Результат интеллектуальной деятельности: СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты различных поверхностей.

Известна сырьевая смесь, состоящая из следующих компонентов, мас. %: цемент 36,0-40,0; песок 39,0-49,0; нитрат натрия 0,9-1,8; карбонат натрия 2,0-3,2; сульфат натрия 2,5-3,6; хлорид кальция 0,05-0,15; карбид кальция 0,75-1,15; гидроксид кальция 0,8-1,0; остальное - вода (RU №2072335, С04В 28/00, 1997 г.). Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на сжатие и пониженная химическая стойкость.

Известна сырьевая смесь, используемая в качестве защитного покрытия, содержащая портландцементный клинекер 62-68%; нитрат натрия 3-10%, хромат калия 2-5%, остальное - вода (RU, №2017704, С04В 41/62, 1994 г.). Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на сжатие и пониженная химическая стойкость относительно агрессивного воздействия хлорида магния.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой сырьевой смеси для защитного покрытия, выбранной за прототип, является сырьевая смесь, состоящая из следующих компонентов, мас. %: портландцемент - 34,48-36,48; песок фракции 0,315 мм - 43,72-44,82; комплексная добавка - 6,4-6,9; вода - 13,4-13,8. Комплексная добавка состоит из следующих компонентов, мас. %: белая сажа БС50 - 93,7-94,3; поликарбоксилатный полимер - 5,7-6,3 (RU №2585217, С04В 28/04; С04В 41/50; С04В 111/20, 2015 г.). Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на сжатие и пониженная химическая стойкость относительно агрессивного воздействия хлорида магния.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для защитного покрытия содержит портландцемент, песок фракции 0,30 мм, комплексную добавку, состоящую из редиспергируемого порошка на основе сополимера стирол-акрилата (Acronal 430), золя гидроксида железа с плотностью ρ=1,107 г/куб. см, рН=9, природного шунгита с размером частиц диоксида кремния (SiO₂) - 10 нм и нитрита натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

дополнительно содержит магнезиальный известняк с удельной поверхностью 250 кв.м/кг при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %:

Совместное использование комплексной добавки, состоящей из универсального редиспергируемого порошка, состоящего из сополимера стирол-акрилата (Acronal 430), золя гидроксида железа, природного шунгита, содержащего частицы диоксида кремния (SiO₂) - 10 нм и нитрита натрия, и магнезиального известняка является эффективным, так как значительно увеличивается гидратационная активность сырьевой смеси и происходит образование повышенного количества высокопрочных труднорастворимых комплексных гидратных соединений.

Золь гидроксида железа способствует ускорению процессов гидратации магнийсодержащих материалов. Происходит замещение ионов Mg²⁺ на ионы Fe³⁺, что способствует серпентизации защитного покрытия, то есть образование гидратных соединений типа серпентина 3MgO⋅2SiO₂⋅2H₂O, который в виде примесей обычно содержит оксид железа Fe₂O₃.

Высокая активность ионов железа по отношению к магнезиальным породам объясняется близкими размерами радиусов ионов железа, что и приводит к замещению части магния на ионы железа.

Кроме этого, в присутствии нитрита натрия повышается реакционная активность карбоната кальция, входящего в состав магнезиального известняка, с образованием комплексного гидратного соединения, представленного основным карбонатом кальция СаСО₃⋅Са(ОН)₂⋅1,5H₂O. В результате повышенной гидратационной активности сырьевой смеси и повышенной гидратации цемента образуется большое количество гидролизной извести, которая в момент образования обладает высокой реакционной активностью и при этом достаточно активно вступает в химическое взаимодействие с наночастицами диоксида кремния, входящими в состав природного шунгита. В результате такого взаимодействия дополнительно образуется гидросиликат кальция, в том числе и низкоосновные гидросиликаты кальция, в состав которых входит повышенное количество диоксида кремния, например, образуются гидросиликаты типа гиролита 2CaO₃⋅SiO₂⋅2H₂O, которые отличаются повышенной твердостью.

Образование повышенного количества гидратных соединений способствует формированию плотной и прочной структуры твердеющего материала и, как следствие, повышению прочности на сжатие защитного покрытия, а также выведение из твердеющего камня гидролизного известняка путем образования труднорастворимых гидратных соединений является главным фактором повышения химической стойкости затвердевшего материала относительно внешнего агрессивного воздействия.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявленная сырьевая смесь для защитного покрытия не известна, и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявленная совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в совместном присутствии указанного магнезиального известняка и указанной комплексной добавки, состоящей из редиспергируемого порошка на основе сополимера стирол-акрилата (Acronal 430) и золя диоксида железа с плотностью ρ=1,107 г/куб.см, рН=9, и природного шунгита с размером частиц диоксида кремния (SiO₂) - 10 нм и нитрита натрия, которое обеспечивает сверхсуммарный эффект, состоящий в повышении гидратационной активности сырьевой смеси для защитного покрытия и проявления повышенной реакционной активности магнезиальным известняком, подтверждающим образованием комплексных гидросиликатов магния с примесью оксида железа образование комплексных гидратных соединений на основе карбоната кальция и полным связыванием образовавшейся гидролизной извести в труднорастворимые гидросиликаты кальция, результатом чего является повышение прочности на сжатие и повышение химической стойкости к внешним агрессивным воздействиям защитного покрытия.

Смесь, включающая портландцемент, песок, предлагаемую добавку и магнезиальный известняк, обеспечивает получение защитного покрытия, характеризуемого повышенной прочностью на сжатие (на 84,4%) и повышенной химической стойкостью (на 21%) по сравнению с прототипом.

По мнению заявителя и авторов, именно другое свойство совокупности существенных признаков, не равное известным свойствам отличительных признаков, позволяет признать эту совокупность по сравнению с известными в науке и технике новой, а заявляемое изобретение - соответствующим критерию охраноспособности «изобретательский уровень».

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для изготовления строительной смеси, используемой в качестве защитного покрытия, например, для защиты мостовых и дорожных сооружений.

Пример конкретного выполнения

1. Приготовление предлагаемой комплексной добавки

1.1. Дозируют редиспергируемый порошок на основе сополимера стирол-акрилата (Acronal 430);

1.2. Дозируют золь гидроксида железа с плотностью ρ=1,107 г/куб. см и рН=9;

1.3. Дозируют природный шунгит с размером частиц диоксида кремния (SiO₂) 10 нм;

1.4. Дозируют нитрит натрия;

1.5. Смешивают тщательно отдозированные компоненты (п. 1.1 - п. 1.4) до получения однородной суспензии;

2. Приготовление сырьевой смеси для защитного покрытия:

2.1. Дозируют портландцемент ПЦ500 ДО;

2.2. Дозируют песок фракции 0,30 мм;

2.3. Дозируют магнезиальный известняк с удельной поверхностью 250 кв.м/кг;

2.4. Дозируют добавку, приготовленную по п. 1;

2.5. Дозируют воду

2.6. Смешивают при помощи электрической дрели отдозированные компоненты (по п. 2.1 - п. 2.5) до получения однородной, без комков, подвижной смеси, которую используют по назначению в качестве защитного покрытия и из которой изготавливают образцы-балочки размером 4×4×16 см для определения прочности на сжатие по ГОСТ 5802-86 и для определения химической стойкости защитного покрытия по ГОСТ 25881-83. «Бетоны. Химически стойкие. Методы испытаний».

2.7. Для определения прочности на сжатие образцы-балочки хранились в нормальных условиях (при температуре t°C=20±2°C и влажности W≥95%) в течение 28 суток.

2.8. Определение химической стойкости защитного покрытия проводилось в 5%-ном растворе хлорида магния MgCl₂ в течение 360 суток. Оценка химической прочности проводилась по изменению прочности и массы образца.

Полученные результаты представлены в таблице.