Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора на основе глиноземистого цемента для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней и ее применение
Группа изобретений относится к двухкомпонентной системе строительного раствора, содержащей отверждаемый компонент водной фазы глиноземистого цемента А или водной фазы цемента из сульфоалюмината кальция и компонент инициатора В в водной фазе для инициирования процесса отверждения. Причем компонент А, кроме того, содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор и воду. Компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду. Кроме того, настоящее изобретение относится к двухкомпонентной системе, которая является готовой к применению, для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня, а также к ее применению для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней. Техническим результатом является повышение стабильности хранения системы строительного раствора, повышение эффективности закрепления анкеров. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к огнестойкой двухкомпонентной системе строительного раствора для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней, содержащей отверждаемый компонент А водной фазы глиноземистого цемента и компонент инициатора В в водной фазе для инициирования процесса отверждения, причем компонент А, дополнительно содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор и воду, а компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду. Кроме того, настоящее изобретение относится к огнестойкой двухкомпонентной системе строительного раствора, которая является готовой к применению, для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня, а также ее применению для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
На сегодняшний день доступны органические и неорганические системы строительного раствора, которые применяются для химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней. Например, органические системы, основанные на способных к свободнорадикальной полимеризации смолах, используются, когда желательно быстрое отверждение. Однако, общеизвестно, что такие системы являются загрязняющими окружающую среду, дорогостоящими, потенциально опасными и/или токсичными для окружающей среды и для работающего с ними человека, и их часто необходимо специально маркировать. Кроме того, органические системы часто демонстрируют значительное снижение или даже отсутствие устойчивости при термическом воздействии интенсивного солнечного света или температур, повышенных по иным причинам, таким как горение, вследствие чего снижаются их механические характеристики, в том, что касается химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней. Кроме того, органические системы строительного раствора часто не обладают какой-либо достаточной огнестойкостью, в частности, когда анкеры и вклеиваемые арматурные стержни подвергаются воздействию огня и тепла.
В том, что касается огнестойкости анкеров и вклеиваемых арматурных стержней, то оценка приводится в критериях приемлемости ACI 355.4-11 и АС308, «QualificationofPost-lnstalledAdhesiveAnchorsinConcrete (ACI 355.4-11)» от Американского института бетона и «AcceptanceCriteriaforPost-InstalledAdhesiveAnchorsinConcreteElements (АС308, 2016)» от службы оценки ICC, соответственно.
В параграфе 10.24 ACI 355.4-11 установлено, что оценка устойчивости к воздействию огня должна основываться на признанном национальном стандарте для испытаний и оценки конструкционных элементов в условиях пожара. В соответствии с R10.24.1 в ACI 355.4-11 испытание анкеров в условиях воздействия пожара обычно состоит из установки статического веса на анкер в камере для испытаний при горении и измерения времени до разрушения на протяжении определенной зависимости времени от температуры. Несмотря на то, что для тестирования и оценки анкеров при воздействии огня были выпущены стандарты, существует мало указаний в отношении использования получающихся значений устойчивости при проектировании.
Так, в общем случае, любые химические анкеры могут использоваться при проектировании для условий пожара, если доступен стандарт, признанный на национальном уровне для их квалификации. Однако во многих городах использование химических анкеров не допускается, и вместо этого следует использовать распорные анкеры, или химический анкер должен быть рассчитан спониженной допустимой нагрузкой для соответствующей степени огнестойкости.
Чтобы преодолеть эти недостатки, были разработаны преимущественно минеральные системы на основе глиноземистого цемента. Глиноземистый цемент в качестве своего основного компонента имеет однокальциевый алюминат и широко используется в строительстве и строительной индустрии, поскольку конечные продукты свидетельствуют о высоком уровне механических характеристик на протяжении продолжительных периодов времени. Кроме того, глиноземистый цемент является устойчивым к основаниям и достигает своей предельной прочности быстрее, чем портланд-цемент, и способен выдерживать растворы сульфатов. Следовательно, глиноземистые цементные системы являются предпочтительно используемыми в области химического закрепления.
Доступно несколько неорганических систем, таких как Cemeforce фирмы Sumitomo Osaka Cement Со Ltd, Япония; однокомпонентная инжекционная система, которую необходимо смешивать с водой перед применением, и два типа закрепляющих капсул Ambex фирмы Ambex Concrete Repair Solutions, Канада; капсулы с цементирующим содержимым, которые перед применением необходимо погружать в воду, а затем вставлять в высверленное отверстие.
Однако эти коммерчески доступные системы обладают несколькими недостатками, такими как наличие очень высоких усилий при дозировании, неприемлемая обработка при перемешивании, очень короткое время жизнестойкости, риск вымывания соединений в ведре с водой, плохое введение мягких/влажных капсул в глубокие высверленные отверстия, неоднородное содержимое, получение большого разброса значений нагрузки, а также наличие очень низких значений нагрузки, в частности, когда речь идет о химическом закреплении арматурных стержней и при проверке на степень огнестойкости, например при 250°С. Кроме того, известно, что значения нагрузки снижаются при более высоких температурах, таких как 250°С, по сравнению со значениями нагрузки, полученными при температуре окружающей среды, что указывает на то, что эти системы не подходят для применения в качестве огнестойких, а также они не могут гарантировать достаточное анкерное закрепление при повышенных температурах, которое необходимо при закреплении анкеров и вклеиваемых арматурных стержней.
Когда речь заходит об огнестойком химическом закреплении анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в минеральных поверхностях, быстрое время отверждения не всегда желательно. Кроме того, большинство из известных систем не имеют достаточной текучести для большинства практических применений полученных композиций. Часто анкеры и арматурные стержни необходимо с усилием вставлять в высверленное отверстие, что делает установку очень трудной и неэффективной. Часто такие композиции из предшествующего уровня техники также демонстрируют тенденцию к образованию трещин за относительно короткое время или не проявляют требуемых механических характеристик, также под влиянием повышенных температур, таких как при пожаре.
Следовательно, существует потребность в огнестойкой, готовой к применению многокомпонентной системе, предпочтительно огнестойкой двухкомпонентной системе, которая является превосходящей системы из предшествующего уровня техники в отношении аспектов окружающей среды, здоровья и безопасности, обработки, времени хранения и хорошего баланса между схватыванием и отверждением строительного раствора. В частности, представляет большой интерес предоставление огнестойкой системы, которая может быть использована для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в минеральных поверхностях, не имеющей неблагоприятного влияния на обработку, характеристики и механические свойства этой системы химического закрепления, особенно при повышенных температурах, таких как 250°С.
Ввиду вышеизложенного, объектом настоящего изобретения является предоставить огнестойкую многокомпонентную систему, в частности, огнестойкую двухкомпонентную систему строительного раствора, которая преодолевает недостатки систем из предшествующего уровня техники. В частности, объектом является предоставить огнестойкую двухкомпонентную систему строительного раствора, являющуюся готовой к применению, которая может быть простой в обращении и является экологически безопасной, которая может стабильно храниться в течение определенного периода времени перед использованием, которая демонстрирует хороший баланс между схватыванием и отверждением и по-прежнему обладает отличными механическими характеристиками, когда речь идет об огнестойком химическом закреплении анкеров и вклеиваемых арматурных стержней, даже под воздействием повышенных температур, таких как при пожаре. Кроме того, огнестойкая многокомпонентная система анкерного закрепления должна иметь значения нагрузки, которые не уменьшаются при более высоких температурах, предпочтительно они должны даже увеличиваться при более высоких температурах, таких как 250°С, чтобы гарантировать достаточное анкерное закрепление при повышенных температурах, которое необходимо при закреплении анкеров и вклеиваемых арматурных стержней.
Кроме того, объектом настоящего изобретения является предоставить огнестойкую двухкомпонентную систему строительного раствора, которая может быть использована для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня.
Эти и другие объекты, которые станут очевидными из подтверждающего описания изобретения, решаются с помощью настоящего изобретения, как описано в независимых пунктах Формулы изобретения. Зависимые пункты Формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам исполнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте настоящее изобретение представляет огнестойкую готовую к применению двухкомпонентную систему строительного раствора, содержащую отверждаемый компонент А водной фазы глиноземистого цемента и компонент инициатора В в водной фазе для инициирования процесса отверждения, причем компонент А, кроме того, содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор и воду, а компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду, для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней. В частности, компонент В содержит инициатор, содержащий смесь солей щелочных и/или щелочноземельных металлов, по меньшей мере один замедлитель схватывания, выбранный из группы, состоящей из лимонной кислоты, винной кислоты, молочной кислоты, салициловой кислоты, глюконовой кислоты и их смесей, и по меньшей мере один минеральный наполнитель, выбранный из группы, состоящей из известняковых наполнителей, песка, корунда, доломита, устойчивого к щелочам стекла, дробленого камня, гравия, гальки и их смесей.
В другом аспекте настоящее изобретение предоставляет огнестойкую двухкомпонентную систему строительного раствора, которая используется для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следующие термины и определения будут использоваться в контексте настоящего изобретения:
Как используется в контексте настоящего изобретения, формы единственного числа также включают соответствующее множественное число, если контекст явно не предписывает иное. Таким образом, термин в единственном числе должен означать «один или несколько» или «по меньшей мере один», если не указано иное.
Термин «глиноземистый цемент» в контексте настоящего изобретения относится к кальциево-алюминатному цементу, который состоит преимущественно из гидравлически активных алюминатов кальция. Альтернативными названиями являются «высокоглиноземистый цемент» или «Ciment fondu» на французском языке. Основной активный компонент кальциево-алюминатных цементов представляет собой однокальциевый алюминат (CaAl2O4, СаО⋅Al2O3, или СА в системе обозначений в химии цемента).
Термин «устойчивость при хранении» в контексте настоящего изобретения относится ко времени, в течение которого компонент остается в форме более или менее текучей водной суспензии твердых продуктов, способной возвращаться к состоянию водной суспензии с помощью механических средств, без схватывания или потери своей реакционной способности.
Термин «инициатор» в контексте настоящего изобретения относится к соединению или композиции, которая модифицирует химическую среду для начала конкретной химической реакции. В настоящем изобретении инициатор модифицирует значение рН суспензии строительного раствора, тем самым деблокируя гидравлическое связующее средство в конечной смеси.
Термин «замедлитель схватывания» в контексте настоящего изобретения относится к соединению или композиции, которая модифицирует химическую среду для задержки конкретной химической реакции. В настоящем изобретении замедлитель схватывания модифицирует способность к гидратации кальциево-алюминатного цемента суспензии строительного раствора, тем самым задерживая действие гидравлического связующего средства в конечной смеси.
Термин «начальное время схватывания» в контексте настоящего изобретения относится ко времени, за которое смесь компонента А и компонента В начинает схватываться после смешивания. В течение этого периода времени после смешивания смесь остается в форме более или менее текучей водной суспензии или пасты твердых продуктов.
Настоящее изобретение относится к огнестойкой двухкомпонентной системе строительного раствора для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в минеральных поверхностях, содержащей отверждаемый компонент водной фазы глиноземистого цемента А и компонент инициатора В в водной фазе для инициирования процесса отверждения В частности, в соответствии с настоящим изобретением компонент А, кроме того, содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор и воду, а компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду, причем инициатор содержит смесь солей щелочных и/или щелочноземельных металлов, по меньшей мере один замедлитель схватывания выбирается из группы, состоящей из лимонной кислоты, винной кислоты, молочной кислоты, салициловой кислоты, глюконовой кислоты и их смесей, а минеральный наполнитель выбирается из группы, состоящей из известняковых наполнителей, песка, корунда, доломита, устойчивого к щелочам стекла, дробленого камня, гравия, гальки и их смесей.
Компонент А в соответствии с настоящим изобретением основан на водной фазе глиноземистого цемента (СА) или водной фазе цемента из сульфоалюмината кальция (CAS). Кальциево-алюминатный цемент, который можно использовать в настоящем изобретении, характеризуется быстрым схватыванием и быстрым отверждением, быстрым высыханием и компенсацией усадки при смешивании с сульфатами кальция, превосходной стойкостью к коррозии и усадке. Такой кальциево-алюминатный цемент, подходящий для использования в настоящем изобретении, представляет собой, например, Ternal® White (Kerneos, Франция).
Если компонент А содержит смесь глиноземистого цемента (САС) и сульфата кальция (CaSO4), то во время гидратации происходит быстрое образование эттрингита. В химии бетонов гидрат трисульфата гексакальцийалюмината, представленный общей формулой (СаО)6(Al2O3)(SO3)3⋅32 H2O или (СаО)3(Al2O3)(CaSO4)3⋅32H2O, образуется в результате реакции алюмината кальция с сульфатом кальция, что приводит к быстрому схватыванию и отверждению, а также к компенсации усадки или даже расширению. При умеренном увеличении содержания сульфата может быть достигнута компенсация усадки.
Компонент А согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере примерно 40% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 50% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 60% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 70 % масс., примерно от 40% масс. до примерно 95% масс., предпочтительно от примерно 50% масс. до примерно 85% масс., более предпочтительно от примерно 60% масс. до примерно 80% масс., наиболее предпочтительно от примерно 70% масс. до примерно 75% масс., глиноземистого цемента, в пересчете на общую массу компонента А.
Согласно альтернативному варианту исполнения изобретения компонент А содержит по меньшей мере примерно 20% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 30% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 40% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 50% масс., от примерно 20% масс. до примерно 80% масс., предпочтительно от примерно 30% масс. до примерно 70% масс., более предпочтительно от примерно 35% масс. до примерно 60% масс., наиболее предпочтительно от примерно 40% масс. до примерно 55% масс. глиноземистого цемента, в пересчете на общую массу компонента А, и по меньшей мере примерно 5% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 10% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 15% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 20% масс., от примерно 1% масс. до примерно 50% масс., предпочтительно от примерно 5% масс. до примерно 40% масс., более предпочтительно от примерно 10% масс. до примерно 30% масс., наиболее предпочтительно от примерно 15% масс. до примерно 25% масс. сульфата кальция, предпочтительно полугидрата сульфата кальция, в пересчете на общую массу компонента А. В предпочтительном альтернативном варианте исполнения двухкомпонентной системы строительного раствора согласно настоящему изобретению соотношение CaSO4/CAC в компоненте А должно быть меньше или равно 35:65.
Блокирующий агент, содержащийся в компоненте А согласно настоящему изобретению, выбирается из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, предпочтительной является фосфорная кислота или метафосфорная кислота, наиболее предпочтительной является фосфорная кислота, в частности 85%-ный водный раствор фосфорной кислоты. Компонент А содержит по меньшей мере примерно 0,1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,3% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,4% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,5% масс., от примерно 0,1% масс. до примерно 20% масс., предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 15% масс., более предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 10% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,3% масс. до примерно 10% масс. указанного блокирующего агента, в пересчете на общую массу компонента А. В предпочтительном варианте исполнения компонент А содержит от примерно 0,3% масс. до примерно 10% масс. 85%-ного водного раствора фосфорной кислоты в пересчете на общую массу компонента А. Предпочтительно, количества глиноземистого цемента и/или цемента из сульфоалюмината кальция по массе относительно общей массы гидравлического связующего средства составляют больше, чем любое из следующих значений: 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, или составляют 100%.
Пластификатор, содержащийся в компоненте А согласно настоящему изобретению, выбирается из группы, состоящей из полимеров полиакриловой кислоты с низкой молекулярной массой (LMW), суперпластификаторов из семейства полифосфонатполиэтиленоксидов и поликарбонатполиэтиленоксидов и этакриловых суперпластификаторов из группы простых эфиров поликарбоксилатов и смесей из них, например Ethacryl™ G (Coatex, Arkema Group, Франция), Acumer™ 1051 (Rohm and Haas, UK) или Sika® ViscoCrete®-20 HE (Sika, Германия). Подходящими пластификаторами являются коммерчески доступные продукты. Компонент А содержит по меньшей мере примерно 0,2% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,3% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,4% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,5% масс., от примерно 0,2% масс. до примерно 20% масс., предпочтительно от примерно 0,3% масс. до примерно 15% масс., более предпочтительно от примерно 0,4% масс. до примерно 10% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,5% масс. до примерно 5% масс. указанного пластификатора, в пересчете на общую массу компонента А.
В предпочтительном варианте исполнения компонент А, кроме того, заключает в себе следующие характеристики, взятые отдельно или в комбинации.
Компонент А может дополнительно содержать загущающий агент. Загущающие агенты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, могут быть выбраны из группы, состоящей из органических продуктов, таких как ксантановая смола, велановая смола или смола DIUTAN® (CPKelko, США), простые эфиры, производные от крахмала, простые эфиры, производные от гуара, полиакриламид, каррагинан, агар-агар, и минеральных продуктов, таких как глина, и их смесей. Подходящими загущающими агентами являются коммерчески доступные продукты. Компонент А содержит по меньшей мере примерно 0,01% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,1% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,2% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,3% масс., от примерно 0,01% масс. до примерно 10% масс., предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 5% масс., более предпочтительно от примерно 0,2% масс. до примерно 1% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,3% масс. до 0,7% масс. указанного загущающего агента, в пересчете на общую массу компонента А.
Компонент А может, кроме того, содержать антибактериальный или биоцидный агент. Антибактериальные или биоцидные агенты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, могут быть выбраны из группы, состоящей из соединений семейства изотиазолинонов, таких как метилизотиазолинон (MIT), октилизотиазолинон (OIT) и бензоизотиазолинон (BIT), и их смесей. Подходящие антибактериальные или биоцидные агенты являются коммерчески доступными продуктами. В качестве примера упоминаются Ecocide K35R (Progiven, Франция) и Nuosept OB 03 (Ashland, Нидерланды). Компонент А содержит по меньшей мере примерно 0,001% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,005% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,01% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,015% масс., от примерно 0,001% масс. до примерно 1,5% масс., предпочтительно от примерно 0,005% масс. до примерно 0,1% масс., более предпочтительно от примерно 0,01% масс., до примерно 0,075% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,015% масс. до примерно 0,03% масс. указанного антибактериального или биоцидного агента, в пересчете на общую массу компонента А. В предпочтительном варианте исполнения компонент А содержит от примерно 0,015% масс. до примерно 0,03% масс. Nuosept OB 03, в пересчете на общую массу компонента А.
В альтернативном варианте исполнения компонент А содержит по меньшей мере один наполнитель, в частности, органический или минеральный наполнитель. Наполнитель, который может быть использован в настоящем изобретении, может быть выбран из группы, состоящей из кварцевого порошка, предпочтительно из кварцевого порошка, имеющего средний размер зерна (d50%) примерно 16 мкм, кварцевого песка, глины, летучей золы, пирогенного диоксида кремния, карбонатных соединений, пигментов, оксидов титана, легких наполнителей и их смесей. Подходящие минеральные наполнители представляют собой коммерчески доступные продукты. В качестве примера упоминается кварцевый порошок Millisil W12 или W6 (Quarzwerke GmbH, Германия). Компонент А содержит по меньшей мере примерно 1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 2% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 5% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 8% масс., от примерно 1% масс. до примерно 50% масс., предпочтительно от примерно 2% масс. до примерно 40% масс., более предпочтительно от примерно 5% масс. до примерно 30% масс., наиболее предпочтительно от примерно 8% масс. до примерно 20% масс. указанного по меньшей мере одного наполнителя, в пересчете на общую массу компонента А.
Количество воды, содержащейся в компоненте А, составляет по меньшей мере примерно 1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 5% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 10% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 20% масс., от примерно 1% масс. до примерно 50% масс., предпочтительно от примерно 5% масс. до примерно 40% масс., более предпочтительно от примерно 10% масс. до примерно 30% масс., наиболее предпочтительно от примерно 15% масс. до примерно 25% масс., в пересчете на общую массу компонента А.
Наличие пластификатора, загущающего агента, а также антибактериального или биоцидного агента не изменяет общей неорганической природы цементирующего компонента А.
Компонент А, содержащий глиноземистый цемент или цемент из сульфоалюмината кальция, присутствует в водной фазе, предпочтительно в форме суспензии или пасты.
Компонент В согласно настоящему изобретению содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду. Для обеспечения достаточного времени обработки, при условии, что начальное время схватывания составляет по меньшей мере 5 мин или более, по меньшей мере один замедлитель схватывания, который предотвращает преждевременное отверждение композиции строительного раствора, используется в отдельной концентрации в дополнение к компоненту инициатора.
Инициатор, присутствующий в компоненте В, состоит из компонента активатора и компонента ускорителя, которые содержат смесь солей щелочных и/или щелочноземельных металлов.
В частности, компонент активатора состоит из по меньшей мере одной соли щелочного и/или щелочноземельного металла, выбранной из группы, состоящей из гидроксидов, хлоридов, сульфатов, фосфатов, моногидрофосфатов, дигидрофосфатов, нитратов, карбонатов и их смесей, предпочтительно компонент активатора представляет собой соль щелочного или щелочноземельного металла, более предпочтительно представляет собой соль металла кальция, такую как гидроксид кальция, сульфат кальция, карбонат кальция или фосфат кальция, соль металла натрия, такую как гидроксид натрия, сульфат натрия, карбонат натрия или фосфат натрия, или соль металла лития, такую как гидроксид лития, сульфат лития, карбонат лития или фосфат лития, наиболее предпочтительно представляет собой гидроксид лития. В одном предпочтительном варианте исполнения гидроксид лития, используемый в компоненте В, представляет собой 10%-ный водный раствор гидроксида лития.
Компонент В содержит по меньшей мере примерно 0,01% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,02% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,05% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 1% масс., от примерно 0,01% масс. до примерно 40% масс., предпочтительно от примерно 0,02% масс. до примерно 35% масс., более предпочтительно от примерно 0,05% масс. до примерно 30% масс., наиболее предпочтительно от примерно 1% масс. до примерно 25% масс., указанного активатора, в пересчете на общую массу компонента В. В конкретном предпочтительном варианте исполнения активатор состоит из воды и гидроксида лития. Количество воды, содержащейся в компоненте В, составляет по меньшей мере примерно 1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 5% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 10% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 20% масс., от примерно 1% масс., до примерно 60% масс., предпочтительно от примерно 5% масс. до примерно 50% масс., более предпочтительно от примерно 10% масс. до примерно 40% масс., наиболее предпочтительно от примерно 15% масс. до 30% масс., в пересчете на общую массу компонента В. Количество гидроксида лития, содержащегося в компоненте В, составляет по меньшей мере примерно 0,1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,5% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 1,0% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 1,5% масс., от примерно 0,1% масс. до примерно 5% масс., предпочтительно от примерно 0,5% масс. до примерно 4% масс., более предпочтительно от примерно 1,0% масс. до примерно 3% масс., наиболее предпочтительно от примерно 1,5% масс. до примерно 2,5% масс., в пересчете на общую массу компонента В. В наиболее предпочтительном варианте исполнения компонент В содержит примерно от 2,0% масс. до примерно 20% масс. 10%-ного водного раствора гидроксида лития, в пересчете на общую массу компонента В.
Компонент ускорителя состоит из по меньшей мере одной соли щелочного и/или щелочноземельного металла, выбранной из группы, состоящей из гидроксидов, хлоридов, сульфатов, фосфатов, моногидрофосфатов, дигидрофосфатов, нитратов, карбонатов и их смесей, предпочтительно компонент ускорителя представляет собой соль щелочного или щелочноземельного металла, еще предпочтительнее представляет собой водорастворимую соль щелочного или щелочноземельного металла, более предпочтительно представляет собой соль металла кальция, такую как гидроксид кальция, сульфат кальция, карбонат кальция, хлорид кальция, формиат кальция или фосфат кальция, соль металла натрия, такую как гидроксид натрия, сульфат натрия, карбонат натрия, хлорид натрия, формиат натрия или фосфат натрия, или соль металла лития, такую как гидроксид лития, сульфат лития, моногидрат сульфата лития, карбонат лития, хлорид лития, формиат лития или фосфат лития, наиболее предпочтительным является сульфат лития или моногидрат сульфата лития. Компонент В содержит по меньшей мере примерно 0,01% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,05% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,1% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 1,0% масс., от примерно 0,01% масс. до примерно 25% масс., предпочтительно от примерно 0,05% масс. до примерно 20% масс., более предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 15% масс., наиболее предпочтительно от примерно 1,0% масс. до примерно 10% масс. указанного ускорителя, в пересчете на общую массу компонента В.
В конкретном предпочтительном варианте исполнения компонента В согласно настоящему изобретению соотношение 10%-ного водного раствора гидроксида лития/сульфата лития или моногидрата сульфата лития составляет 7/1 или 6/1.
По меньшей мере один замедлитель схватывания, содержащийся в компоненте В в соответствии с настоящим изобретением, выбирается из группы, состоящей из лимонной кислоты, винной кислоты, молочной кислоты, салициловой кислоты, глюконовой кислоты и их смесей, предпочтительно представляет собой смесь лимонной кислоты и винной кислоты. Компонент В содержит по меньшей мере примерно 0,1% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,2% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,5% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 1,0% масс., от примерно 0,1% масс. до примерно 25% масс., предпочтительно от примерно 0,2% масс. до примерно 15% масс., более предпочтительно от примерно 0,5% масс. до примерно 15% масс., наиболее предпочтительно от примерно 1,0% масс. до примерно 10% масс. указанного замедлителя схватывания, в пересчете на общую массу компонента В.
В конкретном предпочтительном варианте исполнения компонента В согласно настоящему изобретению соотношение лимонной кислоты/винной кислоты составляет 1,6/1.
По меньшей мере один минеральный наполнитель, содержащийся в компоненте В в соответствии с настоящим изобретением, выбирается из группы, состоящей из известняковых наполнителей, песка, измельченных камней, гравия, гальки и их смесей, предпочтительными являются известняковые наполнители, такие как различные карбонаты кальция. По меньшей мере один минеральный наполнитель предпочтительно выбирается из группы, состоящей из известняковых наполнителей или кварцевых наполнителей, таких как кварцевый порошок Millisil W12 или W6 (Quarzwerke GmbH, Германия) и кварцевый лесок. По меньшей мере один минеральный наполнитель компонента В наиболее предпочтительно представляет собой карбонат кальция или смесь карбонатов кальция.
Компонент В содержит по меньшей мере примерно 30% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 40% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 50% масс., еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 60% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 70% масс., от примерно 30% масс. до примерно 95% масс., предпочтительно от примерно 35% масс. до примерно 90% масс., более предпочтительно от примерно 40% масс. до примерно 85% масс., еще более предпочтительно от примерно 45% масс. до примерно 80% масс., наиболее предпочтительно от примерно 50% масс. до примерно 75% масс. по меньшей мере одного минерального наполнителя, в пересчете на общую массу компонента В. По меньшей мере один минеральный наполнитель выбирают так, чтобы получить размер частиц, дополняющий размер частиц глиноземистого цемента.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один минеральный наполнитель имел средний размер частиц не более 500 мкм, более предпочтительно не более 400 мкм, наиболее предпочтительно не более 350 мкм.
В конкретном предпочтительном варианте исполнения настоящего изобретения по меньшей мере один минеральный наполнитель, содержащийся в компоненте В, представляет собой смесь трех различных карбонатов кальция, то есть, мелких фракций карбоната кальция, таких как различные типы Omyacarb® (Omya International AG, Германия). Наиболее предпочтительно, первый карбонат кальция имеет средний размер частиц (d50%) примерно 3,2 мкм и остаток, составляющий 0,05% на сите 45 мкм (определенный в соответствии со стандартом ISO 787/7). Второй карбонат кальция имеет средний размер частиц (d50%) примерно 7,3 мкм и остаток, составляющий 0,5% на сите 140 мкм (определенный в соответствии со стандартом ISO 787/7). Третий карбонат кальция имеет средний размер частиц (d50%) примерно 83 мкм и остаток, составляющий 1,0% на сите 315 мкм (определяется согласно стандарту ISO 787/7). В конкретном предпочтительном варианте исполнения компонента В согласно настоящему изобретению соотношение первого карбоната кальция/второго карбоната кальция/третьего карбоната кальция составляет 1/1,5/2 или 1/1,4/2,2.
В конкретном предпочтительном альтернативном варианте исполнения настоящего изобретения по меньшей мере один минеральный наполнитель, содержащийся в компоненте В, представляет собой смесь трех различных кварцевых наполнителей. Наиболее предпочтительно, первый кварцевый наполнитель представляет собой кварцевый песок, имеющий средний размер частиц (d50%) примерно 240 мкм. Второй кварцевый наполнитель представляет собой кварцевый порошок, имеющий средний размер частиц (d50%) примерно 40 мкм. Третий кварцевый наполнитель представляет собой кварцевый порошок, имеющий средний размер частиц (d50%) примерно 15 мкм. В конкретном предпочтительном варианте исполнения компонента В согласно настоящему изобретению соотношение первого кварцевого наполнителя/второго кварцевого наполнителя/третьего кварцевого наполнителя составляет 3/2/1.
В предпочтительном варианте исполнения компонент В, кроме того, заключает в себе следующие характеристики, взятые отдельно или в комбинации.
Компонент В может дополнительно содержать загущающий агент. Загущающий агент, который должен использоваться в настоящем изобретении, может быть выбран из группы, состоящей из бентонита, диоксида кремния, кварца, загущающих агентов на основе акрилата, таких как растворимые в щелочах или способные набухать в щелочах эмульсии, пирогенный диоксид кремния, глина и титанатные хелатирующие агенты. В качестве примеров упоминаются поливиниловый спирт (PVA), гидрофобно модифицированные растворимые в щелочах эмульсии (HASE), гидрофобно модифицированные этиленоксидные уретановые полимеры, известные в данной области как HEUR, и целлюлозные загустители, такие как гидроксиметилцеллюлоза (НМС), гидроксиэтилцеллюлоза (НЕС), гидрофобно модифицированная гидроксиэтилцеллюлоза (НМНЕС), натрийкарбоксиметилцеллюлоза (SCMC), натрийкарбоксиметил-2-гидроксиэтилцеллюлоза, 2-гидроксипропилметилцеллюлоза, 2-гидроксиэтилметилцеллюлоза, 2-гидроксибутилметилцеллюлоза, 2-гидроксиэтилэтилцеллюлоза, 2-гидроксипропилцеллюлоза, аттапульгитная глина и их смеси. Подходящими загущающими агентами являются коммерчески доступные продукты, такие как Optigel WX (BYK-Chemie GmbH, Германия), Rheolate 1 (Elementis GmbH, Германия) и Acrysol ASE-60 (The Dow Chemical Company). Компонент В содержит по меньшей мере примерно 0,01% масс., предпочтительно по меньшей мере примерно 0,05% масс., более предпочтительно по меньшей мере примерно 0,1% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 0,3% масс., от примерно 0,01% масс. до примерно 15% масс., предпочтительно от примерно 0,05% масс. до примерно 10% масс., более предпочтительно от примерно 0,1% масс. до примерно 5% масс., наиболее предпочтительно от примерно 0,3% масс. до примерно 1% масс. указанного загущающего агента, в пересчете на общую массу компонента В.
Присутствие замедлителя схватывания и загущающего агента не изменяет общей неорганической природы цементирующего компонента В.
Компонент В, содержащий инициатор и замедлитель схватывания, присутствует в водной фазе, предпочтительно в виде суспензии или пасты.
Предпочтительно, чтобы значение рН компонента В было выше 10, более предпочтительно выше 11 и наиболее предпочтительно было выше 12, в частности, в диапазоне между 10 и 14, предпочтительно между 11 и 13.
Особенно предпочтительно, чтобы доли воды в двух компонентах, а именно, компоненте А и компоненте В, выбирались таким образом, чтобы соотношение воды и глиноземистого цемента (W/CAC) или воды и цемента из сульфоалюмината кальция (W/CAS) в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, находилось ниже 1,5, предпочтительно между 0,3 и 1,2, наиболее предпочтительно между 0,4 и 1,0.
Кроме того, особенно предпочтительно, чтобы доля лития в компоненте В была выбрана таким образом, чтобы соотношение лития и глиноземистого цемента (Li/CAC) и лития и цемента из сульфоалюмината кальция (Li/CAS) в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, находилось ниже 0,05, предпочтительно между 0,001 и 0,05, наиболее предпочтительно между 0,005 и 0,01.
Кроме того, особенно предпочтительно, чтобы доля замедлителя схватывания в компоненте В выбиралась таким образом, чтобы соотношение лимонной кислоты/винной кислоты и глиноземистого цемента и лимонной кислоты/винной кислоты и цемента из сульфоалюмината кальция в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, находилось ниже 0,5, предпочтительно между 0,01 и 0,4, наиболее предпочтительно между 0,1 и 0,2.
В наиболее предпочтительном варианте исполнения компонент А содержит или состоит из следующих компонентов:
от 70 до 80% масс. глиноземистого цемента, в качестве альтернативы от 40 до 60% масс. глиноземистого цемента и от 15 до 25% масс. сульфата кальция,
от 0,5 до 1,5% масс, фосфорной кислоты,
от 0,5 до 1,5% масс. пластификатора,
от 0,001 до 0,05% масс. антимикробного или биоцидного агента,
при желании от 5 до 20% масс. минеральных наполнителей и
от 15 до 25% масс. воды.
В предпочтительном варианте исполнения компонент В содержит или состоит из следующих компонентов:
от 0,1% масс. до 4% масс. гидроксида лития,
от 0,1% масс. до 5% масс. сульфата лития или моногидрата сульфата лития,
от 0,05% масс. до 5% масс. лимонной кислоты,
от 0,05% масс. до 4% масс. винной кислоты,
от 35% масс. до 45% масс. первого минерального наполнителя,
от 15% масс. до 25% масс. второго минерального наполнителя,
от 10% масс. до 20% масс. третьего минерального наполнителя,
от 0,01% масс. до 0,5% масс. загущающего агента и
от 15% масс. до 25% масс. воды.
В наиболее предпочтительном варианте исполнения компонент В содержит или состоит из следующих компонентов:
от 1,5% масс. до 2,5% масс. гидроксида лития,
от 1% масс. до 4% масс. сульфата лития или моногидрата сульфата лития,
от 1% масс. до 3% масс. лимонной кислоты,
от 0,5% масс. до 2% масс. винной кислоты,
от 35% масс. до 45% масс. первого минерального наполнителя,
от 15% масс. до 25% масс. второго минерального наполнителя,
от 10% масс. до 20% масс, третьего минерального наполнителя,
от 0,01% масс. до 0,5% масс. загущающего агента и
от 15% масс. до 25% масс. воды.
В наиболее предпочтительном альтернативном варианте исполнения компонент В содержит или состоит из следующих компонентов:
от 3% масс. до 4% масс. гидроксида лития,
от 1% масс. до 10% масс. сульфата лития или моногидрата сульфата лития,
от 1% масс. до 5% масс. лимонной кислоты,
от 1% масс. до 3% масс. винной кислоты,
от 25% масс. до 35% масс. первого минерального наполнителя,
от 15% масс. до 25% масс. второго минерального наполнителя,
от 10% масс. до 20% масс. третьего минерального наполнителя,
от 0,01% масс. до 0,5% масс. загущающего агента и
от 30% масс. до 40% масс. воды.
В другом наиболее предпочтительном варианте исполнения компонент В содержит или состоит из следующих компонентов:
от 0,2% масс. до 1,5% масс. гидроксида лития,
от 0,1% масс. до 1,0% масс. сульфата лития или моногидрата сульфата лития,
от 0,1% масс. до 1,0% масс. лимонной кислоты,
от 0,1% масс. до 0,5% масс. винной кислоты,
от 35% масс. до 45% масс. первого минерального наполнителя,
от 15% масс. до 25% масс. второго минерального наполнителя,
от 10% масс. до 20% масс. третьего минерального наполнителя,
от 0,01% масс. до 0,5% масс. загущающего агента и
от 15% масс. до 25% масс. воды.
Компонент А согласно настоящему изобретению может быть получен следующим образом: блокирующий агент, содержащий фосфор, смешивают с водой, так что значение рН полученной смеси составляет около 2. Добавляют пластификатор и смесь гомогенизируют. Глиноземистый цемент, при желании сульфат кальция и при желании минеральный наполнитель предварительно смешивают и поэтапно добавляют к этой смеси при увеличении скорости перемешивания, так что значение рН полученной смеси составляет около 4. Наконец, добавляют загущающий агент и антибактериальный/биоцидный агент и перемешивают до полной гомогенизации смеси.
Компонент В согласно настоящему изобретению может быть получен следующим образом: ускоритель растворяют в водном растворе активатора с последующим дальнейшим добавлением замедлителя схватывания и гомогенизацией смеси. Наполнитель (наполнители) добавляют поэтапно при увеличении скорости перемешивания до тех пор, пока смесь не гомогенизируется. Наконец, добавляют загущающий агент до полной гомогенизации смеси.
Компоненты А и В присутствуют в водной фазе, предпочтительно в форме суспензии или пасты. В частности, компоненты А и В имеют внешний вид от пастообразного до текучего, согласно их соответствующим композициям. В одном предпочтительном варианте исполнения компонент А и компонент В находятся в форме пасты, тем самым предотвращая оседание во время смешивания этих двух компонентов.
Массовое соотношение между компонентом А и компонентом В (А/В) предпочтительно составляет от 7/1 до 1/3, предпочтительно составляет 3/1. Предпочтительно, композиция смеси содержит 75% масс. компонента А и 25% масс. компонента В. В альтернативном варианте исполнения композиция смеси содержит 25% масс. компонента А и 75% масс. компонента В.
Эта огнестойкая двухкомпонентная система имеет минеральную природу, на которую не влияют присутствия дополнительных загустителей других агентов.
Устойчивость при хранении этой огнестойкой двухкомпонентной системы зависит от индивидуальной устойчивости при хранении каждого из соответствующих компонентов, в частности компонент А, а также компонент В имеет устойчивость при хранении по меньшей мере шесть месяцев при температуре окружающей среды, таким образом, чтобы защитить систему в случае задержек при хранении и доставке. Наиболее предпочтительно компоненты А и В являются устойчивыми в индивидуальном виде в течение по меньшей мере шести месяцев. Компоненты А и В хранились в плотно закрытых емкостях, чтобы избежать испарения воды, при 40°С и проверялись на предмет любых изменений в текучести, гомогенности, будь то появление осадка, и значении рН спустя несколько временных интервалов. Свойства всех компонентов оставались неизменными спустя 6 месяцев, поэтому устойчивость при хранении составляет по меньшей мере 6 месяцев при 40°С.
Предпочтительно, чтобы огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора имела начальное время схватывания по меньшей мере 5 мин, предпочтительно по меньшей мере 10 мин, более предпочтительно по меньшей мере 15 мин, наиболее предпочтительно по меньшей мере 20 мин, в частности, в диапазоне от примерно 5 до 25 мин, предпочтительно в диапазоне от примерно 10 до 20 мин, после смешивания двух компонентов А и В.
В огнестойкой многокомпонентной системе строительного раствора, в частности, огнестойкой двухкомпонентной системе строительного раствора, объемное соотношение цементирующего компонента А и компонента инициатора В составляет от 1:1 до 7:1, предпочтительно 3:1. В альтернативном варианте исполнения объемное отношение цементирующего компонента А и компонента инициатора В составляет от 1:3 до 1:2.
После изготовления по отдельности, компонент А и компонент В вводят в отдельные контейнеры, из которых они выталкиваются с помощью механических устройств и направляются через смесительное устройство. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой готовую для использования систему, в которой компоненты А и В расположены отдельно друг от друга в многокамерном устройстве, таком как многокамерный картридж и/или многокамерный цилиндр или в двухкомпонентных капсулах, предпочтительно в двухкамерном картридже или в двухкомпонентных капсулах. Многокамерная система предпочтительно включает в себя два или более мешка из фольги для разделения отверждаемого компонента А и компонента инициатора В. Составляющие камер или мешков, которые смешиваются вместе с помощью смесительного устройства, предпочтительно посредством статического смесителя, можно вводить в высверленное отверстие. Также возможна компоновка в многокамерных картриджах или ведрах или наборах емкостей.
Отверждающаяся композиция глиноземистого цемента, выходящая из статического смесителя, во время химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней вводится непосредственно в высверленное отверстие, которое соответственно требуется для закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней и было первоначально заложено в минеральной поверхности, после чего конструкционный элемент, который следует закрепить, такой как анкер или вклеиваемый арматурный стержнень, вставляется и выравнивается, после чего состав раствора схватывается и отверждается. В частности, огнестойкая двухкомпонентная система согласно настоящему изобретению должна рассматриваться как огнестойкий химический анкер для закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней.
Не ограничиваясь какой-либо теорией, блокирующий агент, присутствующий в компоненте А, ингибирует солюбилизацию алюмината (алюминатов) кальция в воде, тем самым останавливая гидратацию цемента, которая приводит к отверждению смеси. После добавления компонента инициатора В значение рН изменяется и цементирующий компонент А деблокируется, а реакция гидратации алюмината (алюминатов) кальция запускается. Поскольку эта реакция гидратации катализируется и ускоряется присутствием солей щелочных металлов, в частности, солей лития, она имеет начальное время схватывания менее 5 мин. Чтобы замедлить это время быстрого отверждения (начальное время схватывания), предпочтительно, чтобы по меньшей мере один замедлитель схватывания, содержащийся в компоненте В согласно настоящему изобретению, был выбран таким образом, чтобы после смешивания двух компонентов А и В получить начальное время схватывания по меньшей мере 5 мин, предпочтительно по меньшей мере 10 мин, более предпочтительно по меньшей мере 15 мин, наиболее предпочтительно по меньшей мере 20 мин, в частности, в интервале от примерно 5 до 25 мин, предпочтительно в интервале от примерно 10 до 20 мин.
Роль минеральных наполнителей, в частности, в компоненте В, заключается в том, чтобы отрегулировать конечные характеристики в отношении механической прочности и эксплуатационных качеств, а также долговременной устойчивости. Путем оптимизации наполнителей возможно оптимизировать соотношение воды/глиноземистого цемента, что позволяет эффективную и быструю гидратацию этого глиноземистого цемента.
Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора согласно настоящему изобретению может быть использована для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня. В частности, эта огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора согласно настоящему изобретению может быть использована для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в высверленных отверстиях. Она может использоваться для целей анкерного закрепления, включающих увеличение допустимой нагрузки при повышенных температурах, таких как 250°С. Повышенная температурная стойкость приводит к лучшей эксплуатационной способности для целей анкерного закрепления при более высоких температурах, таких как температуры, присутствующие в области высверленного отверстия фасадных креплений, которые подвергаются интенсивному солнечному свету или другим повышенным температурам, таким как при пожаре. В частности, эта огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора согласно настоящему изобретению имеет значения нагрузки, которые не уменьшаются при более высоких температурах, они даже увеличиваются при более высоких температурах, таких как 250°С, по сравнению с известными системами, чтобы гарантировать достаточное анкерное закрепление при повышенных температурах, которое необходимо при закреплении анкеров и вклеиваемых арматурных стержней.
Кроме того, огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора согласно настоящему изобретению может быть использована для огнестойкого прикрепления волокон, холстов, тканей или композитов, в частности, высокомодульных волокон, предпочтительно углеродных волокон, в частности, для усиления строительных конструкций, например, стен или потолков или полов, или, кроме того, для монтажных компонентов, таких как плиты или блоки, например, изготовленных из камня, стекла или пластика, на зданиях или элементах конструкции. Однако, в частности, она используется для огнестойкого закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в углублениях, таких как высверленные отверстия, в минеральных поверхностях, таких как конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня, при котором компоненты огнестойкой двухкомпонентной системы строительного раствора согласно настоящему изобретению предварительно смешивают, например, с помощью статического смесителя или путем разрушения картриджа или пластикового пакета или путем смешивания компонентов многокамерных ведер или наборов емкостей.
Следующий пример иллюстрирует изобретение без того, чтобы тем самым ограничивать его.
ПРИМЕРЫ
1. Получение неорганических систем строительного раствора для сравнения
1.1 Пример для сравнения 1 - неорганическая система строительного раствора «Cemeforce»
Коммерчески доступный однокомпонентный картридж Cemeforce (Sumitomo Osaka Cement Co. Ltd., Япония), содержащий связующее вещество в виде сухого порошка, открывают и его содержимое, смешанное с отдельной бутылкой воды в соответствии с инструкциями, является готовым для введения в высверленное отверстие с использованием дозатора.
1.2 Примеры для сравнения 2а и 2b - неорганическая система строительного раствора «Ambexcapsules»
Коммерчески доступные однокомпонентные капсулы Ambex Anchoring Capsules ААС (пример для сравнения 2а) и ARC-E (пример для сравнения 2b) (Ambex Concrete Repair Solutions, Канада) были погружены в воду в соответствии с инструкциями, будучи готовыми для ручной установки в высверленное отверстие.
2. Получение неорганической системы строительного раствора согласно изобретению (пример согласно изобретению 3)
Цементирующий компонент А, а также компонент инициатора В из примера согласно изобретению 3 первоначально получают путем смешивания компонентов, указанных в Таблицах 1 и 2 соответственно. Приведенные пропорции выражены в % масс.
Типичный протокол смешивания для компонента А заключается в следующем: взвешивание необходимого количества воды, введение воды в емкость для смешивания и медленное добавление к ней фосфорной кислоты при перемешивании до получения значения рН около 2; добавление пластификатора и гомогенизация при числе оборотов от 100 до 200 об/мин в течение 2 минут; предварительное смешивание Ternal White® и наполнителя в большой емкости и добавление этой смеси шаг за шагом при медленном перемешивании при 200 об/мин, чтобы избежать образования комков, увеличение скорости перемешивания до 4000 об/мин; полученное значение рН должно составлять примерно 4; медленное добавление загущающего агента и, наконец, антибактериального или биоцидного агента и гомогенизация при 5000 об/мин в течение 5 мин.
Фосфорная кислота 85% поставляется в продажу фирмой Sigma-AldrichChemieGmbH, Германия
TernalWhite® поставляется в продажу фирмой KerneosS.A., Франция
Ethacryl™G поставляется в продажу фирмой Coatex, ArkemaGroup, Франция
XanthanGum поставляется в продажу фирмой ColltecGmbH&CO. KG, Германия
NuoseptOB 03 поставляется в продажу фирмой AshlandNederlandB.V., Нидерланды
Типичный протокол смешивания для компонента В заключается в следующем: растворение сульфата моногидрата лития вместе с водой в 10%-ном водном растворе гидроксида лития с последующим растворением карбоновых кислот в этой смеси и полной гомогенизацией этого при 500 об/мин по меньшей мере в течение 30 мин; постепенное добавление наполнителя или смеси наполнителей при увеличении скорости перемешивания до 2000 об/мин в течение периода времени 5 мин и последующей гомогенизацией при 2000 об/мин в течение примерно 10 мин; наконец, добавление загущающего агента при перемешивании и увеличение скорости перемешивания до 2500 об/мин в течение периода времени 3 мин; в завершение, продолжение гомогенизации в течение 5 мин.
LiOH 10% (в воде) поставляется в продажу фирмой BernKraftGmbH, Германия
Li2SO4⋅H2O поставляется в продажу фирмой Sigma-AldrichChemieGmbH, Германия
Лимонная кислота поставляется в продажу фирмой Sigma-AldrichChemieGmbH, Германия
Винная кислота поставляется в продажу фирмой Sigma-AldrichChemieGmbH, Германия
1Omyacarb 130-Al поставляется в продажу фирмой OmyalnternationalAG, Германия
2Omyacarb 15-HAl поставляется в продажу фирмой OmyalnternationalAG, Германия
3Omyacarb 2-Al поставляется в продажу фирмой OmyalnternationalAG, Германия
OptigelWX поставляется в продажу фирмой RockwoodClayAdditivesGmbH, Германия
3. Определение механических характеристик при 250°С - огнестойкость
Испытания проводились в бетоне С20/25 без трещин. Бетон, используемый для испытаний, соответствует стандарту EN 206 и соответствует требованиям ETAG 001, Приложение А. Для целей установки высверленное отверстие сверлили (диаметр высверленного отверстия 16 мм) и очищали, впрыскивали строительный раствор, а арматурный стержень вводили при нормальной температуре окружающей среды в соответствии с МРИ. Пример для сравнения 1 вводили в высверленное отверстие с использованием дозатора. Примеры для сравнения 2а и 2b вводили в высверленное отверстие вручную. После изготовления по отдельности, цементирующий компонент А и компонент инициатора В из примера согласно изобретению смешивали в скоростном смесителе в объемном соотношении 3:1 и вводили в высверленное отверстие.
Диаметр арматурного стержня был равен 10 мм. Глубина анкеровки этого арматурного стержня равнялась 120 мм. В испытаниях время отверждения образцов при комнатной температуре составляло 24 часа, а затем бетонный блок с этими арматурными стержнями помещали в печь и нагревали до 250°С. Испытания по вытягиванию стержня осуществлялись при 250°С после 3 дней поддержания вышеуказанной температуры.
Средняя разрушающая нагрузка определяется путем вытягивания по центру арматурного стержня с креплением вплотную, с использованием высокопрочных стальных стержней, с применением гидравлического инструмента. Три арматурных стержня в каждом случае закреплены на месте, а их значения нагрузки определяются после отверждения в течение 3 дней при 250°С как среднее значение. Конечные разрушающие нагрузки рассчитываются как прочности сцепления и приводятся в Н/мм2 в Таблице 3.
Как это можно увидеть из Таблицы 3, система согласно изобретению демонстрирует значительную прочность сцепления после 3 дней при 250°С. Кроме того, все три однокомпонентные системы из предшествующего уровня техники демонстрируют пониженную прочность сцепления при 250°С примерно на 2-4 Н/мм2, при сравнении с прочностью сцепления, достигаемой через 24 часа при температуре окружающей среды. Система согласно изобретению демонстрирует повышенную прочность сцепления при 250°С примерно на 2 Н/мм2, при сравнении с прочностью сцепления, достигнутой через 24 часа при температуре окружающей среды, что указывает на желаемый эффект последующего отверждения, вместо ослабления связующей матрицы при повышенной температуре. Кроме того, этот вариант был протестирован на огнестойкость в соответствии с нормами ЕАD (EAD №330087-00-0601, EuropeanAssessmentDocumentvonEOTA, 2015) в диапазоне температур от 23°С до 450°С (значение прочности сцепления 14,5 Н/мм2).
Кроме того, по сравнению с инжекционными строительными растворами на основе органических смол, прочность сцепления которых при повышенных температурах показывает значительное, неприемлемое снижение в значениях нагрузки, при 250°С иногда близкое к нулю в органических системах, тогда как примеры согласно изобретению увеличивают свою прочность сцепления. Как это было показано выше, огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора согласно настоящему изобретению обеспечивает механическую прочность, сравнимую с этой характеристикой у органических систем, но ее по существу минеральный состав делает ее намного менее токсичной и очень мало загрязняющей для окружающей среды, а также допускает более экономичное производство, чем у известной системы из предшествующего уровня техники.
Кроме того, было показано, что огнестойкая многокомпонентная система, в частности, огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора, которая преодолевает недостатки систем из предшествующего уровня техники. В частности, эта огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора, которая является готовой к применению, может быть простой в обращении и является экологически безопасной, которая может стабильно храниться в течение определенного периода времени перед использованием, демонстрирует хороший баланс между схватыванием и отверждением и по-прежнему обладает отличными механическими характеристиками, когда речь идет об огнестойком химическом закреплении анкеров и вклеиваемых арматурных стержней, даже под воздействием повышенных температур, таких как при пожаре. Кроме того, огнестойкая многокомпонентная система анкерного закрепления имеет значения нагрузки, которые увеличиваются при более высоких температурах, таких как 250°С, чтобы гарантировать достаточное анкерное закрепление при повышенных температурах, которое необходимо при закреплении анкеров и вклеиваемых арматурных стержней.
1. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора, содержащая отверждаемый компонент А водной фазы глиноземистого цемента или водной фазы цемента из сульфоалюмината кальция и компонент инициатора В в водной фазе для инициирования процесса отверждения, причем компонент А дополнительно содержит по меньшей мере один блокирующий агент, выбранный из группы, состоящей из фосфорной кислоты, метафосфорной кислоты, фосфористой кислоты и фосфоновых кислот, по меньшей мере один пластификатор и воду, а компонент В содержит инициатор, по меньшей мере один замедлитель схватывания, по меньшей мере один минеральный наполнитель и воду, отличающаяся тем, что
i) инициатор содержит смесь солей щелочных и/или щелочноземельных металлов,
ii) по меньшей мере один замедлитель схватывания, выбранный из группы, состоящей из лимонной кислоты, винной кислоты, молочной кислоты, салициловой кислоты, глюконовой кислоты и их смесей, и
iii) по меньшей мере один минеральный наполнитель, выбранный из группы, состоящей из известняковых наполнителей, песка, корунда, доломита, устойчивого к щелочам стекла, дробленого камня, гравия, гальки и их смесей,
для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней.
2. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора по п. 1, отличающаяся тем, что инициатор содержит смесь солей металла лития.
3. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один замедлитель схватывания представляет собой лимонную кислоту, винную кислоту или их смесь.
4. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один минеральный наполнитель имеет средний размер частиц не более чем 500 мкм.
5. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один минеральный наполнитель представляет собой известняковый наполнитель или смесь известняковых наполнителей.
6. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора по п. 1, отличающаяся тем, что соотношение воды и глиноземистого цемента (W/CAC) или воды и цемента из сульфоалюмината кальция (W/CAS) в продукте, полученном смешиванием компонентов А и В, составляет меньше чем 1,5.
7. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора по п. 1, отличающаяся тем, что компонент А и компонент В находятся в форме суспензии или пасты.
8. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора по п. 1, отличающаяся тем, что значение рН компонента В составляет выше 10.
9. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что компонент В содержит
от 0,1 мас. % до 4 мас. % гидроксида лития,
от 0,1 мас. % до 5 мас. % сульфата лития или моногидрата сульфата лития,
от 0,05 мас. % до 5 мас. % лимонной кислоты,
от 0,05 мас. % до 4 мас. % винной кислоты,
от 35 мас. % до 45 мас. % первого минерального наполнителя,
от 15 мас. % до 25 мас. % второго минерального наполнителя,
от 10 мас. % до 20 мас. % третьего минерального наполнителя,
от 0,01 мас. % до 0,5 мас. % загущающего агента и
от 15 мас. % до 25 мас. % воды.
10. Огнестойкая двухкомпонентная система строительного раствора по п. 9, отличающаяся тем, что первый минеральный наполнитель, второй минеральный наполнитель и третий минеральный наполнитель представляют собой три различные мелкие фракции карбоната кальция.
11. Способ огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней, включающий в себя нанесение огнестойкой двухкомпонентной системы строительного раствора по любому из пп. 1-10 в углубление в минеральной поверхности с последующим вставлением анкера или вклеиваемого арматурного стержня.
12. Способ по п. 11, где углубление представляет собой высверленное отверстие.
13. Применение огнестойкой двухкомпонентной системы строительного раствора, как определено в любом из пп. 1-10, для огнестойкого химического закрепления анкеров и вклеиваемых арматурных стержней в минеральных поверхностях.
14. Применение по п. 13, где арматурные стержни представляют собой стальные арматурные стержни.
15. Применение по п. 13 или 14, где минеральные поверхности представляют собой конструкции, изготовленные из кирпичной кладки, бетона, проницаемого бетона или природного камня.
