Результат интеллектуальной деятельности: СУХАЯ КЛЕЕВАЯ СМЕСЬ НА ЦЕМЕНТНОЙ ОСНОВЕ

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к многокомпонентным сухим строительным смесям на основе цементного вяжущего, и может быть использовано в качестве плиточного клея для выполнения облицовки наружных фасадов и внутренних стен зданий керамической плиткой.

Известны составы, содержащие цемент, минеральный заполнитель, включающий песок и цеолитсодержащую породу (RU 2348588, дата приоритета 10.03.2006, дата публикации 10.03.2009, Василовская Н.Г.) [1].

Наиболее близкой из предлагаемых по своей технической сущности и достигаемому результату является цементная композиция, используемая в качестве универсальной сухой цементной композиции, включающая портландцемент, песок, известняковую или доломитовую муку, редисперсионный порошок поливинилацетата при массовом соотношении компонентов: портландцемент: песок: суперпластификатор: известняковая или доломитовая мука: метиловый эфир целлюлозы: конденсированный микрокремнезем: поливинилацетат: регулятор твердения: винная кислота 10-70, 85-1,0, 0,05-1,5, 0,5-85, 0,01-2,5, 0,25-3,5, 0,01-5,0, 0,10001-0,9, 0,01-0,1 (RU 2181705, дата приоритета 17.12.1999, дата публикации 27.04.2002, Лотоцкий А.И.) [2].

Недостатком указанных композиций являются низкий предел прочности при сжатии, невысокая адгезионная прочность, значительное сползание плитки.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что состав сухой строительной смеси на основе цементного вяжущего используется в качестве плиточного клея для выполнения облицовки наружных фасадов и внутренних стен зданий керамической плиткой, включающий: портландцемент, минеральный заполнитель, пластификатор, полимерную и минеральную добавку; содержит в качестве минерального заполнителя песок кварцевый Ухтинского месторождения с фракциями 0,630-0,315 мм и 0,315-0,14 мм в соотношении 4:1, в качестве полимерной добавки - редиспергируемый порошок - Neolith Р 4400, в качестве пластификатора - добавку Кратасол ПФМ, в качестве минеральной добавки - синтезированные алюмосиликаты, полученные их осаждением из раствора сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ добавлением силиката натрия с последующим промыванием водой осадка и сушкой при температуре t=105±5°С при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Сухую клеевую смесь на цементной основе готовят в виде сухой однородной смеси, состоящей из портландцемента, песка кварцевого фракциями 0,630-0,315 мм: 0,315-0,14 мм в соотношении 4:1, наполнителя в виде синтезированных алюмосиликатов, Кратасол ПФМ и Neolith Р 4400, которую перед употреблением разводят водой до состояния легкоподвижной пластичной пасты.

Для приготовления сухой клеевой смеси на цементной основе использовали следующие материалы:

Портландцемент, который представляет собой тонкий порошок серо-зеленого цвета. Физико-механические испытания цемента представлены в таблице 1.

Песок Ухтинского месторождения относится к группе мелких песков. По минеральному составу является кварцевыми с примесью полевого шпата, глауконита, глинисто-опаловых агрегатов, а также фракций тяжелых минералов - циркона, рутила, ильменита, дистена и др. Физико-химические показатели приведены в таблице 2.

Добавка Кратасол ПФМ - полифункциональная добавка для бетонов, соответствует требованиям ГОСТ 24211 [3] и относится к группе суперпластификаторов и добавкам, повышающим морозостойкость. Пластифицирующая добавка Кратасол ПФМ - продукт, получаемый при многостадийном органическом синтезе и представляющий собой сополимер на основе полиметиленнафталинсульфонатов натрия с добавлением воздухововлекающего и гидрофобизирующего компонента. Физико-химические показатели добавки Кратасол ПФМ приведены в таблице 3.

Редиспергируемый порошок Neolith Р 4400 является сополимерным порошком, основанным на винилацетате и версатате винила. Он производится процессом сушки распылением латексной дисперсии с поливинилспиртом в качестве защитного коллоида, и это легко повторно растворяется в воде. Neolith Р 4400 особенно подходит для подготовки цементных клеев для плитки. Поставляется в Россию фирмой «ЕвроХим-1». Свойства редиспергируемого порошка Neolith Р 4400 приведены в таблице 4.

Минеральную добавку получают осаждением из жидкого стекла с силикатным модулем 2,8 введением 15%-ного раствора технического сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ (ГОСТ 12966-85 с изм. 1, 2) [4] с последующим промыванием дистиллированной водой полученного осадка и измельчением высушенного при температуре t=105±5°С в течение 24 ч осадка до размера частиц 5,208-5,704 мкм. Физико-химические показатели минеральной добавки на основе синтезированных алюмосиликатов представлены в таблице 5.

Конкретные примеры составов сухой клеевой смеси на цементной основе приведены в табл. 6.

Для исследования свойств представленных составов сухой клеевой смеси на цементной основе были использованы следующие методики.

Прочность при сжатии образцов определялась по ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний» [5] на образцах-кубах размером 70×70×70 мм в возрасте 28 суток. Изготавливалось три образца. В качестве испытательного оборудования для исследования прочности при сжатии образцов использовалась испытательная машина типа «ИР 5057-50». В зависимости от вида использованного силового датчика «ИР 5057-50» диапазон измерения усилий составляет от 50 до 50000 Н с точностью до 1 Н (0,1 кгс). Встроенные регуляторы скорости перемещения траверсы позволяют задавать скорость приложения нагрузки от 1 до 100 мм/мин (по величине перемещения). Прочность при сжатии образцов определяется по формуле:

где Р - разрушающая сила, Н;

F - площадь поперечного сечения образца до испытания, мм².

Для оценки прочности сцепления с основанием применялся метод отрыва штампа (нормальный отрыв) по европейскому стандарту EN 1348:2007 «Растворы и клеи для керамической плитки. Определение прочности сцепления с основанием цементосодержащих растворов для внутренних и наружных работ. Немецкое издание EN 1348:2007», зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии ФГУП «Стандартинформ», номер регистрации 5067/DIN EN, дата регистрации - 30.11.2010 г. [6]. Метод основан на определении силы отслаивания штампа от поверхности отрывом. Через 27 суток хранения при нормальных условиях к плиткам с помощью эпоксидного клея (ЭДП-ТУ 0751-018-48284381-00) приклеивали штампы цилиндрической формы диаметром 20 мм. Еще через 24 часа хранения при нормальных условиях определяют прочность сцепления раствора с основанием. Для этого к штампу прикладывают нагрузку с постоянной скоростью возрастания (250±50) Н/с. Прочность сцепления отделочного состава с подложкой определяли по формуле:

где Р - общая сила растяжения, Н;

F - поверхность приклеивания, мм².

Прочность сцепления с основанием во влагонасыщенном состоянии определялась методом отрыва штампа (нормальный отрыв) по европейскому стандарту EN 1348:2007 «Растворы и клеи для керамической плитки. Определение прочности сцепления с основанием цементосодержащих растворов для внутренних и наружных работ. Немецкое издание EN 1348:2007». Испытываемые образцы выдерживают 7 суток при нормальных условиях, затем хранят в воде при нормальной температуре. Через 20 суток испытываемые образцы вынимают из воды, вытирают насухо полотенцем и приклеивают к плиткам штампы цилиндрической формы диаметром 20 мм с помощью эпоксидного клея (ЭДП-ТУ 0751-018-48284381-00). Спустя 7 часов испытываемые образцы вновь кладут в воду при нормальной температуре. На следующий день испытываемые образцы вынимают из воды и сразу за этим проводят испытание прочности сцепления с основанием. Прочность сцепления отделочного состава с подложкой определяли по формуле:

где Р - общая сила растяжения, Н;

F - поверхность приклеивания, мм².

Для определения прочности сцепления с основанием после циклов замораживания-оттаивания влагонасыщенного образца применялся метод отрыва штампа (нормальный отрыв) по европейскому стандарту EN 1348:2007 «Растворы и клеи для керамической плитки. Определение прочности сцепления с основанием цементосодержащих растворов для внутренних и наружных работ. Немецкое издание EN 1348:2007». Испытываемые образцы выдерживают 7 суток при нормальных условиях, затем хранят в воде в течение 21 суток, после чего подвергают 25 циклам замораживания и размораживания. Цикл замораживания и размораживания проводился согласно методике, указанной в стандарте EN 1348:2007. По окончании последнего цикла испытываемые образцы вынимают из воды, вытирают насухо полотенцем и приклеивают к плиткам штампы цилиндрической формы диаметром 20 мм с помощью эпоксидного клея (ЭДП-ТУ 0751-018-48284381-00). Испытываемые образцы выдерживают еще 24 часа при нормальных условиях. Прочность сцепления с основанием определяют согласно формуле:

где Р - общая сила растяжения, Н;

F - поверхность приклеивания, мм².

Время коррекции керамической плитки определяется по ТУ 5745-011-58239148-04 «Клей для крепления плитки. Технические условия» утвержден ООО "Хенкель Баутехник" (01.01.2004), дата введения: 1 января 2004 г. [7]. Время коррекции определяется на цементно-волокнистой пластине, на которую с помощью зубчатого шпателя наносится слой клея и сразу же наклеивается 4-5 керамических плиток (5×5 см) с их дальнейшим нагружением на 30 секунд силой 5 Н, прикладываемой к центру плитки. С интервалом в 5 минут с момента приклеивания плиток выполняется корректировка их положения поворотом на 180° в горизонтальной плоскости без приложения усилия прижатия или отрыва. Время возможной корректировки положения плитки определяется как время от начала приклеивания первой плитки до момента испытания последней плитки, при котором еще не происходит ее отрыв после корректировки положения.

Сползание плитки определялось по европейскому стандарту EN 1308:2007 «Растворы и клеи для керамической плитки. Определение сползания. Немецкое издание EN 1308:2007», зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии ФГУП «Стандартинформ», номер регистрации 5065/DIN EN, дата регистрации - 30.11.2010 г. [8]. Метод заключается в измерении максимального сползания плитки под действием собственного веса с помощью разности показаний штангенциркуля.

Результаты испытаний составов сухой клеевой смеси на цементной основе приведены в табл. 7.