штукатурная минеральная смесь для отделки фасадов зданий

Формула изобретения

Штукатурная минеральная смесь для отделки фасадов зданий, включающая портландцемент серый М 400 и кварцевый песок, отличающаяся тем, что дополнительно содержит промышленные отходы - карбонатно-кремнеземистую пыль асфальтобетонного завода, содержащую соединения, возможные колебания которых находятся в пределах, мас.%: CaCO₃ 55-60, MgCO₃ 22-25, SiO₂ 10-13, и карбонатный шлам - осадок обработки сточных вод на теплоэлектростанциях, содержащий соединения, мас.%: CaCO₃ 95; Fe₂ O₃ 3; CaSO₄·2H₂O 2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент серый М 400	28-37
карбонатно-кремнеземистая пыль	10-15
карбонатный шлам	10-15
кварцевый песок	38-47

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, в частности к производству штукатурной минеральной смеси для отделки фасадов зданий.

Известна штукатурная смесь, включающая гидратирующие компоненты и неорганические наполнители /СП 82-101-98 Приготовление и применение растворов строительных/ [1], которая содержит, мас.%: известь-тесто - 10, портландцемент белый М 400 - 7, песок мраморный - 70, мука мраморная - 13.

Недостатком данной смеси являются относительно низкие адгезионно-когезионные показатели, а так же низкая морозостойкость и водостойкость (недолговечность) фасадной композиции.

Известна штукатурная смесь, включающая гидратирующие компоненты и неорганические наполнители /СП 82-101-98 Приготовление и применение растворов строительных/ [1], которая содержит, мас.%: известь-тесто - 10, портландцемент М 400 - 20, песок горный желтый - 15, песок мраморный - 40, мука мраморная - 10, охра - 4,5, мумия - 0,5.

Недостатком данной смеси являются относительно низкие адгезионно-когезионные показатели, а так же низкая морозостойкость и водостойкость (недолговечность) фасадной композиции.

Известна штукатурная смесь, включающая гидратирующие компоненты и неорганические наполнители /СП 82-101-98 Приготовление и применение растворов строительных/ [1], которая содержит, мас.%: известь-тесто - 20, портландцемент серый М 400 - 5, песок кварцевый - 74, перекись марганца - 1. Принят за прототип.

Недостатком данной смеси являются относительно низкие адгезионно-когезионные показатели, а так же низкая морозостойкость и водостойкость (недолговечность) фасадной композиции.

Сущностью изобретения является повышение долговечности штукатурной минеральной смеси для отделки фасадов зданий.

Техническим результатом изобретения является повышение адгезионно-когезионных показателей, морозостойкости и водостойкости штукатурной смеси для отделки фасадов зданий.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную штукатурную смесь для отделки фасадов зданий, включающую портландцемент серый М 400 и кварцевый песок, дополнительно добавляют промышленные отходы - карбонатно-кремнеземистую пыль асфальтобетонного завода, содержащую соединения, возможные колебания которых находятся в пределах (%): CaCO₃ - 55-60%, MgCO₃ - 22-25%, SiO₂ - 10-13%, и карбонатный шлам - осадок обработки сточных вод на теплоэлектростанциях, содержащий соединения, возможные колебания которых находятся в пределах (%): CaCO₃ - 95; Fe₂O₃ - 3; CaSO₄*2H₂O - 2, при следующем соотношении, мас.%:

портландцемент серый М 400	28-37
карбонатно-кремнеземистая пыль	10-15
карбонатный шлам	10-15
кварцевый песок	38-47.

Применение карбонатно-кремнеземистой пыли, которая преимущественно состоит из следующих компонентов, мас.%: карбонат кальция CaCO₃ 55-60%; оксид кремния SiO₂ 10-13%, карбонат магния MgCO₃ 22-25% и карбонатного шлама, содержащего соединения, возможные колебания которых находятся в пределах (%): CaCO₃ - 95; Fe ₂O₃ - 3; CaSO₄*2H₂O - 2, позволяет достичь высокой степени адгезии минеральных частиц к поверхности. Отличием от известных наполнителей, полученных механическим измельчением мраморной, доломитовой муки является высокая хемосорбционная способность тонкодисперсной светлоокрашенной карбонатно-кремнеземистой пыли, которая объясняется условиями его образования и соответственно химической активностью относительно составляющих цементного клинкера, а так же размерностью данного техногенного материала 60-90 нм. Отличие карбонатного шлама от вышеперечисленных широко распространенных материалов является его высокая адсорбционная способность, объясняемая условиями его образования, а размерность шлама составляет от 20-60 нм. Данные явления лежат в основе повышения адгезии /Основы и концепция утилизации химических осадков промстоков в стройиндустрии С.Ф.Коренькова, Т.В.Шеина; Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. - Самара, 2004. - 203 с./ [2]. Светлый окрас карбонатно-кремнеземистой пыли позволяет заменять известные наполнители, сохраняя возможность цветового тонирования штукатурной смеси.

Физико-химические процессы при твердении серого портландцемента М 400, карбонатно-кремнеземистой пыли и карбонатного шлама позволяют синергетически усилить полезные свойства компонентов (адгезионная прочность возрастает 1,9 раз, морозостойкость повышается в 2,5 раза, водостойкость увеличивается на 35%). Результатом химического взаимодействия карбонатно-кремнеземистой пыли и карбонатного шлама с алюминатами цементного клинкера является образование нового кристаллического соединения волокнистой структуры - гидрокарбоалюмината кальция (3СаО*Al₂O₃ *CaCO₃*11H₂O), что создает дополнительное увеличение морозостойкости, водостойкости и адгезионной способности штукатурной минеральной смеси для отделки фасадов зданий. Так же на повышение долговечности фасадного покрытия влияет изменение порового пространства в оптимальную сторону. Шлам обладает высокой клеящей и адсорбционной способностью, однако у него небольшая собственная прочность и при высыхании он дает высокую усадку. Для снижения межзерновой пустотности и увеличения эксплутационных показателей (адгезия, водо- и морозостойкость) необходимо введение наполнителя - карбонатно-кремнеземистой пыли, состоящей из химически активных частиц, не обладающих адсорбционной способностью.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Для приготовления штукатурной минеральной смеси для отделки фасадов зданий использовали: кварцевый песок; портландцемент серый М 400; карбонатно-кремнеземистую пыль размером частиц 60-90 нм и карбонатный шлам размером частиц 20-60 нм. Дисперсность карбонатно-кремнеземистой пыли и карбонатного шлама была исследована с помощью метода малоуглового рассеяния нейтронов (МУРН) в Петербургском институте ядерной физики имени Б.П.Константинова /Исследование нанодисперсных модификаторов свойств бетонов методом малоуглового рассеяния нейтронов / A.M.Гурьянов, С.Ф.Коренькова, В.Т.Лебедев, В.М.Лебедев // - Рентгеновское, синхротронное излучение, нейтроны, и электроны для исследования наносистем и материалов: Материалы 8-й международной конференции. - М.: ИК РАН-РНЦ КИ, 2009. - С.317/ [3]. Пропорции полимерминеральной композиции для отделки фасадов зданий следующие: в цементную суспензию вводили карбонатный шлам в количестве от 10 до 15% от вяжущего, затем добавляли карбонатно-кремнеземистую пыль в количестве от 10 до 15% и кварцевый песок в количестве от 38 до 47% и изготавливали контрольные образцы для определения морозостойкости и водостойкости покрытия по стандартным методикам /ГОСТ 5802-86 Растворы строительные. Методы испытаний/ [4].

Составы штукатурных минеральных смесей для отделки фасадов зданий приведены в таблице 1.

После приготовления штукатурной минеральной смеси для отделки фасадов зданий были изготовлены контрольные образцы для определения адгезионной прочности по стандартной методике /ГОСТ 28089-89 Конструкции стеновые/ [5].

Свойства штукатурных минеральных смесей для отделки фасадов зданий приведены в таблице 2.

Таблица 1
Составы штукатурных минеральных смесей для отделки фасадов зданий
Наименование компонентов	Содержание компонентов, % по массе
Состав № 1	Состав № 2	Состав № 3	Состав № 4
Портландцемент серый М 400	28	31	34	37
Карбонатно-кремнеземистая пыль	10	12	13	15
Карбонатный шлам	15	13	12	10
Кварцевый песок	47	44	41	38

Таблица 2
Свойства штукатурных минеральных смесей для отделки фасадов зданий
№ состава	Адгезия, кг/см2	Циклы замораживания	Коэффициент размягчения
1	7,2	80	0,92
2	7,5	90	0,91
3	7,8	100	0,91
4	8	125	0,91
Прототип	4,1	50	0,82

В соответствии с принципами полиструктурной теории строительных композитов карбонатный шлам и карбонатно-кремнеземистую пыль можно рассматривать как нанонаполнитель со своими физическими и химическими свойствами, которые в составе многоуровневых композиционных материалов будет активно участвовать в процессах на границе раздела отдельных фаз и компонентов, образуя различные по химическому составу, типу связи и строению фазы, влияющие на структуру и свойства формируемых фасадных строительных материалов, тем самым, повышая долговечность (адгезию, водо- и морозостойкость) покрытия. Светлый окрас карбонатно-кремнеземистой пыли позволяет заменять известные наполнители, сохраняя возможность цветового тонирования штукатурной смеси. Использование заявленного изобретения при производстве штукатурной минеральной смеси для отделки фасадов зданий позволяет утилизировать распространенные промышленные наноотходы - карбонатно-кремнеземистую пыль асфальтобетонного завода и карбонатный шлам - осадок обработки сточных вод на теплоэлектростанциях, что способствует охране окружающей среды.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. СП 82-101-98 Приготовление и применение растворов строительных.

2. Коренькова С.Ф. Основы и концепция утилизации химических осадков промстоков в стройиндустрии / Коренькова С.Ф., Шеина Т.В.; Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. - Самара, 2004. - 208 с.

3. Исследование нанодисперсных модификаторов свойств бетонов методом малоуглового рассеяния нейтронов / A.M.Гурьянов, С.Ф.Коренькова, В.Т.Лебедев, В.М.Лебедев // - Рентгеновское, синхротронное излучение, нейтроны, и электроны для исследования наносистем и материалов: Материалы 8-й международной конференции. - М.: ИК РАН-РНЦ КИ, 2009. - С.317.

4. ГОСТ 5802-86 Растворы строительные. Методы испытаний.

5. ГОСТ 28089-89 Конструкции стеновые.