Результат интеллектуальной деятельности: ОБЛЕГЧЁННАЯ СУХАЯ КЛАДОЧНАЯ СМЕСЬ

Изобретение относится к области строительства, в частности к составам сухих кладочных смесей, предназначенных для устройства ограждающих конструкций из эффективных мелкоштучных элементов, таких как керамические камни, легкобетонные блоки и т.п. Изобретение направлено на решение задачи по повышению термической однородности и теплозащитных характеристик ограждающих конструкций.

Известно большое число составов цементных материалов с использованием в качестве наполнителя полых стеклянных или керамических микросфер. Использование микросфер в цементных растворах и бетонах позволяет снизить среднюю плотность материала при сохранении достаточно высокой прочности, т.е. обеспечить высокую удельную прочность материала.

В патенте RU 2263643 С1 (МПК С04В 28/04, С04В 111/20) представлен легкий композиционный материал для реставрационных работ. Сырьевая смесь включает, масс. %: портландцемент - 20,0…90,0, песок - не более 30,0, суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом - не более 1,7, воду - 22,0…55,0, алюмосиликатные микросферы диаметром 50…250 мкм и толщиной стенки 2…10 мкм - 10,0…80,0 и сополимер винилацетата - 1,0…4,0. Легкий композиционный материал имеет среднюю плотность 700…1500 кг/м³, прочность на сжатие 7…40 МПа. Технический результат заключается в повышении качества ремонтно-восстановительных работ, как во внутренних помещениях, так и в условиях внешней окружающей среды. Недостатком данного состава является высокая средняя плотность.

В патенте RU 2304564 С2 (МПК С04В 28/04, С04В 111/70) предложена сухая штукатурная смесь, включающая: портландцемент - 12,0…16,0, зольная микросфера - 5,0…25,0, известь строительная гидратная - 11,0…16,0, песок кварцевый необогащенный - 21,0…58,0, вода - остальное. Технический эффект - повышение удобоукладываемости при сохранении показателей предела прочности на сжатие - 4,0…5,0 МПа. Патентуемая сухая смесь для приготовления облегченного кладочного раствора не содержит известь и песок.

Известна сырьевая смесь для получения облегченного тампонажного раствора (патент RU 2472835 С1 (МПК C09K 8/467)), включающая: тампонажный портландцемент - 38,0…53,5, полые керамические микросферы - 10,7…22,8, комплексную добавку «MuraporCombi 756» - 0,114…0,16, жидкость затворения (вода или 2,8% раствор хлорида натрия или хлорида кальция) - остальное. Технический эффект - получение облегченного тампонажного раствора с КМС средней плотностью 1010…1300 кг/м³ в зависимости от расхода микросфер и их насыпной плотности с прочностью тампонажного камня на растяжение при изгибе - не ниже 1,2 МПа в возрасте 2 сут. По сравнению с патентуемой сухой смесью тампонажный раствор имеет существенно более высокую среднюю плотность.

В патенте CN 101643349 (МПК С04В 28/04) предложен теплоизоляционный кладочный раствор, содержащий: портландцемент - 20…65%, зола-унос - 5…50%, гранулированный доменный шлак - 0…50%, алюмосиликатные микросферы - 10…23%, водоудерживающая добавка - 0,1…1%, пластифицирующая добавка - 0,1…1%, вода - остальное. Предлагаемое решение обеспечивает среднюю плотность раствора в высушенном состоянии 750…1000 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,15…0,2 Вт/(м×°C), минимальную прочность при сжатии 5 МПа и линейную усадку менее 0,1%. Отличие патентуемой сухой смеси для приготовления облегченного кладочного раствора от данного раствора заключается в отсутствии в составе сухой смеси активных минеральных добавок в виде золы-уноса или гранулированного доменного шлака. Недостатком данного состава является высокая средняя плотность раствора в высушенном состоянии.

Известна облегченная сухая кладочная смесь, содержащая (кг): портландцемент - 611,9, керамические полые микросферы - 367,11, суперпластификатор PeraminSMF10 - 7,45, редиспергируемый порошок Vinnapas 8034Н - 18,36, воздухововлекающую добавку ASCO - 0,2, смесь может включать ускоритель твердения, гидрофобизатор (ТУ 5745-016-30414667-2015, облегченная сухая строительная смесь для кладочных работ с полыми алюмосиликатными микросферами, 10.02.2015 г.). Технический результат - снижение средней плотности полученного из сухой смеси раствора, повышение теплофизических характеристик раствора. Недостатком данной смеси является низкая прочность раствора на сжатие и на растяжение при изгибе. Данное решение может быть отмечено в качестве прототипа.

В ходе проведенного патентного поиска не выявлено полных совпадений формулы патентуемого изобретения в части состава сырьевой смеси с формулами известных изобретений в области строительных растворов и легких бетонов с микросферами. Не выявлено полных совпадений по основным признакам с известными прототипами.

Целью заявленного изобретения является создание сухой смеси для приготовления облегченного кладочного раствора, обладающей низкой средней плотностью, высокой удельной прочностью и низкой теплопроводностью и предназначенной для устройства ограждающих конструкций из эффективных мелкоштучных элементов с целью повышения термической однородности ограждающей конструкции и исключения появления «мостиков холода». Применение предлагаемой смеси дает возможность снизить материальные затраты при строительстве, повысить энергоэффективность ограждающих конструкций.

Технический результат - повышение удельной прочности, повышение предела прочности раствора на сжатие и на растяжение при изгибе.

Технический результат достигается за счет введения в состав сухой смеси ускорителя твердения и замедлителя схватывания. Сухая смесь для получения облегченного кладочного раствора включает в себя: портландцемент, облегчающий наполнитель (полые керамические микросферы), модифицирующие добавки.

В качестве вяжущего вещества используется портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 42,5 Н с 9,8% гранулированного шлака по ГОСТ 31108-2003.

Наполнитель представляет собой полые керамические микросферы - КМС - фракции 100-500 мкм, «ИНОТЭК Сибирь Кузнецкая». Насыпная плотность микросфер - 370…390 кг/м³. Средняя плотность - 800 кг/м³. Истинная плотность материала оболочки микросферы - 2450 кг/м³. Диапазон размеров находится в пределах 100…500 мкм, толщина стенки микросферы 1…5 мкм. Коэффициент теплопроводности микросферы 0,08 Вт/(м×°C) при 20°C, температура размягчения - свыше 1000°C. Минимальная прочность при гидростатическом сжатии (10% разрушение) - 15…28 МПа. Состав газовой фазы внутри сфер представляет собой смесь CO₂ ~ 70%, N₂ ~ 30%.

В качестве модифицирующих добавок в сухую смесь использованы суперпластификатор для снижения В/Ц и повышения технологических качеств раствора, представляющий собой порошок сульфоната меламина (например, PeraminSMF 10), воздухововлекающая добавка для снижения средней плотности раствора, являющаяся анионным ПАВ на базе высокомолекулярного олефинсульфоната (например, ASCO 93), редиспергируемый порошок для повышения адгезии к основанию, прочности при изгибе и растяжении, пластичности, который представляет собой редиспергирующийся в воде гидрофобный дисперсионный порошок терполимера этилена, виниллаурата и винилхлорида (например, Vinnapas 8034 Н), ускоритель твердения карбонат лития для повышения марочной прочности, замедлитель схватывания винная кислота для повышения жизнеспособности растворной смеси. Применение указанной комбинации добавок явным образом не следует из уровня техники.

Вода для получения кладочного раствора из сухой смеси - по ГОСТ 2874.

Расход КМС варьируется в пределах от 30 до 60% от массы портландцемента, расход суперпластификатора 0,4% от массы портландцемента, расход воздухововлекающей добавки 0,03% от массы цемента, расход редиспергируемого порошка 3% от массы цемента, расход карбоната лития 5% от массы цемента, расход винной кислоты 0,15% от массы цемента. Водоцементное отношение в пределах 0,49…0,71.

Сухую смесь для получения облегченного кладочного раствора можно изготовить на стандартном технологическом оборудовании по производству сухих строительных смесей.

С учетом расхода микросфер, соотношение компонентов сухой смеси в % от массы сырьевой смеси находится в следующих интервалах:

В таблице 1 представлены составы облегченных сухих кладочных смесей с КМС, в таблице 2 - их физико-механические и теплофизические свойства.

Заявленное изобретение - облегченная сухая кладочная смесь с полыми керамическими микросферами - имеет следующие характеристики: средняя плотность растворной смеси 700…1100 кг/м³ в зависимости от расхода микросфер и их насыпной плотности, средняя плотность раствора в высушенном состоянии 600…900 кг/м³. Предел прочности раствора на сжатие 19,89…27,43 МПа, на растяжение при изгибе 5,78…7,41 МПа. Коэффициент теплопроводности раствора в сухом состоянии 0,146…0,245 Вт/(м×°С). Сохраняемость первоначальной подвижности растворов для всех составов составляет не менее 4,5 часов. Водоудерживающая способность раствора - не ниже 93%. Кладочные растворы, получаемые из облегченных сухих кладочных смесей с КМС, имеют повышенную однородность во времени: не расслаиваются, отсутствует всплытие микросфер и отстой воды. По сохраняемости первоначальной подвижности смеси и водоудерживающей способности растворы соответствуют требованиям ГОСТ 31357-2007. Свойства облегченных сухих кладочных смесей предлагаемых составов выгодно отличаются от известных прототипов и облегченных кладочных материалов со вспученным вермикулитовым песком - ВВП, вспученным перлитовым песком - ВПП. В таблице 3 приведены основные свойства облегченных кладочных растворов, полученных из сухих смесей. В таблице 4 приведено сравнение основных свойств заявленного изобретения и аналогов.

Облегченная сухая кладочная смесь, имеющая в своем составе портландцемент, полые керамические (алюмосиликатные) микросферы в качестве облегчающего наполнителя, сульфонат меламина в качестве суперпластификатора, анионный ПАВ на базе высокомолекулярного олефинсульфоната в качестве воздухововлекающей добавки, редиспергирующийся в воде гидрофобный дисперсионный порошок терполимера этилена, виниллаурата и винилхлорида, отличающаяся тем, что в качестве ускорителя твердения использован карбонат лития, в качестве замедлителя схватывания - винная кислота, при следующем соотношении компонентов, масс. %: