КОМПЛЕКСНАЯ МОДИФИЦИРУЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА
COMPLEX MODIFYING ADDITIVE FOR CONSTRUCTION MORTAR AND METHOD FOR PRODUCTION OF CONSTRUCTION MORTAR

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам комплексных модифицирующих добавок для строительных растворов и изготовлению строительных растворов, которые могут найти применение в качестве штукатурных растворов, шпаклевочных смесей, клеев для облицовочной плитки, готовых строительных растворов для возведения монолитных конструкций, строительной массы для выравнивания полов и т.д.
Для регулирования технологических и строительно-технических свойств строительных растворов применяют различные модифицирующие добавки. Предпочтительным является использование комплексных добавок, включающих несколько компонентов, что позволяет получать строительные растворы с комплексом требуемых свойств. Наиболее важным свойством строительных растворов является удобоукладываемость, которая определяется подвижностью (текучестью) растворов. С повышением содержания воды подвижность строительного раствора увеличивается, однако количество воды, вводимой в состав раствора, ограничивается удерживающей способностью цемента. Удержание влаги в растворе способствует снижению степени отдачи воды твердеющим строительным раствором в окружающую среду и к основанию, с которым контактирует раствор. Поэтому широкое применение для приготовления строительных растворов нашли водоудерживающие добавки, в частности, эфиры целлюлозы, обладающие хорошими водоудерживающими свойствами (SU 881045, C04B 13/14, 1981; SU 920025, C04B 13/24, 1982; SU 1070129, C04B 15/02, 1984; SU 1689322, C04B 11/00, 1991; RU 2233255, C04B 28/30, 2004).
Известна сухая комплексная модифицирующая добавка (RU 2204540, C04B 28/00, 2003), содержащая, мас.%:
микрокремнезем - 0,1-30,0
пластификатор - 0,5-3,0
доломитовая или известняковая мука - 40,0-92,0
водорастворимый эфир целлюлозы - 0,1-3,0
редисперсионный порошок в виде сополимеров поливинилацетата или акрилата - 0,3-24,0,
и входящая в состав сухой растворной смеси, содержащей, мас.%: вяжущее 25-35, заполнитель 55-74, комплексная модифицирующая добавка 1,0-10,0. Заполнитель включает, мас.%: песок кварцевый 85,0-99,9, пылевидный кварц 0,10-15,0. Вяжущим могут быть цементы различных марок, сложные цементно-известковые и известково-цементные вяжущие. Смесь предназначена для укладки облицовочных плиток.
Приготовление этой сухой растворной смеси осуществляют следующим образом. Заполнитель и модифицирующую добавку готовят отдельно, их компоненты дозируют в соответствии с рецептурой, загружают в смеситель и перемешивают в течение 1-10 минут. Затем смешивают вяжущее и приготовленные заполнитель и модифицирующую добавку, дозированные в соответствии с рецептурой. Полученную сухую смесь фасуют в стандартные мешки и отправляют потребителю.
Для использования этой смеси из нее готовят рабочий строительный раствор следующим образом. Порцию смеси высыпают в емкость, добавляют воду до рабочей консистенции, перемешивают и выдерживают 5-15 минут. Затем на подготовленную поверхность или на укладываемый материал наносят слой приготовленного раствора и производят укладку материала. Сухая растворная смесь обеспечивает прочность на отрыв до 1,2 МПа, предел прочности клеевого соединения при сжатии - до 18 МПа.
Недостатком сухих растворных смесей является ограниченный срок хранения (0,5 года) из-за присутствия в них цемента, который быстро теряет свою активность, поглощая влагу из воздуха (через 3 месяца смеси теряют до 20% прочности). Поэтому для приготовления смесей используют только сухие компоненты и хранят приготовленные смеси в сухих условиях. Это требует наличия на заводах по выпуску сухих смесей специального сушильного оборудования или доставки сухих компонентов со специализированных предприятий с использованием спецтранспорта. Все это приводит к значительному удорожанию продукции. Кроме того, для таких смесей, содержащих все необходимые для приготовления строительного раствора компоненты, характерно четкое разделение по областям применения.
При затворении водой сухих строительных смесей процесс гидратации и схватывания цемента проходит раньше, чем произойдет полное растворение или диспергирование сухих компонентов модифицирующей добавки. Эта проблема особенно актуальна для эфиров целлюлозы, многие из которых растворяются (набухают) с образованием водоудерживающих гелей в течение нескольких часов (до 1 суток). Поэтому не удается достичь значительного улучшения подвижности и удобоукладываемости строительного раствора на основе сухих строительных смесей, содержащих эфиры целлюлозы. Жизнеспособность такого строительного раствора составляет 1-2 часа, что не позволяет перевозить его на большие расстояния от места изготовления.
Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является сухая комплексная модифицирующая добавка, включающая, мас.%: минеральный наполнитель 50-95, эфир целлюлозы 5-50 в качестве дополнительного активного ингредиента (RU 2211205, C04B 40/00, C04B 28/02, 2003). При этом в качестве минерального наполнителя используют наполнитель из группы кальцит, барит, известняковая мука, мраморная мука, доломитовая мука, пылевидный кварц, различные виды цемента, гипс, корунд, аморфный кремнезем. Добавка может дополнительно содержать и другие активные ингредиенты: редисперсионные порошки сополимеров и гомополимеров винилацетата, акрилата и бутадиенстирола, водорастворимые пластифицирующие, водоредуцирующие, воздухововлекающие, гидрофобизирующие, пигментирующие добавки в сухом виде.
Добавку получают смешиванием минерального наполнителя, эфира целлюлозы и, при необходимости, других дополнительных активных ингредиентов при их определенном соотношении с последующим активным перемешиванием в турбулентных потоках. Производство такой сухой модифицирующей добавки является самостоятельным производством, а добавка - товарным продуктом. Потребители могут использовать ее для приготовления строительных растворов общеизвестным способом путем смешивания с песком, цементом и водой. Эта добавка по сравнению с вышеописанной имеет более универсальную область применения, так как с ее использованием в зависимости от марки добавляемого цемента можно получать плиточный клей, штукатурку для различных поверхностей, строительную массу и т.д.
Однако процесс приготовления сухой комплексной модифицирующей добавки требует использования сухих компонентов, что связано с дополнительными энергетическими затратами. Эфиры целлюлозы находятся в модифицирующей добавке в сухом виде, поэтому строительные растворы, приготовленные с использованием такой добавки, имеют, как и в предыдущем случае, недостаточную подвижность, удобоукладываемость и жизнеспособность.
Общеизвестны способы получения строительных растворов путем смешивания цемента с наполнителем (песком) и водой.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения строительного раствора путем смешивания цемента с песком, сухой комплексной модифицирующей добавкой и водой (RU 2211205, C04B 40/00, C04B 28/02, 2003).
Недостатком этого способа является получение строительного раствора с недостаточной подвижностью, удобоукладываемостью и жизнеспособностью вследствие введения в раствор модифицирующей добавки в сухом виде.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности производства и применения комплексных модифицирующих добавок.
Техническим результатом, который может быть получен при использовании предложенного изобретения, является удешевление добавки, повышение жизнеспособности, улучшение подвижности и удобоукладываемости строительного раствора.
Для достижения этого результата предложена комплексная модифицирующая добавка для строительного раствора, содержащая минеральный компонент и эфир целлюлозы в качестве водоудерживающего активного ингредиента, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: минеральный компонент - 100, эфир целлюлозы - 0,1-1,0, вода - 8-50.
В качестве минерального компонента добавка содержит минеральный заполнитель и/или наполнитель. Добавка может также содержать, по крайней мере, один дополнительный активный ингредиент, выбранный из группы, включающей редиспергируемые полимерные порошки, а также водорастворимые пластифицирующие, воздухововлекающие, гидрофобизирующие, биоцидные, ускоряющие и замедляющие схватывание строительного раствора пигментирующие добавки.
Введение воды в состав модифицирующей добавки позволяет использовать ее компоненты с их естественной влажностью, не прибегая к дополнительной осушке.
Для достижения указанного результата предложен также способ получения строительного раствора путем смешивания вяжущего с комплексной модифицирующей добавкой, отличающийся тем, что используют предложенную комплексную модифицирующую добавку при следующем соотношении компонентов строительного раствора, мас.ч.: модифицирующая добавка - 100, вяжущее - 10-45.
Поскольку предложенная добавка уже содержит воду, то при смешивании вяжущего с этой добавкой можно либо не вводить воду, либо вводить ее дополнительно в таком количестве, чтобы получить желаемую консистенцию раствора.
При получении комплексной модифицирующей добавки в качестве минерального компонента используют наполнители (например, доломитовая мука, известняковая мука, мраморная мука, пылевидный кварц), заполнители (например, кварцевый песок) или различные их смеси. Используемыми эфирами целлюлозы могут быть, например, метилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза или их смеси.
Для модификации технологических и строительно-технических свойств строительного раствора можно также использовать обычно применяемые дополнительные активные ингредиенты в эффективных для каждого ингредиента количествах:
водорастворимые пластифицирующие добавки - лигносульфонат, суперпластификатор С-3, меламин - и нафталинформальдегидные олигомеры и др.;
воздухововлекающие добавки - смеси алкиларилсульфонатов, органические сульфо-кислоты и их соли и др.;
гидрофобизирующие добавки - стеараты кальция, магния, цинка, олеат натрия и др.;
биоцидные добавки - Катон LXE на основе 5-хлоро-2-метил-4-изотиазолин-3-она и 2-метил-4-изотиазолин-3-она, Nuosept 95 на основе замещенного оксазолидина и др.;
добавки, регулирующие время схватывания строительного раствора - алюминат натрия, формиат кальция, лимонная кислота, щавелевая кислота, малоновая кислота и др.
Кроме вышеупомянутых дополнительных ингредиентов модифицирующая добавка может содержать и другие, например пеногасители, противоусадочные, противоморозные, увеличивающие прочность и адгезию и др.
Для приготовления строительного раствора в зависимости от его назначения можно использовать различные виды вяжущих - портландцемент различных марок, шлако-портландцемент, пуццолановый цемент, гипс и др.
Сущность изобретения иллюстрируется приведенными ниже примерами.
Примеры 1-9. Комплексную модифицирующую добавку согласно изобретению готовят следующим образом. Компоненты модифицирующей добавки - минеральные наполнители и/или заполнители, эфиры целлюлозы, воду и при необходимости дополнительные активные ингредиенты дозируют по весу в соответствии с рецептурой и загружают в смеситель. Включением электродвигателя смесителя компоненты перемешивают в течение 8-15 минут. Полученная смесь обладает достаточной текучестью, ее фасуют в подходящую тару и поставляют потребителю после выдержки в течение времени от нескольких часов до 1 суток (в зависимости от свойств применяемого сырья).
При приготовлении строительного раствора порцию модифицирующей добавки смешивают с вяжущим и при необходимости с водой в смесителе, полученный строительный раствор обладает высокой подвижностью и удобоукладываемостью. Его используют на месте приготовления или транспортируют потребителю. Жизнеспособность полученного раствора - 3-4 часа, благодаря чему раствор можно транспортировать на значительные расстояния.
Составы модифицирующих добавок, строительных растворов на их основе и результаты испытаний последних приведены в таблице.
Пример 10 (сравнительный). Комплексную модифицирующую добавку готовят аналогично примерам 1-9. Состав добавки соответствует примеру 3 с тем отличием, что карбоксиметилцеллюлозу вводят в количестве 0,05 мас.ч. Полученную смесь фасуют и поставляют потребителю после выдержки в течение 12 часов. При приготовлении строительного раствора порцию модифицирующей добавки смешивают с вяжущим и при необходимости с водой в смесителе. Его используют на месте приготовления, так как жизнеспособность полученного раствора - 1-1,5 часа.
Показатель
Составы комплексных модифицирующих добавок и строительных растворов (мас.ч.), свойства растворов, используемых для получения
штукатурного раствора
гипсовой штукатурки
клея для плитки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Компоненты комплексной модифицирующей добавки
доломитовая мука
24
29
100
31
19
36
известняковая мука
мраморная мука
25
пылевидный кварц
33
песок
76
100
75
71
67
69
81
64
метилцеллюлоза
0,10
0,15
0,15
0,5
0,5
оксиэтилцеллюлоза
0,20
0,5
0,3
карбоксиметилцеллюлоза
0,20
0,3
вода
8
13
31
14
31
50
13
13
43
лимонная кислота
0,1
0,15
щавелевая кислота
0,15
лигносульфонат
0,1
С-3
0,2
0,15
поливинилацетат
0,05
сополимер метилметакрилата с бутилакрилатом
0,05
стеарат кальция
0,05
Катон LXE
0,005
0,005
0,005
смесь алкиларилсульфонатов
0,01
0,05
Количества компонентов на 100 мас.ч. комплексной модифицирующей добавки при приготовлении строительного раствора
вяжущее
цемент 10
цемент 22
цемент 19
гипс 38
гипс 41
гипс 45
цемент 22
цемент 22
цемент 35
вода
20
17
-
19
29
-
17
17
-
Результаты испытаний строительных растворов после полного отверждения
прочность на сжатие, МПа (ГОСТ 5802-86)
5,0
7,5
7,5
2,0
1,5
3,0
5,0
5,0
10,0
сцепление раствора с кирпичом, МПа (ГОСТ 24992-81)
0,3
0,2
0,5
0,3
0,6
0,5
сцепление плиток с основанием, МПа (ГОСТ 28089-89)
0,5
0,5
1,5