ДОБАВКА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ
ADDITIVE FOR MODIFICATION OF GYPSUM BINDERS

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавкам, используемым при производстве гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе.
Известна выбранная в качестве ближайшего аналога добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов и бетонов на их основе, включающая, мас. %:
гидравлическое вяжущее
50-90
активный минеральный компонент
10-45
пластифицирующая добавка
0,1-2
регулятор сроков схватывания
и твердения
0,001-1
стабилизатор
0,001-5
2
При этом в качестве гидравлического вяжущего добавка содержит портландцемент любой разновидности, белый цемент, цветной цемент, глиноземистый цемент, гидравлическую известь или их смесь в любой пропорции, в качестве активного минерального компонента - золу уноса, золу рисовой или гречневой шелухи, золы и шлаки ТЭЦ, керамическую пыль, отходы производства кирпича, других керамических изделий, соединений алюминия, мелкий кварцевый песок, микрокремнезем, пемзу, стеклянный бой, кремнегель, туф, диатомит, белую сажу, аэросил или их смесь в любой пропорции, в качестве пластифицирующей добавки - суперпластификатор, содержащий соединения на основе сульфированных меламиноформальдегидных соединений и/или комплексов на их основе, соединения на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений или комплексов на их основе, соединения на основе модифицированных лигносульфонатов, или соединения на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров, или их смесь в любой пропорции, в качестве регуляторов сроков схватывания и твердения - замедлитель твердения гипса, в качестве стабилизатора - водорастворимый эфир целлюлозы. При этом в качестве гипсовых вяжущих используют одно из следующих составляющих или смешанные в любой пропорции гипс полуводный или ангидрит, дозировка добавки осуществляется в количестве 10-40% от их массы, а значение ее удельной поверхности составляет 550-7000 м/кг (Патент РФ на изобретение №2260572, Кл. МПК С04В 11/30, опубл. 20.09.2005, Бюл. №26).
Недостатком данной добавки является то, что при ее использовании в затвердевшем материале не образуются нерастворимые в воде полимерные пленки, приводящие к повышению водостойкости материала, а используемые в ней эфиры целюлезы замедляют процесс твердения гипса или цемента и снижают скорость набора прочности бетона. Кроме того, использование большого количества портландцемента в сочетании с микрокремнеземом приводит к повышению усадочных деформаций и возможности образования трещин. При этом входящие в состав указанной добавки компоненты не обладают антисептическими свойствами, что при длительном хранении может привести к проникновению в добавку вредных для здоровья человека и разрушительных для готового материала микроорганизмов.
Техническим результатом заявленного изобретения является получение добавки для модификации гипсовых вяжущих, увеличивающей водостойкость и дающей незначительные усадочные деформации затвердевшего материала, не имеющего трещин, полученного на ее основе, при требуемой скорости твердения и набора прочности раствора, обладающей антисептическими свойствами. Иными словами, результатом заявленного изобретения является получение добавки для модификации гипсовых вяжущих с улучшеными физико-механическими свойствами.
Технический результат достигается тем, что добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов, включающая гидравлическое вяжущее - портландцемент, активный минеральный компонент - микрокремнезем, пластифицирующую добавку - суперпластификатор, регулятор сроков схватывания и твердения, дополнительно содержит в качестве гипс строительный и редиспергируемый полимер, при этом компоненты имеют следующее соотношение, мас.%:
гипс строительный
65,0-75,0
портландцемент
24,0-28,0
микрокремнезем
2,0-4,0
суперпластификатор
0,7-1,2
редиспергируемый полимер
0,8-1,2
регулятор сроков схватывания и твердения
0,04-0,06
А также тем, что в качестве основной органической добавки содержит редиспергируемый полимер.
А также тем, что в качестве регулятора сроков схватывания и твердения содержит винную кислоту.
Заявленная добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов содержит: гипс строительный - 65,0-75,0 мас.%, портландцемент любой разновидности (например, белый цемент или глиноземистый цемент) - 24,0-28,0 мас.%, микрокремнезем - 2,0-4,0 мас.%, суперпластификатор - 0,7-1,2 мас.%, редиспергируемый полимер - 0,8-1,2 мас.%, винную кислоту - 0,04-0,06 мас.%.
В составе данной смеси гипс строительный является основным вяжущим компонентом, обеспечивающим быстрое нарастание прочности готовой смеси.
Портландцемент в сочетании с микрокремнеземом обеспечивает уплотнение затвердевшего материала, увеличивает его водостойкость и долговечность.
2
Микрокремнезем реагирует с гидроксидом кальция Са(ОН), выделяющемся при гидратации портландцемента, с образованием дополнительного количества гидросиликатов кальция, уплотняющих структуру затвердевшего материала.
Суперпластификатор меламинформальдегидного (SMF) или нафталинформальдегидного (SNF) типа увеличивают пластичность смеси и позволяют уменьшить количество воды затворения при перемешивании. Снижение воды в составе смеси приводит к уменьшению пористости, повышению прочности и водостойкости затвердевшего материала.
Редиспергируемый полимер на основе сополимера винилацетата и этилена снижает проницаемость, повышает водостойкость и эластичность затвердевшего материала. Использование редиспергируемого полимера, обладающего гидрофобным эффектом, приводит к более высокой водостойкости затвердевшего материала, однако несколько снижает скорость его твердения.
Регулятор сроков схватывания и твердения увеличивает время существования материала в пластическом состоянии и позволяет увеличить период времени между перемешиванием смеси и ее укладку в форму при изготовлении изделий и строительных конструкций. В качестве регулятора сроков схватывания и твердения можно использовать следующие вещества:
- высокомолекулярные органические соединения, действующие в качестве защитных коллоидов: клей животный, казеин, желатин, меласса, продукты расщепления белковых веществ, продукты гидролиза животных отходов, танин и др.;
- вещества, уменьшающие растворимость гипса: глицерин, спирт, ацетон, кислоты (лимонная, уксусная, борная, молочная) и их соли;
- вещества, влияющие на структуру гипса: ацетат кальция, углекислый кальций, углекислый магний.
Наиболее предпочтительными для использования в качестве регулятора сроков схватывания и твердения является винная кислота и кератиновый замедлитель схватывания.
Введение в состав смеси при перемешивании дополнительного количества воздухововлекающей или пенообразующей добавки в количестве 0,03-0,05 мас.% позволяет получить материал различной плотности для использования в несущих (малопористых, высокопрочных) или теплоизоляционных (высокопористых, низкопрочных) изделиях и конструкциях.
При этом затвердевший материал обладает следующими основными характеристиками:
плотность
800,0-1100,0 кг/м<sup>3</sup>
прочность при сжатии
не менее 4,0 МПа
водопоглощение
не более 18%
коэффициент водостойкости
не менее 0,85
морозостойкость
не менее 25 циклов замораживания-оттаивания
Заявленная добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов иллюстрируется при помощи приведенных ниже примеров.
Пример 1.
Для экспериментального подтверждения состава добавки была приготовлена следующая смесь ингредиентов (мас.%):
1. Гипс строительный - 80.
2. Добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов - 20.
3. Вода затворения до получения растекаемости смеси (подвижность по Суттарду через 5 мин - 250, через 10 мин - 150, через 15 мин - 90).
При этом применялась добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов следующего состава (% по массе):
гипс строительный
70
портландцемент
26,46
микрокремнезем
2,0
суперпластификатор
меламинформальдегидного (SMF) типа
0,7
редиспергируемый полимер
на основе сополимера
винилацетата и этилена
0,8
винная кислота
0,04
3
Полученный состав обладает следующими физико-техническими характеристиками: плотность - 800,0 кг/м; коэффициент водостойкости - 0,86; прочность при сжатии (28 суток) - 4,9 МПа; морозостойкость 30 циклов; скорость твердения и набора прочности раствора 30 мин, при этом за 3-месячный период хранения при относительной влажности 80% и температуре окружающей среды, колеблющейся в пределах от 0 до 25 градусов по шкале Цельсия, в добавке не обнаружено никаких микроорганизмов.
Пример 2.
Для экспериментального подтверждения состава добавки была приготовлена следующая смесь ингредиентов (мас.%):
1. Гипс строительный - 80.
2. Добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов - 20.
3. Вода затворения до получения растекаемости смеси (подвижность по Суттарду через 5 мин - 250, через 10 мин - 200, через 15 мин - 90).
При этом применялась добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов следующего состава (мас.%):
гипс строительный
69
портландцемент
27,15
микрокремнезем
2,1
суперпластификатор
меламинформальдегидного (SNF) типа
0,8
редиспергируемый полимер
на основе сополимера винилацетата
и этилена
0,9
винная кислота
0,05
3
Полученный состав обладает следующими физико-техническими характеристиками: плотность - 1000,0 кг/м;коэффициент водостойкости - 0,95; прочность при сжатии (28 суток) - 5,5 МПа; морозостойкость 37 циклов; скорость твердения и набора прочности раствора 40 мин, при этом за 3-месячный период хранения при относительной влажности 80% и температуре окружающей среды, колеблющейся в пределах от 0 до 25 градусов по шкале Цельсия, в добавке не обнаружено никаких микроорганизмов.
Пример 3.
Для экспериментального подтверждения состава добавки была приготовлена следующая смесь ингредиентов (мас.%):
1. Гипс строительный - 80.
2. Добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов - 20.
3. Вода затворения до получения растекаемости смеси (подвижность по Суттарду через 5 мин - 250, через 10 мин - 250, через 15 мин - 90).
При этом применялась добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов следующего состава (мас.%):
гипс строительный
68
портландцемент
27,84
микрокремнезем
2,2
суперпластификатор
меламинформальдегидного (SMF) типа
0,9
редиспергируемый полимер
на основе сополимера винилацетата и
винилового эфира версатиковой кислоты
1,0
кератиновый замедлитель схватывания
0,06
3
Полученный состав обладает следующими физико-техническими характеристиками: плотность - 1100,0 кг/м; коэффициент водостойкости - 0,98; прочность при сжатии (28 суток) - 5,5 МПа; морозостойкость 39 циклов; скорость твердения и набора прочности раствора 45 мин, при этом за 3-месячный период хранения при относительной влажности 80% и температуре окружающей среды, колеблющейся в пределах от 0 до 25 градусов по шкале Цельсия, в добавке не обнаружено никаких микроорганизмов.
При разработке добавки для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов, наряду с заданными показателями прочности, средней плотности и теплопроводности, можно изменять и время набора распалубочной прочности от 20 мин до 5 ч. Это позволяет существенно сократить сроки производства работ при возведении ограждающих конструкций без увеличения численности рабочих.
Высокая эффективность применения модифицированных гипсовых вяжущих достигается и при производстве мелких стеновых поробетонных блоков для ограждающих конструкций. Оборачиваемость форм возрастает в 3-4 раза, отпадает необходимость применения специального оборудования для сушки и ускорения твердения традиционных строительных материалов. Снижение сроков набора распалубочной прочности увеличивает эффективность строительных работ.
Как можно видеть из приведенных примеров, добавка для модификации гипсовых вяжущих, строительных растворов увеличивает водостойкость при незначительных усадочных деформациях затвердевшего материала, полученного на ее основе, при требуемой скорости твердения и набора прочности раствора, кроме того, заявленная добавка обладает высокими антисептическими свойствами, кроме того, введение в добавку кварцевого песка позволяет снизить возможность трещиноообразования.