Результат интеллектуальной деятельности: Сырьевая смесь для защитного покрытия

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

Известна сырьевая смесь, используемая в качестве защитного покрытия, содержащая портландцементный клинкер 62-68%, нитрат натрия 3-10%, хромат калия 2-5%, остальное - вода (RU №2017704, С04В 41/62, опубл. 15.08.1994 г.).

Недостатком данного технического решения является повышенная паропроницаемость и пониженная адгезионная прочность.

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, опубл. 21.07.1997 г.).

Недостатком данного технического решения является повышенная паропроницаемость и пониженная адгезионная прочность.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой сырьевой смеси, выбранной за прототип, является сырьевая смесь, состоящая из следующих компонентов, мас.%: портландцемент 30,3-32,3; заполнитель, представленный песком с максимальным размером фракций 0,63 мм, в количестве 40,49-40,9; тонкомолотый доломитизированный известняк с удельной поверхностью частиц 200 м²/кг в количестве 8,1-8,6; комплексная добавка 3,2-3,7 и вода 16,0-16,5. Комплексная добавка состоит из следующих компонентов, мас.%: микрокремнезема с удельной поверхностью частиц 200 м²/кг - 47,0-49,0; глиноземистого цемента 24,5-25,0; гипса CaSO₄⋅2H₂O - 9,8-10,2; пластификатора С-3 - 3,7-4,0; золя кремниевой кислоты H₄SiO₄ с плотностью 1,014 г/см³ и значением водородного показателя, рН=3,5-3,0-3,4; бентонитовой глины с удельной поверхностью частиц 500 м²/кг - 10,0-10,4 (RU №2396235, C04B 41/63, опубл. 10.08.2010 г.).

Недостатком данного технического решения является повышенная паропроницаемость и пониженная адгезионная прочность.

Задача, на решение которой направлено изобретение, является создание сырьевой смеси для защитного покрытия, обладающего пониженной паропроницаемостью и повышенной адгезионной прочностью.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для защитного покрытия, состоящая из портландцемента, песка, тонкомолотого известняка, комплексной добавки и воды содержит песок фракции 0,125 мм и микрокальцит фракции 100 мкм, в качестве тонкомолотого известняка используется магнезиальный известняк с удельной поверхностью 320 м²/кг, в качестве комплексной добавки используется смесь, состоящая из нитрита калия KNO₂ и полимерсодержащего компонента Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:

при следующем соотношении компонентов, мас.%

Указанная комплексная добавка в присутствии магнезиального известняка оказывает повышенное пластифицирующее действие, а также повышает реакционную активность портландцемента, магнезиального известняка и микрокальцита, что способствует созданию максимально плотной структуры твердеющего защитного покрытия. Присутствие в комплексной добавке соли на основе катиона калия, который отличается повышенной подвижностью и способностью эффективно проникать в поровое пространство основания, вовлекая за собой частицы соответствующего размера, например, образующиеся гидратные соединения, способствует созданию монолитной композиции, состоящей из защитного покрытия и основания, следствием чего является повышение адгезионной прочности защитного покрытия к основанию.

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

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии песка с размером фракции 0,125 мм и микрокальцита с размером фракции 100 мкм, а также тонкомолотого магнезиального известняка с удельной поверхностью, Sуд.=320 м²/кг и комплексной добавки, состоящей из нитрита калия, KNO₂ и полимерсодержащего компонента Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты, которое обеспечивает сверхсуммарный эффект, состоящий в повышении пластифицирующей способности, гидратационной и реакционной активности сырьевой смеси, а также в усилении проникающего действия компонентов твердеющей сырьевой смеси в поровую структуру основания, обеспечивая максимально возможное уплотнение структуры твердеющего защитного покрытия и повышение адгезионной прочности к основанию, представленному породой каменноугольных шахт.

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

Пример конкретного выполнения.

1. Приготовление комплексной добавки:

1.1. Дозируют нитрит калия, KNO₂

1.2. Дозируют полимерсодержащий компонент Sika Viscocrete 225 на основе эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты;

1.3. Отдозированные компоненты по п. 1.1 и 1.2 транспортируют в лопастной смеситель и тщательно перемешивают в течение 15 мин и после этого однородную смесь комплексной добавки транспортируют в накопительную емкость.

2. Приготовление сухой строительной смеси:

2.1. дозируют портландцемент;

2.2. дозируют песок с размером фракции 0,125 мм;

2.3. дозируют микрокальцит с размером фракции 100 мкм;

2.4. дозируют тонкомолотый магнезиальный известняк с удельной поверхностью, S_уд.=320 м²/кг;

2.5. дозируют комплексную добавку, приготовленную по п. 1.3.

2.6. Отдозированные по пп. 2.1-2.5 компоненты транспортируют в лопастной смеситель и тщательно перемешивают до получения однородного тонкодисперсного порошка, представляющего собой сухую строительную смесь для защитного покрытия, которую транспортируют в накопительную емкость.

3. Приготовление сырьевой смеси для защитного покрытия:

3.1. Дозируют сухую строительную смесь, приготовленную по п. 2.6.

3.2. Дозируют воду

3.3. Смешивают при помощи электрической дрели компоненты, отдозированные по п. 3.1 и п. 3.2 до получения однородной, без комков, подвижной массы, которую используют по назначению в качестве защитного покрытия, и которую использовали для изготовления образцов, необходимых для определения адгезионной прочности и паропроницаемости. Твердение образцов осуществляется в нормальных условиях и по достижении проектного возраста, 28 суток, образцы подвергались испытанию по определению прочности сцепления защитного покрытия с породой каменноугольных шахт (определению адгезионной прочности) по ГОСТ 31356-2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний» и определению паропроницаемости по ГОСТ 25898-2012 «Материалы и изделия строительные. Методы определения паропроницаемости и сопротивления паропроницанию».

Составы и полученные результаты представлены в таблице 1 и таблице 2.

По результатам испытаний, представленным в таблице 2, установлено, что адгезионная прочность защитного покрытия к поверхности каменноугольной породы по изобретению повышается на 47% относительно прототипа, а паропроницаемость защитного покрытия по изобретению уменьшается на 46% относительно прототипа.