Результат интеллектуальной деятельности: ТЕПЛОЭФФЕКТИВНЫЙ КЛЕЙ

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к клеевым композициям для склеивания особо легких опалубочных элементов из полистиролбетона, ячеистого бетона или тяжелого бетона в сборно-монолитном, коттеджном или многоэтажном домостроительстве в виде блоков, стеновых камней, плит, перемычек, а также в качестве герметиков, уплотненных и ремонтных смесей и крепительных составов для декоративно-отделочных работ.

Известна клеевая композиция, включающая полимер, минеральный наполнитель, модификатор и диспергатор-растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: 12,7-32,99 полимера, 40,0-55,0 минерального наполнителя, 0,01-0,3 модификатора и остальное - диспергатор-растворитель. Недостатком известной клеевой композиции является использование в своем составе летучих растворителей, таких как этилацетат, бутилацетат, или бензин, или уайт-спирит, или толуол, или бензол, что в значительной степени приводит к увеличению содержания вредных примесей в атмосфере воздуха и снижению экологической безопасности окружающей среды (Патент РФ №2109788, клеевая композиция, кл. 6 C09J 11/00, опубл. 25.05.93).

Известна клеевая композиция для строительных работ, включающая, мас.%: 19-23 натриевое жидкое стекло, 3-4,6 30-50%-ный раствор гидрата окиси натрия; 16-24 портландцемент; 29-33 низкокальциевая зола уноса ТЭС; 9,5-16 заполнитель; 2,8-5 противоморозная добавка; 0,5-0,7 гипсовое вяжущее; вода - остальное.

Недостатком известной композиции являются относительно высокая плотность затвердевшего материала и высокая его теплопроводность, а также присутствие в ее составе токсичных компонентов в виде натриевого жидкого стекла и раствора гидрата окиси натрия (Патент РФ №2199502, кл. 7 C04B 28/26, опубл. 11.05.2000).

Наиболее близкой к заявленной по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления теплоизоляционных изделий, включающая композиционное вяжущее на основе активированных техногенных отходов алюмосиликатного состава, пенополистирольный заполнитель, воздухововлекающую и водоредуцирующую добавки и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: 55-95 активированного техногенного отхода, 0-40 цементного клинкера, 0-5 гипса, 0-5 хлорид натрия, 0-3 водоредицирующей добавки, 1,73-11,37 легкого заполнителя, вода - остальное, при этом смесь в качестве заполнителя содержит пенополистирольный гравий фракции 0-10 мм (Патент РФ №2169132, кл. C04B 38/08, 7/14, 7,42, опуб. 20.06.2001)

Недостатком известной композиции является относительно низкая адгезия к основе, а также присутствие в ее составе относительно крупных гранул пенополистирольного заполнителя размером до 10 мм, что не позволяет формировать тонкослойные клеевые соединения толщиной 2-3 мм.

Техническая задача заключается в создании теплоэффективного клея плотностью 600-800 кг/м³ пониженной теплопроводности для склеивания опалубочных элементов из полистиролбетона и ячеистого бетона при обеспечении требуемых параметров качества по прочности и теплопроводности при минимальной толщине клеевого шва.

Поставленная задача решается тем, что теплоэффективный клей, включающий композиционное вяжущее на основе портландцемента и активированных техногенных отходов алюмосиликатного состава, легкий заполнитель, водоудерживающую и модифицированную пластифицирующую добавку и воду, в качестве активированных техногенных отходов содержит доменный или электротермофосфорный граншлак с удельной поверхностью 3000-4750 см²/г и/или бокситовый шлам, и/или конверторный граншлак, измельченный до удельной поверхности 3500-4500 см²/г или их смесь при массовом соотношении указанных компонентов 1:0,5, модифицированная поверхностно-активным веществом «Лидер-К» в количестве 0,01-0,07% к массе композиционного вяжущего, в качестве легкого заполнителя содержит пенополистирольные гранулы или стеклогранулы, или керамзитовый гравий полифракционного состава, или пенополистирол в виде отхода пиления пенополистирольных массивов, или перлитовый песок или их двойные или тройные смеси в любых объемных соотношениях с максимальным размером частиц не более 3 мм, в качестве водоудерживающей добавки содержит вещество из группы: метилгидроксиэтилцеллюлозу или метилгидроксипропилцеллюлозу, или редиспергируемые сополимерные порошки мономеров винилацетата или версатата, или акрилата, или этилена с поливиниловым спиртом, в качестве модифицированной пластифицирующей добавки содержит комплексную добавку полифункционального действия, отличающуюся тем, что в качестве функционально-активного вещества она содержит компонент из группы: пластификатор на основе поликарбоксилатов в виде водорастворимых солей щелочных и щелочноземельных металлов полиакриловых кислот, или пластификатор на основе продуктов сополимеризации полиакриловых кислот с алиловым или оксиэтилированным алиловым спиртом или малеиновой кислотой в виде тех же водорастворимых солей, или пластификатор на основе натриевых или кальциевых солей сульфированных продуктов поликонденсации нафталина с формальдегидом, или пластификатор на основе тех же солей сульфированных продуктов поликонденсации меламина с формальдегидом, или пластификатор на основе тех же солей сульфированных продуктов поликонденсации отходов производства фенола на основе кумилфенола и димеров а-метилстирола или их двойные или тройные смеси в любых соотношениях, модифицированные добавками направленного действия в количестве 0-5 мас.% в виде лигносульфонатов технических (ЛСТ), или водорастворимых формиатов щелочных и щелочноземельных металлов, или гидрофобизирующего агента на основе кремнийорганических соединений, или водных полимерных дисперсий на основе стирола, или бутадиена, или акронитрила, или смолы древесной нейтрализованной омыленной (СДО), или в виде смеси натриевых или триэтаноловых солей сульфатов моноэтаноламидов синтетических жирных кислот фракций C₉-C₁₄, или смесь тех же солей алкилсерных кислот фракций C₁₀-C₁₆, или смесь тех же солей алкилсульфатов первичных жирных спиртов фракций C₉-C₁₂ или их двойные или тройные смеси в равных соотношениях при следующем соотношении компонентов, мас.%: композиционное вяжущее 36,0-57,0; легкий заполнитель 7,5-13,5; водоудерживающая добавка 0,054-0,09; модифицированная пластифицирующая добавка 0,018-0,042; вода - остальное.

При этом максимальная плотность легкого заполнителя не превышает 160 кг/м³.

Предлагаемая теплоэффективная клеевая смесь от известной отличается большей удельной поверхностью композиционного вяжущего, фракционным составом легкого заполнителя, природой водоудерживающей и пластифицирующей добавки, а также соотношением компонентов.

Использование легкого заполнителя с размером частиц не более 3 мм вместо 0-10 мм по прототипу позволяет формировать проектную толщину клеевого соединения при сохранении требуемых параметров качества по прочности и теплопроводности.

В качестве водоудерживающей добавки использовали эфиры целлюлозы из группы эфиров целлюлозы под условным наименованием Mesellose FMC или LK-70M, или их смесь в равных соотношениях, в качестве модифицирующей пластифицирующей добавки использовали пластификатор С-3 на основе натриевых солей полиметиленнафталиновых сульфокислот, а в качестве легкого заполнителя использовали пенополистирольный заполнитель с максимальным размером гранул до 3 мм, плотностью 8-20 кг/м³ или перлитовый песок фракции 0-1,5 мм плотностью 75-100 кг/м³ или их двойные смеси в равных соотношениях.

В качестве поверхностно-активного вещества для композиционного вяжущего использовали вещество под условным наименованием «Лидер-К» по ТУ 2483-005-13923249-2008.

Это позволило получать активированное вяжущее с заданными параметрами по его удельной поверхности, пространственной конфигурации его частиц при минимальных удельных энергетических затратах на процесс активации, а также позволяет получать теплоэффективный клей с заданными физико-механическими и теплофизическими характеристиками.

Состав теплоэффективного клея и его теплофизические характеристики приведены в табл.1 и 2.

Анализ данных показывает, что использование композиционного вяжущего с удельной поверхностью до 4750 г/см², легкого пенополистирольного заполнителя в виде гранул размером не более 3 мм, в том числе стеклогранул, керамзитового гравия и перлитового песка и использование предложенной водоудерживающей добавки в сочетании с модифицированной пластифицирующей добавкой полифункционального действия обеспечивает получение теплоэффективного клея плотностью 600-800 кг/м³ с коэффициентом теплопроводности 0,062-0,15 Вт/(м·°C) сопоставимым с теплопроводностью полистиролбетона на уровне 0,06-0,145 Вт/(м·°C) при обеспечении требуемых параметров качества по толщине клеевого шва и его адгезионной прочности.

Сравнительный анализ данных показывает, что толщина клеевого шва по прототипу (см. табл.2, составы 19-21) более чем в 3 раза превышает проектное значение при более низких его прочностных характеристиках.

Использование же технического решения за пределами заявленных условий (см. табл.2, составы 16-18) также не приводит к желаемым результатам. Теплопроводность клеевого шва возрастает в несколько раз по сравнению с предложенным составом.

Источники информации

1. Патент РФ №2109788, кл. 6 C09J 11/00, опубл. 25.05.1993.

2. Патент РФ №2199502, кл. 7 C04B 28/26, опубл. 11.05.2000.

3. Патент РФ №2169132, кл. C04B 38/08, 7/14, 7,42, опуб. 20.06.2001