PL244310B1

PL244310B1 - Niskościeralna, wysokowytrzymała zaprawa cementowa do wykonywania posadzek

Info

Publication number: PL244310B1
Application number: PL430826A
Authority: PL
Inventors: Jacek Szymanowski; Łukasz Sadowski
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2024-01-08
Also published as: PL430826A1

Abstract

Niskościeralna, wysokowytrzymała zaprawa do wykonywania posadzek w budownictwie mieszkaniowym i przemysłowym, której skład pozwala na uzyskanie niskiej ścieralności i wysokiej przypowierzchniowej wytrzymałości na rozciąganie, w której skład wchodzą, łączone ze sobą poprzez mieszanie z wodą, cement portlandzki, piasek kwarcowy o uziarnieniu do 2 mm wypełniacz oraz superplastyfikator charakteryzuje się tym, że w powyższym składzie udział cementu portlandzkiego wynosi 37,25 - 37,39 części wagowych, piasku kwarcowego wynosi 50,82 - 51,01 części wagowych, wypełniacza w postaci nanosfer amorficznego tlenku krzemu wynosi 0,19 - 0,56 części wagowych, a superplastyfikatora na bazie polikarboksylanów wynosi 0,19 części wagowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest niskościeralna, wysokowytrzymała zaprawa cementowa do wykonywania posadzek w budownictwie mieszkaniowym i przemysłowym, której skład pozwala na uzyskanie niskiej ścieralności i wysokiej przypowierzchniowej wytrzymałości na rozciąganie.

Znane obecnie z licznych opisów w literaturze naukowej i fachowej, jak również z opisów patentowych, zaprawy do wykonywania posadzek sporządza się w postaci kompozycji zawierającej w swym składzie cement, piasek kwarcowy, wypełniacz i plastyfikator. Zaprawy do wykonywania posadzek są układane na podkładzie betonowym lub styropianie, jako warstwa wykończeniowa posadzek lub jako podkład pod materiał wykończeniowy (płytki, wykładzinę, parkiet itp.). W przypadku gdy zaprawa przewidziana jest jako warstwa wykończeniowa posadzki, to wtedy bardzo istotna jest jej niska ścieralność. Z kolei w przypadku gdy zaprawa przewidziana jest jako podkład pod warstwę wykończeniową posadzki, to bardzo istotna jest jej wysoka przypowierzchniowa wytrzymałość na rozciąganie. Zaprawy mają konsystencję suchą, przy czym woda dodawana jest do nich bezpośrednio przed nałożeniem na powierzchnię podkładu lub styropianu. Po ich zmieszaniu nanosi się zaprawę na podkład betonowy lub styropian. W przypadku gdy zaprawa przewidziana jest jako warstwa wykończeniowa posadzki i konieczne jest uzyskanie odpowiedniej jej ścieralności zazwyczaj stosuje się utwardzacze powierzchniowe w postaci wcieranych w przypowierzchniową warstwę świeżej posadzki suchych mieszanek mineralnych. Z kolei w przypadku gdy zaprawa przewidziana jest jako podkład pod warstwę wykończeniową posadzki i konieczne jest uzyskanie odpowiedniej jej przypowierzchniowej wytrzymałości na rozciąganie (zazwyczaj minimum 1,5 MPa) stosuje się impregnaty powierzchniowe w postaci wprowadzanych w przypowierzchniową warstwę stwardniałej posadzki środków impregnujących. Należy zauważyć, że podczas wykonywania powyższych zabiegów technologicznych istnieje ryzyko popełnienia błędów. Poza tym, zabiegi te są kosztowne i czasochłonne.

Znana jest z polskiego zgłoszenia patentowego P.304210 zaprawa cementowa przewodząca prąd elektryczny, która składa się z: 10 do 40% wagowych cementu, 0,5 do 80% wagowych węglika krzemu, 0,5 do 20% wagowych grafitu, do 20% wagowych wypełniacza włóknistego nieprzewodzącego bądź przewodzącego, 0,1 do 10% wagowych wolnej krzemionki, 0,2 do 3% wagowych plastyfikatora, do 5% wagowych środka retencyjnego, do 15% wagowych barwnika, 0,5 do 80% wagowych wypełniacza mineralnego oraz wody w ilości niezbędnej do uzyskania zaczynu cementowego.

Z polskiego opisu patentowego nr PL146757 znany jest sposób wytwarzania zaprawy, zwłaszcza do wykonywania podkładów podłogowych, w którym jako materiał wiążący stosuje się kompozycję spoiwa gipsowego w ilości 600 do 900 części wagowych i cementu portlandzkiego lub jego odmiany w ilości 100 do 400 części wagowych, jako wypełniacz stosuje się piasek w ilości 600 do 2000 części wagowych i ewentualnie pył lub mączkę mineralną, korzystnie wapienną w ilości do 800 części wagowych, jako upłynniacz stosuje się żywicę melaminowo-formaldehydową w ilości 10 do 70 części wagowych i wodę zarobową w ilości 400 do 800 części wagowych. Do zaprawy dodaje się również jeden lub kilka cukrów, korzystnie melasy w ilości 1 do 10 części wagowych oraz mocznik w ilości 1 do 15 części wagowych.

Z polskiego opisu patentowego PL149598 znana jest samopoziomująca masa posadzkowa zawierająca mielony klinkier portlandzki w ilości 24 do 32% wagowych, cement glinowy w ilości 0,8 do 2,4% wagowych, mączkę anhydrytową w ilości 4 do 8% wagowych, piasek w ilości 32 do 40% wagowych, mielony kamień wapienny w ilości 6 do 8% wagowych, gips budowlany w ilości do 1,2% wagowych, lignosulfonian wapniowy w ilości 0,16 do 4% wagowych oraz wodę w ilości 20 do 21,6% wagowych. Zamiast pyłu wapiennego stosuje się również mielony granulowany żużel wielkopiecowy lub żużel pomiedziowy w ilości 6 do 8% wagowych.

Z polskiego opisu patentowego PL171079 znany jest sposób otrzymywania samorozlewnej zaprawy cementowej do wykonywania monolitycznych podkładów podłogowych i posadzek polegający na wymieszaniu kompozycji materiałów wiążących, wypełniacza w postaci piasku kwarcowego i kompozycji modyfikatorów z wodą zarobową. W sposobie jako kompozycję materiałów wiążących stosuje się mieszankę cementu portlandzkiego w ilości 56 do 68 części wagowych, klinkieru samorozpadowego DK zawierającego od 15,5 do 26,5% wagowych, siedmioglinianu dwunastowapniowego w ilości 5 do 15 części wagowych, gipsu dwuwodnego w ilości 5 do 9 części wagowych i popiołu lotnego w ilości 10 do 30 części wagowych, jako wypełniacz stosuje się piasek kwarcowy w ilości 80 do 120 części wagowych. Jako kompozycję modyfikatorów stosuje się, w stosunku do masy kompozycji materiałów wiążących, mieszaninę lignosulfonianu wapniowego w ilości 0 do 0,4%, urotropiny w ilości 2 do 8%, upłynniacza korzystnie na bazie sulfonowanej melaminy i naftalenu w ilości 0,5 do 4,5%, modyfikowanej krzemionki w ilości 0,1 do 0,3% oraz eteru celulozowego w ilości 0,1 do 0,2%, po czym całość łączy się z wodą zarobową w ilości 30 do 50 części wagowych.

Celem wynalazku jest zaprawa cementowa do wykonywania posadzek, która bez stosowania utwardzaczy i impregnatów powierzchniowych pozwala na uzyskanie wymaganej ścieralności i przypowierzchniowej wytrzymałości na rozciąganie.

Niskościeralna, wysokowytrzymała zaprawa cementowa do wykonywania posadzek, w której skład wchodzą, łączone ze sobą poprzez mieszanie z wodą, cement portlandzki, piasek kwarcowy o uziarnieniu do 2 mm, wypełniacz oraz superplastyfikator, według wynalazku charakteryzuje się tym, iż w powyższym składzie udział cementu portlandzkiego wynosi 37,25-37,39 części wagowych, piasku kwarcowego wynosi 50,82-51,01 części wagowych, wypełniacza w postaci nanosfer amorficznego tlenku krzemu wynosi 0,19-0,56 części wagowych, a superplastyfikatora na bazie polikarboksylanów wynosi 0,19 części wagowych.

Zaprawa według powyższego składu według wynalazku jest gotowa do użycia po dokładnym wymieszaniu cementu, piasku i wypełniacza, po którym uzyskuje się suchą mieszankę, którą należy wymieszać z superplastyfikatorem i wodą wodociągową w ilości 11,18-11,22 części wagowych. Wskaźnikiem dostatecznie dokładnego wymieszania ze sobą składników jest uzyskanie jednolitej konsystencji mieszanki. Przeprowadzone badania wykazały, iż włączenie do składu wypełniacza w postaci nanosfer amorficznego tlenku krzemu umożliwia, bez konieczności stosowania utwardzaczy powierzchniowych, na uzyskanie średniej ścieralności ocenianej metodą ubytku objętości maksimum 12,17 cm³/50 cm²oraz średniej przypowierzchniowej wytrzymałości na rozciąganie ocenianej metodą odrywania minimum 2,15 MPa. Zaprawa według wynalazku jest dogodna w użyciu i może być stosowana w bardzo szerokim zakresie w warunkach przemysłowych.

Przykład 1

Niskościeralna, wysokowytrzymała zaprawa cementowa w przykładzie wykonania pierwszym według wynalazku ma następujący skład:

- składnik A - cement portlandzki CEM I 42.5R o gęstości nasypowej 1,106 g/cm³, w ilości 37,39 części wagowych,

- składnik B - wypełniacz w postaci nanosfer amorficznego tlenku krzemu, o średnicy cząstek równej 19 ±3,7 nm, w ilości 0,19 części wagowych,

- składnik C - suszony piasek kwarcowy, o gęstości nasypowej 1,497 g/cm³, zawierający ziarna o maksymalnej średnicy 2 mm i o gęstości objętościowej 2,66 Mg/m³, w ilości 51,01 części wagowych,

- składnik D - superplastyfikator na bazie polikarboksylanów o gęstości 1,08 ±0,01 kg/dm³, w ilości 0,19 części wagowych.

Zaprawę do postaci gotowej do użycia przygotowuje się w ten sposób, iż przy użyciu mieszadła obrotowego wpierw dokładnie miesza się składniki A, B, C. Kolejno do mieszaniny tych trzech składników dodaje się składnik D i wodę w ilości 11,22 części wagowych i dalej miesza, aż do uzyskania jednorodnej konsystencji. Temperatura komponentów A, B, C i D podczas mieszania wynosiła 20 ±2°C. Zaprawę miesza się, aż do uzyskania jednolitej, wolnej od widocznych grudek, konsystencji. Przykład 2 ‘

Niskościeralna, wysokowytrzymała zaprawa cementowa w przykładzie wykonania drugim według wynalazku ma następujący skład:

- składnik A - cement portlandzki o gęstości nasypowej 1,106 g/cm³, w ilości 37,32 części wagowych,

- składnik B - wypełniacz w postaci nanosfer amorficznego tlenku krzemu, o średnicy cząstek rów- nej 19 ±3,7 nm, w ilości 0,37 części wagowych,

- składnik C - suszony piasek kwarcowy, o gęstości nasypowej 1,497 g/cm³, zawierający ziarna o maksymalnej średnicy 2 mm i o gęstości objętościowej 2,66 Mg/m³, w ilości 50,92 części wagowych,

Zaprawę do postaci gotowej do użycia przygotowuje się w ten sposób, iż przy użyciu mieszadła obrotowego wpierw dokładnie miesza się składniki A, B, C. Kolejno do mieszaniny tych trzech składników dodaje się składnik D i wodę w ilości 11,22 części wagowych i dalej miesza, aż do uzyskania jednorodnej konsystencji. Temperatura komponentów A, B, C i D podczas mieszania wynosiła 20 ±2°C. Zaprawę miesza się, aż do uzyskania jednolitej, wolnej od widocznych grudek, konsystencji. Przykład 3 ‘

- składnik A - cement portlandzki CEM I 42.5R o gęstości nasypowej 1,106 g/cm³, w ilości 37,25 części wagowych,

- składnik B - wypełniacz w postaci nanosfer amorficznego tlenku krzemu, o średnicy cząstek równej 19 ±3,7 nm, w ilości 0,56 części wagowych,

- składnik C - suszony piasek kwarcowy, o gęstości nasypowej 1,497 g/cm³, zawierający ziarna o maksymalnej średnicy 2 mm i o gęstości objętościowej 2,66 Mg/m³, w ilości 50,82 części wagowych,

Zaprawę do postaci gotowej do użycia przygotowuje się w ten sposób, iż przy użyciu mieszadła obrotowego wpierw dokładnie miesza się składniki A, B, C. Kolejno do mieszaniny tych trzech składników dodaje się składnik D i wodę w ilości 11,18 części wagowych i dalej miesza, aż do uzyskania jednorodnej konsystencji. Temperatura komponentów A, B, C i D podczas mieszania wynosiła 20 ±2°C. Zaprawę miesza się, aż do uzyskania jednolitej, wolnej od widocznych grudek, konsystencji.

Zaprawę według składu z przykładu wykonania pierwszego, według składu z przykładu wykonania drugiego oraz według składu z przykładu wykonania trzeciego po wymieszaniu ułożono na podkładzie betonowym. Zaprawę ułożono jako posadzkę o grubości 40 mm na podkładzie betonowym po 28 dniach od jego zabetonowania. Zastosowanie zaprawy według wynalazku umożliwiło uzyskanie średniej wartości ścieralności ocenianej metodą ubytku objętości wynoszącej 7,85 cm³ / 50 cm² dla przykładu 1, 12,17 cm³ / 50 cm² dla przykładu 2 oraz 10,44 cm³ / 50 cm² dla przykładu 3, a także uzyskanie średniej wartości przypowierzchniowej wytrzymałości na rozciąganie ocenianej metodą odrywania-wynoszącej 3,61 MPa dla przykładu 1, 3,06 MPa dla przykładu 2 oraz 2,15 MPa dla przykładu 3. Dla porównania, w przypadku wykonania posadzki z wykorzystaniem zaprawy niezawierającej w swym składzie nanosfer amorficznego tlenku krzemu uzyskano średnią wartość ścieralności ocenianą metodą ubytku objętości wynoszącą 12,85 cm³ / 50 cm² oraz uzyskano średnią wartość przypowierzchniowej wytrzymałości na rozciąganie ocenianej metodą odrywania wynoszącą 2,27 MPa.

Claims

1. Niskościeralna, wysokowytrzymała zaprawa cementowa do wykonywania posadzek, w której skład wchodzą, łączone ze sobą poprzez mieszanie z wodą, cement portlandzki, piasek kwarcowy o uziarnieniu do 2 mm, wypełniacz oraz superplastyfikator, znamienna tym, że w powyższym składzie udział cementu portlandzkiego wynosi 37,25-37,39 części wagowych, piasku kwarcowego wynosi 50,82-51,01 części wagowych, wypełniacza w postaci nanosfer amorficznego tlenku krzemu wynosi 0,19-0,56 części wagowych, a superplastyfikatora na bazie polikarboksylanów wynosi 0,19 części wagowych.