестве пленкообразующей основы использовали латекс синтетический бутадиен-стирольный СКС-65ГП и графит КГП-С по ТУ 113-08-48-63-90.
Состав композиции:
латекс
10 кг
графит
1,2 кг.
Соотношение латекса и графита составляет 1:0,12.
Испытывали свойства покрытия, изготовленного из композиции, как описано в примере 1.
Значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, составило 186 об/мин.
Как следует из приведенных результатов испытаний, в случае использования покрытия, изготовленного из композиции по примеру 2, значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, более чем в два раза превышает значение указанной скорости, достигаемой в случае использования покрытия из краски "Аквакор - П" (см. пример 1), что свидетельствует о значительно более низком коэффициенте трения в паре "металлическая щетка - поверхность бетонного кольца с испытуемым покрытием".
Пример 3.
Готовили композицию для защитного покрытия поверхности бетонных конструкций по первому варианту изобретения.
Для приготовления композиции в качестве пленкообразующей основы использовали латекс синтетический бутадиен-стирольный СКС-65ГП и графит КГП-С по ТУ 113-08-48-63-90.
Состав композиции:
латекс
10 кг
графит
1,4 кг.
Соотношение латекса и графита составляет 1:0,14.
Испытывали свойства покрытия, изготовленного из композиции, как описано в примере 1.
Значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, составило 180 об/мин.
Как следует из приведенных результатов испытаний, в случае использования покрытия, изготовленного из композиции по примеру 3, значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, в два раза превышает значение указанной скорости, достигаемой в случае использования покрытия из краски "Аквакор - П" (см. пример 1), что свидетельствует о значительно более низком коэффициенте трения в паре "металлическая щетка - поверхность бетонного кольца с испытуемым покрытием".
Пример 4.
Готовили композицию для защитного покрытия поверхности бетонных конструкций по второму варианту изобретения.
Для приготовления композиции в качестве пленкообразующей основы использовали водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией 3 мас.% и с вязкостью по Брукфильду 10 МПа·с и графит КГП-С по ТУ 113-08-48-63-90.
Состав композиции:
водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы
10 кг
графит
0,8 кг.
Соотношение водного раствора натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и графита составляет 1:0,08.
Испытывали свойства покрытия, изготовленного из композиции, как описано в примере 1.
Значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, составило 184 об/мин.
Как следует из приведенных результатов испытаний, в случае использования покрытия, изготовленного из композиции по примеру 4, значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, более чем в два раза превышает значение указанной скорости, достигаемой в случае использования покрытия из краски "Аквакор - П" (см. пример 1), что свидетельствует о значительно более низком коэффициенте трения в паре "металлическая щетка - поверхность бетонного кольца с испытуемым покрытием".
Пример 5.
Готовили композицию для защитного покрытия поверхности бетонных конструкций по второму варианту изобретения.
Для приготовления композиции в качестве пленкообразующей основы использовали водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией 3 мас.% и с вязкостью по Брукфильду 10 МПа·с и графит КГП-С по ТУ 113-08-48-63-90.
Состав композиции:
водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы
10 кг
графит
0,14 кг.
Соотношение водного раствора натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и графита составляет 1:0,14.
Испытывали свойства покрытия, изготовленного из композиции, как описано в примере 1.
Значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, составило 181 об/мин.
Как следует из приведенных результатов испытаний, в случае использования покрытия, изготовленного из композиции по примеру 5, значение скорости вращения щетки, которое она достигла за фиксированный период времени 5 с, более чем в два раза превышает значение указанной скорости, достигаемой в случае использования покрытия из краски "Аквакор - П" (см. пример 1), что свидетельствует о значительно более низком коэффициенте трения в паре "металлическая щетка - поверхность бетонного кольца с испытуемым покрытием".