способ обработки пористых строительных материалов

Формула изобретения

1. Способ обработки пористых строительных материалов пропитывающими составами, включающий размещение в пропиточной камере изделий из указанных материалов, вакуумирование, выдержку, пропитку и выгрузку указанных изделий, отличающийся тем, что пропитку осуществляют от одного до десяти раз путем подачи в пропиточную камеру смеси красителей с гидрофобной пропиткой под давлением 6-30 атм в течение 30 с-10 мин при постепенном уменьшении вакуума в пропиточной камере до величины атмосферного давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве красителей используют красители, обладающие диффузионными свойствами, на латексной или акриловой основе.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве гидрофобной пропитки используют пропитку, обладающую мембранными свойствами, на основе силикона.

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве указанных изделий используют кирпич.

5. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве указанных изделий используют изделия на основе цемента.

6. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве указанных изделий используют изделия на основе гипса.

7. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве указанных изделий используют изделия из керамики.

8. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве указанных изделий используют изделия на основе натурального камня.

9. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве указанных изделий используют изделия на основе древесины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительной индустрии, в частности к способам обработки строительных материалов, используемых при неблагоприятных условиях эксплуатации, а также для дизайнерской проработки зданий и сооружений в любой цветовой гамме.

Известен “Способ пропитки пористого материала” (авт.свид. СССР №1463731; кл. С 04 В 41/62; 1985).

По этому изобретению пропитываемый материал помещают в камеру, нижняя часть которой заполнена пропиточной жидкостью. Производят предварительное вакуумирование камеры до 0,3 атм, после чего пропаренный и высушенный материал погружают в пропиточный жидкий битум, нагретый до температуры 160°С, и выдерживают под вакуумом в течение 1 часа. После этого давление мгновенно выравнивают до атмосферного. Попеременное воздействие давления и вакуума осуществляют до достижения заданной глубины пропитки (1,45 мм).

Наиболее близким заявленному по технической сущности и достигаемому результату является изобретение “Способ обработки пористых строительных изделий” (авт.свид. СССР №1357402; кл. С 04 В 41/53; 1984).

По этому изобретению пористые строительные изделия из ячеистого бетона после автоклавной обработки загружают в пропиточную камеру и вакуумируют до 95-99,5% вакуума в течение 10-25 мин, осуществляют пропитку водной эмульсией кремнийорганического соединения, после чего производят дополнительное вакуумирование изделий до прежнего уровня вакуума с выдержкой, равной половине времени предварительного вакуумирования. В результате обработки средняя глубина пропитки составляет 15 мм с отклонением от среднего значения ±1,5-2 мм.

Данное техническое решение принято за прототип.

Недостатками прототипа являются:

- значительные затраты на технологический процесс, по которому перед обработкой требуется предварительная выдержка изделий в автоклаве, их сушка и нагрев до 60°С; повторное вакуумирование с выдержкой; дополнительные затраты на прокрашивание изделий, которое в данном технологическом процессе отсутствует;

- малая глубина пропитки вследствие быстрого стравливания вакуума и возникновения гидравлического удара, который в свою очередь приводит к нарушению капиллярной структуры материала и затрудняет проникновение пропитывающего состава в толщу обрабатываемого материала, ухудшая механическую прочность изделий и их качество.

Задачами, решаемыми изобретением, являются:

- удешевление технологического процесса производства строительных материалов, окрашенных и пропитанных защитными веществами;

- достижение высокого качества изделий, улучшение их эксплуатационных свойств;

- обеспечение возможностей дизайнерской проработки зданий и сооружений, выполненных из строительного материала, изготовленного с использованием заявленного способа.

Поставленные задачи решаются тем, что в известном способе обработки пористых строительных материалов пропитывающими составами, включающем размещение в пропиточной камере изделий, вакуумирование, выдержку, пропитку и выгрузку изделий, пропитку осуществляют от одного до десяти раз путем подачи в пропиточную камеру смеси красителей с гидрофобной пропиткой под давлением 6-30 атм в течение 0,5-10 мин при постепенном уменьшении вакуума в пропиточной камере до атмосферного давления.

Поставленные задачи решаются также тем, что в качестве красителей используют, например, красители, обладающие диффузионными свойствами, на латексной или акриловой основе, а в качестве гидрофобной пропитки используют, например, пропитки, обладающие мембранными свойствами, на основе силикона.

Указанные задачи решаются еще и тем, что в качестве пористого строительного материала используют кирпич, изделия на основе цемента, гипса, изделия из керамики, изделия на основе натурального камня, изделия на основе древесины.

Новыми существенными признаками в способе обработки пористых строительных материалов являются:

- осуществление пропитки путем подачи в пропиточную камеру смеси красителей с гидрофобной пропиткой под давлением 6-30 атм в течение 0,5-10 мин при постепенном уменьшении вакуума в пропиточной камере до величины атмосферного давления; указанную пропитку осуществляют от одного до десяти раз.

Частными новыми признаками заявленного способа являются:

- использование в качестве красящих веществ красителей, обладающих диффузионными свойствами, изготовленных на латексной или акриловой основе;

- использование гидрофобной пропитки, обладающей мембранными свойствами, изготовленной на основе силикона;

- использование в качестве изделий из пористого строительного материала кирпича, изделий на основе цемента, гипса, изделий из керамики, изделий на основе натурального камня, изделий на основе древесины.

Подача в пропиточную камеру смеси красителей с гидрофобной пропиткой позволяет совместить операции технологического процесса по окраске и пропитке строительных материалов, что влечет за собой упрощение и удешевление производства.

Подача в пропиточную камеру смеси пол давлением 6-30 атм обеспечивает ее распыление до состояния, близкого к газообразному, и, как следствие, глубокое проникновение в поры обрабатываемого материала.

Уменьшение давления подачи смеси менее 6 атм влечет за собой уменьшение скорости движения распыленных частиц и глубины их проникновения в поры материала, а следовательно, уменьшение толщины обработанного слоя, что ухудшает эксплуатационную стойкость изделий.

Увеличение давления подачи смеси более 30 атм экономически и технологически нецелесообразно, т.к. давление до 30 атм является необходимым и достаточным для пропитки и прокраски изделий.

Подача смеси в пропиточную камеру в течение 0,5-10 мин обеспечивает плавное снижение вакуума в камере, исключает гидравлический удар, что позволяет сохранить целостность структуры строительного материала в процессе обработки, а также позволяет получить на строительном материале окрашенный и гидрофобный слой необходимой толщины.

Уменьшение времени подачи смеси в камеру менее 0,5 мин влечет за собой уменьшение толщины обработанного слоя, а также провоцирует возникновение гидравлического удара, уменьшающего глубину проникновения смеси в толщу материала, ухудшающего его структуру из-за нарушения целостности капилляров, и, как следствие, ухудшающего механическую прочность изделий и их качество.

Проведение пропитки от одного до десяти раз обусловлено капиллярной и пористой структурами обрабатываемого материала. По количеству пор в твердом теле и их размерам твердые тела принято делить на субкапиллярные (менее 0,2 мк), капиллярные (0,2-100 мк) и сверхкапиллярные (более 100 мк). Строительные материалы в своем большинстве являются пористыми структурами с различной структурой, количество требуемых пропиток обратно пропорционально их структуре.

За одну пропитку обрабатывают материалы, имеющие сверхкапиллярную структуру, например, кирпич, легкие бетоны, изделия на основе древесины.

За две-пять пропиток обрабатывают материалы, обладающие капиллярной структурой, например, изделия на основе цемента (цементно-стружечная плита, цементно-волокнистая плита, асбоцементная плита и др.); от 5 до 10 пропиток необходимо осуществить при обработке субкапиллярных строительных материалов, например, некоторых видов керамики и натурального камня.

Использование в качестве красителей веществ, обладающих диффузионными свойствами, при наличии давления подачи и вакуума позволяет увеличивать скорость движения частиц смеси и глубину их проникновения в толщу строительного материала.

Использование красителей на латексной или акриловой основе позволяет получить поверхность, обладающую высокой водостойкостью, стойкостью к истиранию, ультрафиолетовому излучению и высаливанию поверхностей. Эти красители обладают высокой укрывистостью, хорошей заполняемостью, не желтеют со временем.

Использование гидрофобной пропитки, обладающей мембранными свойствами, позволяет защитить здания и сооружения от влаги и мороза. Силиконовая основа пропитки позволяет регулировать пароводяную диффузию, т.е. поверхность становится способной “дышать”, выделяя излишнюю влагу и не пропуская ненужную.

Использование в качестве строительного материала кирпича, изделий на основе цемента, изделий из керамики, натурального камня, гипса и изделий на основе древесины позволяет получить строительные материалы, обладающие высокой гидрофобностью, вследствие чего увеличивается их стойкость к неблагоприятным атмосферным условиям, возрастает влаго- и морозостойкость; кроме этого, пропитка этих материалов смесью, включающей красители, позволяет выполнять различные дизайнерские проработки зданий и сооружений.

Использование в качестве строительного материала изделий на основе древесины позволяет, кроме того, уменьшить линейное расширение изделий при воздействии влаги.

Способ осуществляли следующим образом.

Силикатный кирпич марки M150 укладывали на стеллаж, обеспечивающий доступ ко всем поверхностям кирпича, и без предварительного просушивания и подогрева помещали в пропиточную камеру автоклавного типа. Включали традиционный вакуумный насос и создавали разряжение в камере 99,9% и выдерживали при этом режиме в течение 10 мин. За этот период воздух, находящийся в порах кирпича, полностью откачивается. Затем через форсунки, установленные в камере, подавали под давлением 12 атм смесь красителя на акриловой основе и гидрофобной жидкости. Смесь подавали непрерывно до полного уравновешивания вакуума.

Краситель марки Fassaden Fullfarbe для получения смеси предварительно смешивали с гидрофобной жидкостью марки WBS Mikrosil в соотношении 1:1. Количество красителя и гидрофобной жидкости изменяют в зависимости от необходимости получения эксплуатационных характеристик (цветность, гидрофобность) строительного материала.

Подача смеси через форсунки под давлением 12 атм обеспечивает ее распыление до состояния, максимально приближенного к газообразному. Одновременно при подаче смеси в камере начинает уменьшаться вакуум, и смесь постепенно проникает в поры кирпича. При этом уменьшение вакуума в камере обратно пропорционально объему подаваемой смеси.

Смесь подавали в течение 2-х минут. За это время разрежение уменьшалось до нуля, т.е. сравнивалось с атмосферным давлением.

При плавном уменьшении разрежения смесь заполнила все поры, структура кирпича не нарушилась вследствие отсутствия гидравлических ударов, которые возникают при использовании жидких пропитывающих веществ и мгновенном уменьшении вакуума. Пропитку силикатного кирпича осуществляли за один раз, т.к. его структура является сверхкапиллярной.

Для достижения необходимых эксплуатационных характеристик строительных материалов, имеющих капиллярные структуры, пропитки осуществляют 2-3 раза, а при субкапиллярных структурах требуется осуществить от 3-х до 10 пропиток.

В качестве примера обработки строительного материала из изделий на основе цемента брали цементно-струженную плиту марки ЦСП-1 (1250×2600×10 мм), изготавливаемую промышленно. Проводили технологические операции, описанные выше. При этом давление подачи смеси составило 12 атм, а время подачи 1,5 мин.

Смесь готовили для интенсивного прокрашивания в соотношении 1:1. В качестве красителя брали краску марки Fassaden Fullfarbe, а гидрофобную жидкость марки WBS Mikrosil. Пропитку плиты осуществляли дважды.

В качестве изделия из керамики использовали керамический кирпич марки 100. Давление подачи смеси устанавливали равным 8 атм, время подачи 0,5 мин. Смесь готовили так же, как и для обработки изделий на основе цемента. Пропитку керамического кирпича осуществляли за один раз.

В качестве натурального камня использовали нешлифованную мраморную плитку 300×300×10 мм. Использовали прозрачные красители, применяемые для получения цветного стекла; при этом смесь подавали в камеру под давлением 16 атм в течение 5 мин. Пропитку осуществляли 5 раз. Глубина прокраски-пропитки сквозная. Структура мрамора не изменилась и стала гидрофобной. При отсутствии сахарного эффекта и сохранении природного узора камня представляется возможным придание последнему любого цветового оттенка.

Для обработки карельского гранита в виде плитки 300×300×10 мм марки “Диабаз” также использовали прозрачные красители. Смесь подавали под давлением 30 атм в течение 10 мин. Пропитку осуществляли десять раз.

Обработка строительного материала из натурального камня позволила сохранить его цветность и природные включения, существенно повысив устойчивость к воздействию влаги.

Обработку строительного пористого материала на основе гипса проводили, используя гипсоволокнистую плиту марки ГВЛ (1200×2500×13 мм), в структуре которой имеются волокна на основе древесины (целлюлоза). Давление подачи смеси составило 8 атм, время подачи - 1 мин. Пропитки осуществляли за один раз. Глубина обработки - сквозная.

Испытания заявленного способа обработки пористого строительного материала были проведены в лаборатории ООО “Экстром” г.Владимира.