полиизоцианатная композиция для пропитки бетона и способ пропитки бетона

Формула изобретения

1. Полиизоцианатная композиция для пропитки бетона, содержащая соль щелочноземельного металла, отличающаяся тем, что она содержит соль щелочноземельного металла, растворимую в полиизоцианате или в органических растворителях, в количестве 0,1-5 мас.ч. на 100 мас.ч. полиизоцианата.

2. Полиизоцианатная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве соли щелочноземельного металла она содержит соль жирной кислоты.

3. Полиизоцианатная композиция по п.2, отличающаяся тем, что в качестве соли щелочноземельного металла она содержит хлорид кальция, хлорид магния, хлорид бария, уксуснокислый кальций, олеат кальция, олеат магния или олеат бария.

4. Полиизоцианатная композиция по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гидрофобный растворитель.

5. Полиизоцианатная композиция по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гидрофобный пластификатор.

6. Способ пропитки бетона, включающий нанесение на поверхность бетона полиизоцианатной композиции, отличающийся тем, что в качестве полиизоцианатной композиции используют композицию по одному из пп.1-5.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к композициям, основным компонентом которых является полиизоцианат, и может найти применение при пропитке поверхностей бетонных конструкций и сооружений с целью их антикоррозионной защиты.

Уровень техники

Композиции, содержащие полиизоцианат, широко применяются для пропитки бетона.

Композиция по авторскому свидетельству СССР 1348323 (С 04 В 41/63, опубл. 30.10.87) содержит полиизоцианат, бутиловый эфир уксусной кислоты, водный раствор силиката натрия и водный раствор керосинового контакта Петрова.

Композиция по авторскому свидетельству СССР 1560530 (С 04 В 41/63, опубл. 30.04.90) содержит полиизоцианат и эфир ортокремниевой кислоты с содержанием 2-3 атомов кремния.

Композиция по авторскому свидетельству СССР 1574581 (С 04 В 41/63, опубл. 30.06.90) содержит метилметакрилат, инициатор полимеризации, полиизоцианат, алкилбензосульфонат кальция и ацетон.

Композиция по авторскому свидетельству СССР 1715791 (С 04 В 41/63, опубл. 29.02.92) содержит полиизоцианат, бутиловый эфир уксусной кислоты, жидкое стекло, олигоэфиракрилат и алкилсиликонат натрия.

Композиция по авторскому свидетельству СССР 1825768 (С 04 В 41/63, опубл. 07.07.93) содержит эпоксидную диановую смолу, полиизоцианат, 2,4,6-Трис-(диметиламинометил)-фенол и фенилглицидиловый эфир.

Композиция, содержащая метилметакрилат, диметиланилин, полиизоцианат и перекись бензоила, описана в сборнике "Антикоррозионные работы в строительстве" (Вып.5, Москва, Минмонтажспецстрой СССР, 1988, с.12-16).

В патенте Российской Федерации 2202582 (C 09 D 133/10, C 09 D 175/04, C 08 L 75/04 опубл. 20.04.2003) указан недостаток этой композиции - низкая проникающая способность. Согласно изобретению, ее повышают добавлением к композиции гидроксилсодержащего соединения, выбранного из группы низших спиртов и/или простых низкомолекулярных полиэфиров.

Низкая проникающая способность - это недостаток, общий для всех полиизоцианатных композиций. Поскольку на поверхности пор пропитываемого бетона, как правило, всегда находится вода, изоцианатные группы легко с ней реагируют. При этом вязкость композиции резко возрастает и процесс пропитки прекращается. Так, если композиция для пропитки состоит из полиизоцианата, как это описано в примере 23 патента Российской Федерации 2128674 (C 08 G 18/02, C 08 L 79/00, опубл. 10.04.99), после нанесения композиции на поверхность бетона любым из известных способов процесс пропитки бетона может прекратиться уже через три-четыре часа. За это время полиизоцианат проникает в объем бетона на доли миллиметра.

Для уменьшения вероятности взаимодействия изоцианатных групп с водой следует либо уменьшить вероятность взаимодействия изоцианатных групп с водой, либо снизить скорость такого взаимодействия. Первое можно достичь, например, тщательным высушиванием бетона, что практически трудно реализовать. Второе достигают введением в композицию гидрофобного растворителя или пластификатора, что несколько увеличивает проникающую способность композиции и, следовательно, глубину пропитки.

Пропитка может быть осуществлена также методом инъектирования, при котором композицию вводят в бетон в течение короткого периода времени под избыточным давлением. Однако этот метод имеет ограниченное применение и не является предметом настоящего рассмотрения.

В патенте JP 10-130575 (19.05.1998) раскрыта полиизоцианатная композиция для пропитки бетона, содержащая 0,0005-1·10^-7 мас.ч. соли щелочноземельного металла (в частности, кальция, стронция или бария) на 100 мас.ч. изоцианатного компонента, например дифенилметандиизоцианата. Дополнительно композиция может содержать полиоксипропиленгликоль и диоктилфталат. Соль щелочного металла находится в композиции в виде суспензии и катализирует процесс взаимодействия полиизоцианата с сорбционной пленкой воды на поверхности бетонного камня. Полиоксипропиленгликоль усиливает каталитическое действие солей щелочноземельных металлов. То есть соли щелочноземельных металлов в этой композиции способствуют увеличению ее вязкости и, следовательно, уменьшают ее проникающую способность.

Сущность изобретения

В основу изобретения поставлена задача разработать полиизоцианатную композицию, имеющую высокую проникающую способность.

Еще одной задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего большую глубину пропитки бетона.

Согласно изобретению, первая задача решается тем, что в полиизоцианатной композиции для пропитки бетона использована соль щелочноземельного металла, растворимая в полиизоцианате или в органичеких растворителях, и эта соль взята в количестве 0,1-5 мас.ч. на 100 мас.ч. полиизоцианата.

При содержании соли щелочноземельного металла меньшем 0,1 мас.ч. проникающая способность композиции почти не увеличивается. Добавление в композицию соли щелочноземельного металла в количестве, большем 5 мас.ч., увеличивает вязкость композици, то есть снижает ее проникающую способность.

Предпочтительно, чтобы в качестве соли щелочноземельного металла композиция содержала соль жирной кислоты.

Особенно хорошие результаты достигаются, когда соли щелочноземельных металлов применяются в сочетании с гидрофобными растворителями и/или пластификаторами.

Вторая задача изобретения решается тем, что в способе пропитки бетона, включающем нанесение на поверхность бетона полиизоцианатной композиции, в качестве полиизоцианатной композиции используют композицию, описанную выше.

Содержащиеся в нанесенной композиции соли щелочноземельного метала блокируют взаимодействие изоцианатных групп с водой в бетоне, время достижения композицией критичной вязкости увеличивается и она успевает глубже проникнуть в поверхностный слой бетона. Особенно это проявляется при использовании композиции, содержащей в качестве соли щелочноземельного металла соль жирной кислоты. Можно предположить, что такие соли, являясь поверхностно-активными веществами, сорбируются на поверхности пор пропитываемого бетона и создают структурный барьер, являющийся преградой на пути контакта изоцианатных групп с имеющейся в бетоне водой.

Примеры осуществления изобретения

Примерами полиизоцианатов, пригодных для осуществления изобретения, являются неочищенный дифенилметандиизоцианат, кубовые остатки производства толуилендиизоцианата, продукт взаимодействия 1М полипропиленгликоля с ММ=1000 и 2М толуилендиизоцианата.

Примерами солей щелочноземельных металлов, пригодных для использования в композиции, являются хлорид кальция, хлорид магния, хлорид бария, ацетат кальция, олеат кальция, олеат магния или олеат бария.

Примерами гидрофобных растворителей, пригодных для использования в композиции, являются толуол, ксилол.

Примерами гидрофобных пластификаторов, пригодных для использования в композиции, являются дибутилфталат, диоктилфталат, трикрезилфосфат.

Могут быть использованы и другие известные специалистам в этой области вещества, относящиеся к указанным группам веществ.

В таблице приведены примеры композиций, которые были подвергнуты испытанию при пропитке бетона. Композицию готовили непосредственно перед испытанием. Соли жирных кислот растворяли непосредственно в композиции. Соли других кислот предварительно растворяли в небольшом количестве растворителя - ацетона, спирта или толуола - и затем добавляли в композицию. Поскольку ацетон и спирт использовались в незначителных количествах и их наличие не влияло на свойства композиции, в примерах они не указаны.

Исследовалась глубина пропитки. Для этого использовались столбики из бетона диаметром 1 см с пористостью 4% и влажностью 5%. На испытываемый столбик надевали резиновую трубку и ставили его вертикально. В отрезок трубки, выступающий над поверхностью столбика, слоем 1 см наливали приготовленную композицию, сверху трубку закрывали металлическим диском. Эксперименты проводились при температуре 20°С. Через трое суток невпитавшийся остаток композиции из трубки сливали и определяли глубину пропитки. Результаты измерений приведены в четвертой колонке таблицы.

	Ингредиенты композиции	Колич., мас. частей	Глубина пропитки, мм
1	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	0,5
2	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	1,5
	Толуол	100
3	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	1
	Дибутилфталат	20
4	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	1
	Трикрезилфосфат	100
5	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	0,5
	Хлорид натрия	1
6	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	1
	Хлорид кальция	1
7	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	1
	Ацетат кальция	1
8	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	1
	Хлорид магния	1
9	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	1
	Хлорид бария	1
10	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	2,5
	Хлорид магния	1
	Толуол	100
11	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	3
	Хлорид магния	1
	Ксилол	100
	Диоктилфталат	20
12	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	1
	Олеат магния	0,1
13	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	2,5
	Олеат магния	0,5
14	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	3,5
	Олеат магния	1
15	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	3,5
	Олеат магния	2
16	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	3
	Олеат магния	3
17	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	2
	Олеат магния	5
18	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	5,5
	Олеат магния	1
	Диоктилфталат	20
19	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	7,5
	Олеат магния	1
	Ксилол	20
20	Неочищенный дифенилметандиизоцианат	100	9,5
	Олеат магния	1
	Ксилол	100
	Диоктилфталат	20
21	Кубовые остатки производства толуилендиизоцианата	100	0
22	Кубовые остатки производства толуилендиизоцианата	100	1
	Толуол	100
23	Кубовые остатки производства толуилендиизоцианата	100	2
	Хлорид магния	1
	Толуол	100
24	Кубовые остатки производства толуилендиизоцианата	100	4
	Олеат кальция	1
	Толуол	100
25	Продукт взаимодействия 1М полипропиленгликоля с
	ММ=1000 и 2М толуилендиизоцианата	100	0.5
26	Продукт взаимодействия 1М полипропиленгликоля с
	ММ=1000 и 2М толуилендиизоцианата	100
	Толуол	100	2
27	Продукт взаимодействия 1М полипропиленгликоля с
	ММ=1000 и 2М толуилендиизоцианата	100
	Олеат бария	1
	Толуол	100	6

В таблице примеры 1-5, 21, 22, 25, 26 приведены для сравнения. Из примеров 1, 21 и 25 видно, что в случае применения только полиизоцианатов глубина пропитки незначительна. Добавление соли щелочного металла (пример 5) на глубину пропитки не влияет. Как видно из примеров 2, 3, 4, 22, 26, введение в композицию гидрофобного растворителя или пластификатора несколько увеличивает проникающую способность композиции и, следовательно, глубину пропитки.

Из примеров 6-9 видно, что при введении в композицию хлоридов и ацетатов щелочноземельных металлов достигается глубина пропитки, соизмеримая с той, которая достигается при введении гидрофобных растворителей или пластификаторов.

Более значительную глубину пропитки достигают при введении соли жирной кислоты (примеры 13-17).

Глубина пропитки увеличивается, если совместно с хлоридами и ацетатами щелочноземельных металлов используют гидрофобные растворители и пластификаторы (примеры 10, 11, 23).

Нилучшие результаты достигаются, когда композиция содержит соли жирной кислоты и гидрофобные растворители и пластификаторы (примеры 18, 19, 20, 27).

Композиция для промышленного использования продается в готовом виде. При промышленном использовании приготовленную композицию наносили на поверхности бетонных конструкций и сооружений напылением, кистью или валиком.

Композиция может применяться как для нанесения на стенки новых, так и при ремонте старых конструкций или сооружений: резервуаров для хранения жидкостей, бетонных и железобетонных конструкций, различных гидротехнических сооружений, помещений, находящихся под воздействием влаги, например подвальных. и т.д. Большая глубина проникновения композиции, в том числе при нанесении на влажные поверхности, обеспечивает получение большой толщины упрочненного слоя и, следовательно, повышение коррозионной стойкости конструкций и сооружений, а также улучшение их защиты от проникновения влаги.

Следует отметить, что применение композиции не ограничивается пропиткой бетонных поверхностей. Для специалиста ясно, что она может использоваться также для пропитки подобных поверхностей, например кирпичной кладки, песчано-цементных покрытий полов и крыш и т.п.