Сухая смесь для ремонта изделий из бетона
Владельцы патента RU 2276118:
Шитиков Евгений Сергеевич (RU)
Ракитин Евгений Алексеевич (RU)
Изобретение относится к области строительства, а именно строительных материалов на основе магнезиальных цементов, и может быть использовано при срочном ремонте бетонных покрытий дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов, а также при косметическом ремонте поверхностей бетонных конструкций. Технический результат - приготовление из сухой смеси, затворенной водой, состава, обладающего после отверждения повышенной прочностью на изгиб и сжатие, что позволяет применять его для ремонтных работ при устранении дефектов бетонных поверхностей. В сухой смеси для ремонта изделий из бетона, содержащей связующее, наполнитель и органические компоненты, в качестве связующего использован оксид магния, в качестве органических компонентов - эфир целлюлозы и полимерные волокна, при этом она дополнительно содержит монозамещенный фосфат аммония, алюмосиликат вспученный перлит и тетраборат натрия, при следующем соотношении компонентов (мас.%): оксид магния 9-23, монозамещенный фосфат аммония 7-23, алюмосиликат 12-32, тетраборат натрия 0,2-1,4, вспученный перлит 0,2-1,5, эфир целлюлозы 0,1-0,7, полимерные волокна 0,1-0,7 и наполнитель остальное. В качестве наполнителя может быть использован песок или щебень, или смесь щебня и песка при их соотношении от 1:1 до 4:1. В качестве эфира целлюлозы может быть использована карбоксиметилцеллюлоза или карбоксиэтилцеллюлоза или метилцеллюлоза, или гидроксиметилцеллюлоза. В качестве полимерных волокон могут быть использованы волокна на основе целлюлозы или политетрафталатные волокна, или полиэфирные волокна. 5 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области строительства, а именно строительных материалов на основе магнезиальных цементов, и может быть использовано при срочном ремонте бетонных покрытий дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов, а также при косметическом ремонте поверхностей бетонных конструкций.
Известен состав магнезиального вяжущего (SU, авторское свидетельство 1418313, 1988), содержащий пыль-унос производства каустического магнезита, диоксид кремния, монозамещенный фосфат аммония и воду.
Недостатком известного состава следует признать его недостаточную прочность, а также низкую адгезию к сформированным бетонным конструкциям и покрытиям, что делает его непригодным для ремонтных работ.
Известен состав магнезиального вяжущего (RU, патент 2136623, 1999), содержащий каустический доломит, раствор кислых фосфатов алюминия и магния, а также хлорид магния и воду.
Недостатком известного состава следует признать его недостаточную прочность, а также низкую адгезию к сформированным бетонным конструкциям и покрытиям, что делает его непригодным для ремонтных работ.
Известен также состав сухой бетонной смеси, предназначенной для приготовления и ремонта железобетонных изделий (RU, заявка 93055230, 1993), содержащий связующее (портландцемент), наполнитель (щебень, песок) и органические компоненты (поливинилацетат и метилпиразол).
Недостатком известного состава следует признать его слабую адгезию к сформированным бетонным конструкциям и покрытиям, что делает его непригодным для ремонтных работ.
Техническая задача, решаемая посредством предложенного изобретения, состоит в разработке состава быстротвердеющего магнезиального вяжущего, пригодного для ремонтных работ.
Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, состоит в получении прочного на изгиб и сжатие заполнителя дефектов бетонных поверхностей.
Для получения указанного технического результата предложено использовать состав сухой смеси для ремонта изделий из бетона, содержащей (мас.%):
| оксид магния | 9-23 |
| монозамещенный фосфат аммония | 7-23 |
| алюмосиликат | 12-32 |
| тетраборат натрия | 0,2-1,4 |
| вспученный перлит | 0,2-1,5 |
| эфир целлюлозы | 0,1-0,7 |
| полимерные волокна | 0,1-0,7 |
| наполнитель | остальное. |
В качестве наполнителя обычно используют щебень и/или песок. При их совместном использовании обычно их соотношение составляет от 1:1 до 4:1. Из известных и промышленно выпускаемых эфиров целлюлозы могут быть использованы карбоксиметилцеллюлоза, карбоксиэтилцеллюлоза, метилцеллюлоза, гидроксиметилцеллюлоза и т.д., из известных и промышленно выпускаемых полимерных волокон могут быть использованы волокна на основе целлюлозы, политетрафталатные волокна, полиэфирные волокна и т.д. В качестве алюмосиликатов могут быть использованы, в частности, алюмосиликатный шамот, а также природные и искусственные цеолиты.
Действие предложенной смеси основано на взаимодействии соединений магния, фосфатов и алюмосиликатов при затворении готовой смеси водой с образованием неорганического многомерного полимера, представляющего собой искусственный камень. При этом частицы наполнителя, также содержащие силикаты, участвуют в формировании указанного многомерного полимера, а соединение бора (тетраборат натрия) регулирует скорость полимеризации, определяя во многом прочность и адгезию получаемого искусственного камня. Наличие вспученного перлита позволяет равномерно распределить тетраборат натрия по всему объему смеси, при этом вспученный перлит дополнительно взаимодействует с соединением магния и фосфатами при образовании искусственного камня. Пластичность и адгезия получаемого искусственного камня дополнительно определяется вводимыми эфирами целлюлозы, а также полимерными волокнами. При этом введение эфиров целлюлозы и полимерных волокон регулирует растекание затворенной смеси по ранее сформированной бетонной поверхности, подлежащей ремонту, одновременно введение тетрабората с полимерными волокнами и эфиром целлюлозы позволяет увеличить адгезию затворенной смеси к указанным ремонтируемым поверхностям, регулируя при этом сдвиговую вязкость, что способствует образованию слоя затворенной смеси, необходимой для ремонта толщины и структуры.
Поскольку по сравнению с массой целлюлозного остатка, входящего в состав эфира, остатки спиртов имеют слишком малую молекулярную массу, то различием спиртовых остатков в молекуле эфира целлюлозы можно пренебречь.
При реализации предложенной смеси желательно использовать полимерные волокна длиной не более 2 мм при толщине 15±5 мкм. Поскольку плотность всех известных полимерных волокон практически одинакова, то этой разницей можно пренебречь. Использование полимерных волокон позволяет получить наиболее прочный на сжатие и изгиб искусственный камень, используемый в качестве пломбы при ремонте бетонных покрытий и изделий.
Вид используемого наполнителя (щебень и/или песок) зависит от назначения производимого ремонта: при проведении штукатурных работ естественно будет использован песок, при заполнении полостей в бетонных блоках - щебень, а при ремонте взлетно-посадочных полос - смесь щебня с песком.
В любом из случаев реализации смеси при выходе за указанные количественные соотношения или не использовании хотя бы одного из указанных выше компонентов указанный технический результат не достигается.
При составлении сухой смеси обычно первоначально измельчают вещество, представляющее собой монолитный оксид магния, до размера 0,25 мм, затем примерно до того же размера измельчают остальные минеральные компоненты. Затем тщательно перемешивают вспученный перлит и тетраборат натрия, добавляют остальные компоненты (без наполнителя) и тщательно перемешивают в отсутствии воды. К получаемому полуфабрикату смеси добавляют при перемешивании песок (размер песчинок, предпочтительно, менее 1,25 мм) и/или промытый и высушенный щебень (размер - не более 20 мм). Для измельчения обычно используют шаровые мельницы, предпочтительно, с фарфоровыми шарами, а для перемешивания компонентов используют различные смесители, применяемые при производстве строительных материалов.
В дальнейшем сущность предложенного изобретения будет раскрыта с использованием примеров реализации.
1. Для определения прочностных характеристик искусственного камня, получаемого из смеси предложенного состава, были изготовлены образцы в форме параллелепипедов размером 0,04×0,04×0,16 м, при этом была использована сухая смесь, содержащая (мас.%):
| оксид магния | 21,4 |
| монозамещенный фосфат аммония | 18,6 |
| алюмосиликатный шамот | 30,0 |
| тетраборат натрия | 1,4 |
| вспученный перлит | 1,4 |
| карбоксиметилцеллюлоза | 0,3 |
| целлюлозные волокна | 0,3 |
| песок | 26,6 |
Смесь затворили водой в количестве 14 дм3, время схватывания составило 8 мин. Прочность образцов составила: на сжатие/на изгиб
| - через 3 часа | 8,1 МПа; |
| - через 3 суток | 29,7 МПа; |
| - через 28 суток | 49,4 МПа/7,9 МПа. |
2. Для определения прочностных характеристик искусственного камня, получаемого из смеси предложенного состава, были изготовлены образцы в форме параллелепипедов размером 0,04×0,04×0,16 м, при этом была использована сухая смесь, содержащая (мас.%):
| оксид магния | 20,6 |
| монозамещенный фосфат аммония | 17,9 |
| шабазит | 30,0 |
| тетраборат натрия | 0,9 |
| вспученный перлит | 0,9 |
| карбоксиэтилцеллюлоза | 0,3 |
| политетрафталатные волокна | 0,3 |
| песок | 29,1 |
Смесь затворили водой в количестве 16 дм3, время схватывания составило 9 мин. Прочность образцов составила: на сжатие/на изгиб
| - через 3 часа | 7,7 МПа |
| - через 3 суток | 24,3 МПа |
| - через 28 суток | 43,8 МПа/6,6 МПа |
3. Для определения прочностных характеристик искусственного камня, получаемого из смеси, количественно отличающейся от предложенного состава, были изготовлены образцы в форме параллелепипедов размером 0,04×0,04×0,16 м, при этом была использована сухая смесь, содержащая (мас.%):
| оксид магния | 24,2 |
| монозамещенный фосфат аммония | 6,2 |
| пермутит | 35,0 |
| тетраборат натрия | 0,1 |
| вспученный перлит | 0,1 |
| карбоксиэтилцеллюлоза | 0,9 |
| политетрафталатные волокна | 0,9 |
| песок | 32,6 |
Смесь затворили водой в количестве 14 дм3, время схватывания составило 17 мин. Прочность образцов составила: на сжатие/на изгиб
| - через 3 часа | 3,1 МПа |
| - через 3 суток | 11,2 МПа |
| - через 28 суток | 17,3 МПа/2,9 МПа |
4. Для определения прочностных характеристик искусственного камня, получаемого из смеси, количественно отличающейся от предложенного состава, были изготовлены образцы в форме параллелепипедов размером 0,04×0,04×0,16 м, при этом была использована сухая смесь, содержащая (мас.%):
| оксид магния | 8,1 |
| монозамещенный фосфат аммония | 6,5 |
| клиноптиолит | 11 |
| тетраборат натрия | 2,5 |
| вспученный перлит | 2,5 |
| метилцеллюлоза | 1,0 |
| политетрафталатные волокна | 1,3 |
| песок | 67,1 |
Смесь затворили водой в количестве 14 дм3, время схватывания составило 22 мин. Прочность образцов составила: на сжатие/на изгиб
| - через 3 часа | 2,6 МПа |
| - через 3 суток | 7,8 МПа |
| - через 28 суток | 10,1 МПа/2,2 МПа |
5. Для ремонта бетонного дорожного покрытия была использована сухая смесь, содержащая (мас.%):
| оксид магния | 21,1 |
| монозамещенный фосфат аммония | 16,9 |
| эрионит | 30,0 |
| тетраборат натрия | 1,4 |
| вспученный перлит | 1,4 |
| гидроксиметилцеллюлоза | 0,7 |
| полиэфирные волокна | 0,7 |
| наполнитель | 29,6 |
причем в качестве наполнителя использована смесь щебня и песка, взятых в соотношении 3:1.
Смесь затворили водой в количестве 15 дм3, время схватывания составило 7 мин. Дорожное покрытие было готово к эксплуатации через сутки.
6. Для косметического ремонта бетонных опор моста была использована сухая смесь, содержащая (мас.%):
| оксид магния | 18,0 |
| монозамещенный фосфат аммония | 14,0 |
| алюмосиликатный шамот | 26,0 |
| тетраборат натрия | 1,0 |
| вспученный перлит | 1,0 |
| карбоксиметилцеллюлоза | 0,6 |
| целлюлозные волокна | 0,5 |
| наполнитель | 38,9 |
причем в качестве наполнителя использована смесь щебня и песка, взятых в соотношении 4:1.
Смесь затворили водой в количестве 68 дм3, время схватывания составило 9 мин. Время полного схватывания затворенной смеси составило 1,6 суток.
Использование предложенной сухой смеси позволяет быстро и качественно осуществлять ремонт бетонных дорожных покрытий, взлетно-посадочных полос, а также осуществлять косметический ремонт бетонных конструкций.
1. Сухая смесь для ремонта изделий из бетона, содержащая связующее, наполнитель и органические компоненты, отличающаяся тем, что в качестве связующего использован оксид магния, в качестве органических компонентов - эфир целлюлозы и полимерные волокна, при этом она дополнительно содержит монозамещенный фосфат аммония, алюмосиликат, вспученный перлит и тетраборат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Оксид магния | 9-23 |
| Монозамещенный фосфат аммония | 7-23 |
| Алюмосиликат | 12-32 |
| Тетраборат натрия | 0,2-1,4 |
| Вспученный перлит | 0,2-1,5 |
| Эфир целлюлозы | 0,1-0,7 |
| Полимерные волокна | 0,1-0,7 |
| Наполнитель | Остальное |
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использован песок.
3. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использован щебень.
4. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использована смесь щебня и песка при их соотношении от 1:1 до 4:1.
5. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эфира целлюлозы использованы карбоксиметилцеллюлоза, или карбоксиэтилцеллюлоза, или метилцеллюлоза, или гидроксиметилцеллюлоза.
6. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полимерных волокон использованы волокна на основе целлюлозы, или политетрафталатные волокна, или полиэфирные волокна.
