ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2202582
АДГЕЗИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ БЕТОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Имя изобретателя: Зейберлих Ф.Н.; Поляков А.В.; Алексеенко А.Н.; Ротарь Н.В.
Имя патентообладателя: Поляков Андрей Вадимович
Адрес для переписки: 600001, г. Владимир, ул. Студеная гора, 3, А.В. Полякову
Дата начала действия патента: 2000.11.30
Изобретение относится к
строительным материалам и предназначено
для ремонта бетонных поверхностей от
заделки мелких трещин до шпаклевки крупных
дефектов в качестве защитного
антикоррозионного покрытия, заливочного
полимерного композита для пористых
материалов. Состав содержит, мас.ч.:
метилметакрилат (ММА) - 72,2-85; диметиланилин -
1,8-3,2; перекись бензоила - 3,5-7,2; полиизоцианат
- 2,1-13 и дополнительно гидроксилсодержащее
соединение, выбранное из группы низших
спиртов и/или простых низкомолекулярных
полиэфиров. В частном случае реализации
состав содержит полимер, растворимый в ММА,
или мелкодисперсный инертный
неорганический наполнитель природного
происхождения. Достигается высокая
стабильность при хранении, большая глубина
пропитки бетона при высоких прочностных
показателях состава.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявляемое техническое решение
относится к строительным материалам, а
именно к составам для ремонта и защиты
бетонных поверхностей, и может найти
применение как защитное антикоррозионное
покрытие при ремонте различных сооружений
из бетона от заделки мелких трещин до
шпаклевки крупных дефектов, а также в
качестве заливочных полимерных композитов
для пористых материалов.
Наибольшее распространение среди
составов подобного назначения получили
составы на основе метилметакрилата (далее
ММА). Эти материалы благодаря низкой
вязкости легко проникают в бетон,
обеспечивая полученному покрытию высокую
прочность (Ю.М.Баженов, Бетонополимеры. М.:
Стройиздат, 1983, c.42).
Известно применение сополимеров на основе
метакриловой кислоты, бутилакрилата и ММА
для покрытия бетонных поверхностей (Международная
заявка 9102703 МКИ С 04 В 24/24). Подобный состав
безусловно придает высокую когезионную
прочность формируемому покрытию и
атмосферостойкость. Однако использование
полимеризованной системы, имеющей
значительную вязкость, не обладающей
высокими сорбционными свойствами и
капиллярозаполняемостью в отношении
бетона и других пористых материалов, не
сможет обеспечить долговечность и
непроницаемость бетону, либо другим
пористым материалам.
Известна композиция для пропитки бетона (авт.
св. СССР 1145008 МКИ С 04 В 41/63), состоящая из
метилметакрилата (82-97,5 мас.ч), инициатора
полимеризации (0,5-3,0 мас.ч.) и ацетона (2-15 мас.ч.),
обеспечивающая возможность пропитки
бетонных поверхностей с 3-4% влажностью.
Использование подобной композиции не может
обеспечить необходимой жизнеспособности
вследствие быстрого набора вязкости и
стабильности при хранении, а значит высокой
технологичности и эксплуатационных
свойств.
Наиболее близким техническим решением к
заявляемому является противокоррозионная
композиция для бетона, представленная в
работе "Антикоррозионные работы в
строительстве" (Вып.5, М.,
Минмонтажспецстрой СССР, 1988 г., с.12-16).
Композиция характеризуется следующим
составом: ММА - 75 мас.ч., полиизоцианат - 22 мас.ч.;
перекись бензоила - 1,5 мас.ч., диметиланилин -
1,5 мас.ч. и эксплуатационными показателями:
прочность бетона после пропитки через 14
суток: 36,2 МПа (при влажности 3%), 34,8 МПа при
влажности 6%, 33,2 МПа при влажности 9%. Однако
композиция представленная в прототипе,
обладает рядом существенных недостатков:
во-первых, наблюдается недостаточное
проникновение композиции внутрь бетонной
поверхности (особенно при ремонте влажных
поверхностей, нанесении защитных покрытий
на свежеуложенный бетон), что приводит к
преждевременному разрушению покрытий и
снижению прочности; и, во-вторых, данная
композиция нестабильна при длительном
хранении по причине образования осадка
полимочевины в результате связывания
остаточной влаги изоцианатными группами.
Технической задачей, на решение которой
направлено заявляемое изобретение,
является разработка состава для покрытия
бетонных поверхностей, обладающего
высокими капилляропроницаемостью,
когезионной прочностью и технологичностью.
Техническим результатом при использовании
заявляемого состава является высокая
стабильность при хранении в течение 1 года,
равномерное отверждение состава в объеме,
большая глубина пропитки бетона при
высоких прочностных показателях состава.
Указанный технический результат при
осуществлении заявляемого изобретения
достигается за счет дополнительного
введения в состав гидроксилсодержащего
соединения, выбранного из группы низших
спиртов и/или низкомолекулярных полиэфиров
при соотношении ОН:NCO, равном от 2-1 до 1-3. В
качестве подобного гидроксилсодержащего
соединения могут быть использованы простые
линейные спирты: этанол, изо-бутанол,
этиленгликоль, диэтиленгликоль,
низкомолекулярные простые полиэфиры с
молекулярной массой от 400 до 5000, такие как
Лапрол 402, Лапрол 502, Лапрол 373, Лапрол 50003 и
другие, взятых в соотношении ОН:NCO, равном от
2-1 до 1-3.
При увеличении соотношения реакционных
групп ОН:NCO более чем 2:1 замедляется
скорость полимеризации, а соответственно и
скорость отверждения состава (более 290 мин),
при уменьшении соотношения OH:NCO менее чем 1:3
сокращается срок хранения состава
вследствие повышения концентрации
изоцианатных групп. Попытка увеличения
количества гидроксилсодержащего
соединения из расчета на массовые части
привела к снижению прочностных
характеристик, уменьшение количества - к
отсутствию технического результата.
Частным случаем реализации заявляемого
изобретения является введение в заявляемый
состав полимеров, способных растворяться в
ММА, а именно полистирола и его сополимеров,
полиметилметакрилата, перхлорвиниловой
смолы в количестве от 10 до 20 мас.ч. на 100 мас.ч.
состава с целью увеличения вязкости
состава для возможности его нанесения на
поверхности сложной конфигурации.
Другим частным случаем реализации
заявляемого изобретения является введение
в состав инертного неорганического
наполнителя природного происхождения, а
именно; маршалита, песка, кварцевой муки в
количестве от 300 до 600 мас. ч. на 100 мас.ч.
состава для возможности его нанесения на
вертикальные поверхности и ремонта крупных
дефектов.
Исследование характера отверждения
адгезионных составов для бетона на основе
ММА показали, что введение изоцианатов в
подобные системы в соответствии со
свободно-радикальным механизмом процесса
предотвращает обрыв полимеризующейся цепи
за счет передачи ее на кислород, что было
реализовано в техническом решении
прототипа. Однако наличие свободных
изоцианатных групп в составе и остаточной
влаги в бетоне, имеющем кристаллогидратную
природу, приводит к образованию мочевинных
групп в виде жестких мостиковых структур,
которые препятствуют проникновению
состава внутрь пористого бетона. Введение в
заявляемый состав гидроксилсодержащего
компонента, во-первых, исключает
образование мочевинных групп, увеличивая
глубину проникновения состава, и, во-вторых,
сближает природу взаимодействующих
поверхностей субстрата - бетона и адгезива
заявляемого состава, за счет наличия
гидроксильных групп, увеличивая таким
образом адгезионную прочность (Энциклопедия
полимеров. M.: Советская энциклопедия, 1972, т.1,
с.22).
Дополнительный поиск известных решений,
совпадающих с отличительными от прототипа
признаками, показал, что заявляемое решение
не вытекает для специалиста явным образом
из известного уровня техники, а именно не
выявлено влияние введения
гидроксилсодержащих соединений в
адгезионные составы для бетона на
технологические и прочностные свойства.
Оценка и доказательства преимуществ
заявляемого изобретения построены на
измерении технологических и
эксплуатационных показателей составов,
включающих равное количество одинаковых
ингредиентов, но с применением в заявленном
составе гидроксилсодержащего соединения
из расчета отношения функциональных групп
ОН:NСO = от 2ё1
до 1ё3.
Заявляемое изобретение может быть
осуществлено следующим образом.
Гидроксилсодержащее соединение смешивают
с ПИЦ, выдерживают 24 часа, полученную смесь
добавляют в ММА, после чего вводят
необходимое количество диметиланилина.
Непосредственно перед применением
вводится перекись бензоила. При частном
случае реализации изобретения
дополнительно вводят полимер в виде гранул,
порошка, дробленного материала, либо
неорганический наполнитель в заданном
количестве.
Поверхность бетона очищают от внешних
загрязнений, проводят традиционную
обработку: опескоструивание, обезжиривание.
Приготовленный состав наносят кистью,
шпателем, великом или наливом, после чего
отверждают 24 часа при температуре
окружающей среды.
Заявляемое изобретение иллюстрируется
следующими примерами.
Пример 1. Готовила состав в соответствии с
вышеописанным способом, состоящий из 722 г
ММА, 32,5 г диметиланилина, 130 г
полиизоцианата, 43,2 г этанола и 72,1 г перекиси
бензоила (соотношение OH:NCO равно 1:1).
Вязкость состава определяли на
вискозиметре ВЗ-4 по ГОСТ 9070-75 при 25oС.
Определение стабильности при хранении
проводили следующим образом. В емкость
объемом 1,5 л, выполненную из
полиэтилентерефталата, помещали 2 л
приготовленного состава и выдерживали в
камере при влажности 80-90% при температуре 70oС
36 часов, что соответствует 3 месяцам
хранения и 168 часов, что соответствует 1 году
хранения.
Для определения адгезии и глубины пропитки
в ванну с приготовленным составом
погружали на глубину 50 мм кубы размером 100х100х100
мм из бетона марки 400 и выдерживали их в
ванне 30 минут. После этого кубы совмещали
попарно нижними пропитанными гранями друг
к друг, устанавливали так, чтоб место
соединения кубов находилось в
горизонтальном положении и выдерживали в
таком положении 24 часа.
Испытание проводили по ГОСТ 24992-81 раздел 3.
По окончании испытания кубы разрезали и
определяли глубину пропитки, измеряя
ширину пропитанного слоя линейкой по ГОСТ
427-75.
Определение когезионной прочности
заявляемого состава проводили следующим
образом. Форму размером 100х100х100 мм
заполняли сухим кварцевым песком,
уплотняли вручную и подготовленную таким
образом форму заливали приготовленным
составом до заполнения формы. Заполненную
форму выдерживали 24 часа, раскрывали и
полученный материал испытывали на сжатие
по ГОСТ 10180-90.
Результаты испытаний представлены в
таблице.
Пример 2. Готовили состав в соответствии с
вышеописанным способом, состоящий из 848 г
ММА, 17,7 г диметиланилина, 99 г полиизоцианата,
106 г изобутанола и 35,3 г перекиси бензоила (соотношение
OH:NCO равно 2:1).
Вязкость состава, стабильность при
хранении, адгезию, глубину пропитки и
когезионную прочность состава определяли
также, как в примере 1.
Пример 3. Готовили состав в соответствии с
вышеописанным способом, состоящий из 850 г
ММА, 31,9 г диметиланилина, 63,7 г
полиизоцианата, 5,0 г этиленгликоля и 49,5 г
перекиси бензоила (соотношение OH:NCO равно
1:3). Вязкость состава, стабильность при
хранении, адгезию, глубину пропитки и
когезионную прочность состава определяли
также, как в примере 1.
Пример 4. Готовили состав в соответствии с
вышеописанным способом, состоящий ив 835 г
ММА, 20,9 г диметиланилина, 62,6 г
полиизоцианата, 11,8 г диэтиленгликоля и 69,6 г
перекиси бензоила (соотношение ОH:NCO равно
1:2). В состав дополнительно вводили 200 г
полистирола в виде крошки.
Пример 5. Готовили состав в соответствии с
вышеописанным способом, состоящий из 738 г
ММА, 21,1 г диметиланилина, 21,0 г
полиизоцианата, 170 г низкомолекулярного
полиэфира с мольной массой 5000 марки Лапрол
5003-2-15 (ТУ 6-55-62-93) и 49,2 г перекиси бензоила (соотношение
OН:NCO равно 1:1,4. В состав дополнительно
вводили 3300 г сухого песка. Для определения
адгезии и глубины пропитки на куб размером
100х100х100 мм из бетона марки 400 шпателем
наносили состав слоем 10 мм и накрывали
вторым кубом. Кубы устанавливали так, чтоб
место соединения кубов находилось в
горизонтальном положении и выдерживали в
таком положении 24 часа.
Испытание проводили по ГОСТ 24992-81 раздел 3.
По окончании испытания кубы разрезали и
определяли глубину пропитки, измеряя
ширину пропитанного слоя линейкой по ГОСТ
427-75.
Определение когезионной прочности
заявляемого состава проводили следующим
образом. Форму размером 100х100х100 мм
заполняли приготовленным составом и
уплотняли в ручную. Заполненную форму
выдерживали 24 часа, раскрывали и полученный
материал испытывали на сжатие по ГОСТ 10180-90.
Пример 6 (по прототипу). Готовили состав в
соответствии с вышеописанным способом,
состоящий из 750 г ММА, 1,5 г диметиланилина, 22,6
г полиизоцианата и 1,5 г перекиси бензоила.
Как видно из показаний таблицы, заявляемый
состав решает поставленную техническую
задачу, улучшив технологические и
прочностные показатели, значительно
улучшив время хранения и толщину слоя
пропитки.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Ю.М.Баженов. Бетонополимеры. М.: Стройиздат,
1983 г., с.42.
2. Международная заявка РСТ 9102703, МКИ С 04 В
24/24.
3. Авторское свидетельство СССР 1145008, МКИ С 04
В 41/63.
4. Антикоррозионные работы в строительстве.
/Издание Минмонтажспецстроя СССР, Вып.5. М.,
1968 г., с.12-16 (прототип).
5. Энциклопедия полимеров. М.: Советская
энциклопедия, 1972, т.1, с.22.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Адгезионный состав для бетонных
поверхностей, состоящий из
метилметакрилата, диметиланилина, перекиси
бензоила и полиизоцианата, отличающийся
тем, что дополнительно содержит
гидроксилсодержащее соединение, выбранное
из группы низших спиртов и/или простых
низкомолекулярных полиэфиров при
следующем соотношении компонентов, мас.ч.
-
Метилметакрилат - 72,2-85,0
-
Диметиланилин - 1,8-3,2
-
Полиизоцианат - 2,1-13,0
-
Перекись бензоила - 3,5-7,2
-
Гидроксилсодержащее соединение - 0,5-17,0
при этом соотношение реакционных групп
гидроксилсодержащего соединения и
полиизоцианата ОН:NCO находится в пределе от
2ё1
до 1ё3.
2. Адгезионный состав для бетона по п.1,
отличающийся тем, что дополнительно
содержит полимер, растворимый в
метилметакрилате, в количестве 10ё20
мас.ч. на 100 мас.ч. состава.
3. Адгезионный состав для бетона по п.1,
отличающийся тем, что дополнительно
содержит мелкодисперсный инертный
неорганический наполнитель природного
происхождения в количестве 300-600 мас.ч. на 100
мас.ч. состава.
Версия для печати
Дата публикации 15.05.2007гг
вверх
|
