Сухая строительная ремонтная смесь
Владельцы патента RU 2751180:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к области композиционных строительных материалов, а именно к многокомпонентным сухим строительным смесям с максимальным использованием местной сырьевой базы и отходов шлакопереработки для внутренних и наружных работ. Технический результат – повышенные физико-механические характеристики рабочих поверхностей, высокие адгезионные показатели смеси к различным поверхностям, защита ремонтируемых поверхностей от динамического перепада температурных воздействий, высокая степень защиты от динамических воздействий в проектном возрасте. Сухая строительная ремонтная смесь включает портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ДП, отсевы переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм, комплексную добавку, состоящую из гиперпластификатора в виде порошка на основе поликарбоксилатов – ReoTeck и регулятора реологических свойств средней вязкости, минерального модификатора - продукт предварительного дробления с последующим помолом шлаков черной металлургии фракции 5-10 мм до удельной поверхности, сопоставимой с удельной поверхностью цемента (Sуд ~ 4500 ÷ 5000 см2/г), содержащий: CaO – 21,39; SiO2 - 14,28; FeO - 52,86; MgO - 4,76; Al2O3 - 2,56; прочее – 4,15, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ДП 20,45-28,41, отсевы переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм 43,25-66,51; минеральный модификатор 4,45-11,22; гиперпластификатор ReoTeck 0,01-0,05; регулятор реологических свойств средней вязкости 0,01-0,08. 1 табл.
Изобретение относится к области композиционных строительных материалов, а именно к многокомпонентным сухим строительным ремонтным смесям с максимальным использованием местной сырьевой базы и отходов шлакопереработки ООО «Южно-уральская Горно-перерабатывающая Компания» для внутренний и наружных работ. Областью применения являются ремонтно-восстановительные работы бетонных конструкций и покрытий из бетона с выраженным поверхностными разрушениями в зданиях и сооружениях различного функционального назначения.
Анализ существующего уровня науки и техники в указанной области показал, что наиболее близким аналогом является известная сухая строительная смесь, включающая портландцемент, песок и комплексную добавку, портландцемент ПЦ-500 и дополнительно минеральный модификатор - шлам водоумягчения Сакмарской ТЭЦ, содержащий, %: SiO2 4,28, Al2O3 0,63, CaO 46,13, Fe2O3 1,23, FeO 0,23, TiO2 0,04, потери при прокаливании 0,50, причем комплексная добавка состоит из пластификатора в виде порошка - хидетал П-6, редиспергируемого сополимерного порошка - сополимер винилацетата и этилена DA 1200, модифицированной целлюлозы Bermocoll CCA 425 при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент ПЦ-500 - 28,60-33,80; песок - 40,30-47,50; пластификатор хидетал П-6 - 0,12-0,15; модифицированная целлюлоза Bermocoll CCA 425 – 0,01-0,02; сополимер винилацетата и этилена DA 1200 - 0,87-1,03; шлам водоумягчения Сакмарской ТЭЦ - 17,50-30,10 (патент РФ на изобретение № 2499777, МПК С04В 28/02, 41/46, 111/72, публ. 27.11.2013 Бюл. № 33).
Недостатком известной сухой строительной смеси является то что, у раствора, изготовленного из смеси аналога низкие показатели однородности структуры камня, высокая внутренняя пористость, размеренная кинетика набора прочности и склонность к ускоренному старению при воздействии влаги вследствие нестабильного гранулометрического состава инертных заполнителей.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание сухой строительной ремонтной смеси с оптимальным гранулометрическим составом минеральной части, что повышает ее технологические свойства в процессе приготовления, улучшает динамику набора прочности, как при сжатии, так и при изгибе повышая их проектное значение вследствие дополнительного упрочнения за счет механического сцепления зерен.
При решении указанной задачи был достигнут технический результат, обусловленный применением в составе сухой строительной ремонтной смеси рационально подобранного гранулометрического состава сродных по своему генетическому происхождению компонентов, а именно: портландцемент, отсевы переработки шлаков черной металлургии, минеральный модификатор и комплексная добавка, отсев переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм получен в результате дополнительного доизвлечения металлосодержащего концентрата в цехе разработки шлаковых отвалов на ООО «Южно-уральская Горно-перерабатывающая Компания», минеральный модификатор – продукт предварительного дробления с последующим помолом шлаков черной металлургии фракции 5-10 мм до удельной поверхности, сопоставимой с удельной поверхностью цемента (Sуд ~ 4500 ÷ 5000 см2/г), содержащий: CaO – 21,39; SiO2 - 14,28; FeO - 52,86; MgO - 4,76; Al2O3 - 2,56; прочее – 4,15, причем комплексная добавка состоит из гиперпластификатора в виде порошка на основе поликарбоксилатов – ReoTeck и регулятора реологических свойств средней вязкости на основе карбоксиметилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ДП - 20,45-28,41; отсевы переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм - 43,25-66,51; минеральный модификатор - 4,45-11,22; комплексная добавка : гиперпластификатор ReoTeck - 0,01-0,05; регулятор реологических свойств средней вязкости - 0,01-0,08.
Дисперсность минерального модификатора сопоставимая с удельной поверхностью цемента (Sуд ~ 4500 ÷ 5000 см2/г) примененного в составе портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ДП обеспечила динамичную кинетику набора прочности, как при сжатии, так и при изгибе повышая их проектное значение вследствие создания дополнительных активных центров гидратации и дополнительного упрочнения за счет механического сцепления зерен. Более того полученные пропорции минимизировали деформационные усадки камня в процессе гидратации цемента, проявился эффект компенсации усадочных деформаций.
Важным преимуществом предлагаемой сухой строительной ремонтной смеси является то, что ее производство способствует снижению экологической нагрузки путем утилизации маловостребованной фракции 0-10 мм шлаковых отвалов на ООО «Южно-уральская Горно-перерабатывающая Компания» которые относятся к источнику загрязнения окружающей среды.
Введение гиперпластификатора ReoTeck обеспечило минимизацию водотвердого отношения сухой строительной ремонтной смеси в процессе затворения, что дополнительно сказалось на увеличение прочностных характеристик, как в ранние сроки твердения, так и в проектном возрасте без ухудшения реологических характеристик смеси в процессе приготовления.
Добавление регулятора реологических свойств средней вязкости обеспечило приемлемое значение липкости раствора к ремонтируемым бетонным поверхностям с последующим увеличением величины адгезии при значении величины водоудерживающей способности смеси более 99,0 %.
Для приготовления сухой строительной ремонтной смеси используют неорганические компоненты: портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ДП, отсевы переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм, минеральный модификатор и комплексная добавка, содержащая гиперпластификатор ReoTeck и регулятор реологических свойств средней вязкости.
Приготовление сухой строительной ремонтной смеси складывается из двух этапов.
Первый этап: приготовление активированного модификатора. В смеситель в заданной пропорции подается минеральный модификатор представляющий собой продукт предварительного дробления с последующим помолом шлаков черной металлургии фракции 5-10 мм до удельной поверхности, сопоставимой с удельной поверхностью цемента (Sуд ~ 4500 ÷ 5000 см2/г), и комплексная добавка, содержащая гиперпластификатор ReoTeck и регулятор реологических свойств средней вязкости. Процесс смешивания длиться в течение 5 минут. В процессе перемешивания происходит осаждение компонентов комплексной добавки на поверхности зерен минерального модификатора и гомогенизация компонентов.
Второй этап: приготовление сухой строительной ремонтной смеси. В смеситель поступают компоненты в следующей последовательности:
1. отсевы переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм и портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ДП перемешиваются в течение 3 мин.
2. вводится активированный модификатор и процесс перемешивания длиться 5 мин. Такая процедура перемешивания необходима для получения максимально однородной по составу смеси.
Продолжительность цикла перемешивания не превышает 13 мин.
В результате экспериментальных изысканий разработан оптимальный состав смеси сухой строительной ремонтной следующего содержания:
| портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ДП | 20,45-28,41; |
| отсевы переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм | 43,25-66,51; |
| минеральный модификатор | 4,45-11,22; |
| комплексная добавка: | |
| гиперпластификатор ReoTeck | 0,01-0,05; |
| регулятор реологических свойств средней вязкости | 0,01-0,08. |
Сопоставление строительно-технических характеристик предлагаемого состава сухой строительной ремонтной смеси с наиболее близким с прототипом (патент РФ на изобретение № 2499777, МПК С04В 28/02, 41/46, 111/72, публ. 27.11.2013 Бюл. № 33) представлено в таблице.
| № п/п |
Состав компонентов | Содержание компонентов, мас % | |
| Прототип | Предлагаемая смесь | ||
| 1 | Портландцемент Пц-500 | 28,60-33,80 | - |
| 2 | Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ДП | - | 20,45-28,41 |
| 3 | Песок | 40,30-47,50 | - |
| 4 | Отсевы переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм | - | 43,25-66,51 |
| 5 | Пластификатор Хидетал П-6 | 0,12-0,15 | - |
| 6 | Гиперпластификатор ReoTeck | - | 0,01-0,05 |
| 7 | Редиспергируемый сополимерный порошок DA 1200 | 0,87-1,03 | - |
| 8 | Регулятор реологических свойств средней вязкости | - | 0,01-0,08 |
| 9 | Минеральный модификатор шлам водоумягчения Сакмарской ТЭЦ | 17,50-30,10 | - |
| 10 | Модификатор (продукт предварительного дробления с последующим помолом шлаков черной металлургии фракции 5-10 мм) | - | 4,45-11,22 |
| Технические характеристики | |||
| 9 | Насыпная плотность, кг/м3 | 1500 | 1685 |
| 10 | Водоцементное отношение | 0,84-1,21 | не более 0,61 |
| 11 | Водоудерживающая способность, % | 98,2-98,7 | не менее 99,0 |
| 12 | Марка по морозостойкости, не менее | F1 75 | F2 150 |
| 13 | Трещиностойкость по клин-тест | - | выдержано |
| 14 | Прочность при сжатии (изгибе), МПа | 10,7-21,1 | 22,4-32,1 |
Гиперпластификатор REOTECK выпускается в соответствии с каталогом продукции компании ООО «Евросинтез», ссылка на каталог http://evrosintez.ru/produkciya/giperplastifikatory-na-osnove-polikarboksilatov/reoteck-dr5300/.
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемая сухая строительная ремонтная смесь обладает оптимальными эксплуатационными характеристиками, обеспечивающие качественное восстановление цементобетонных покрытий, существующих и применяемых в области строительно-ремонтных работ, улучшенными реологическими, физико-механическими и строительно-техническими характеристиками.
Сухая строительная ремонтная смесь, включающая портландцемент, отсевы переработки шлаков черной металлургии, минеральный модификатор и комплексную добавку, отличающаяся тем, что отсев переработки шлаков черной металлургии фракции 0-5 мм получен в результате дополнительного доизвлечения металлосодержащего концентрата в цехе разработки шлаковых отвалов на ООО «Южно-Уральская Горно-перерабатывающая Компания», минеральный модификатор – продукт предварительного дробления с последующим помолом шлаков черной металлургии фракции 5-10 мм до удельной поверхности, сопоставимой с удельной поверхностью цемента Sуд ~ 4500 ÷ 5000 см2/г, содержащий: CaO – 21,39; SiO2 - 14,28; FeO - 52,86; MgO - 4,76; Al2O3 - 2,56; прочее – 4,15, причем комплексная добавка состоит из гиперпластификатора в виде порошка на основе поликарбоксилатов – ReoTeck и регулятора реологических свойств средней вязкости на основе карбоксиметилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ДП | 20,45-28,41 |
| отсевы переработки шлаков | |
| черной металлургии фракции 0-5 мм | 43,25-66,51 |
| минеральный модификатор | 4,45-11,22 |
| комплексная добавка: | |
| гиперпластификатор ReoTeck | 0,01-0,05 |
| регулятор реологических свойств средней вязкости | 0,01-0,08 |
