Клейова мастика

Изобретение относится к получению клеящей мастики на основе жидкого стекла, применяемой в строительной технике для приклеивания отделочных материалов: линолеума на синтетической основе, керамической плитки и паркета к бетонным, цементно-песчаным и другим поверхностям. Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату к предлагаемой мастике является минеральный клей для соединения строительных конструкций, содержащий жидкое стекло, силикатный порошок, морской песок и отвердитель - цемент. Однако известный клей не обладает достаточной прочностью склеивания(прочность на отрыв при испытании склеенных образцов составила 0,2 - 2.5 МПа в зависимости от типа склеиваемого материала) и высокой жизнеспособностью (начало схватывания 25 - 30 мин. после смешивания компонентов, конец через 1 ч.). Применяемый в клее отвердитель - цемент очень быстро взаимодействует с силикатами натрия или калия, составляющих основу жидкого стекла, с образованием водонерастворимых силикатов кальция и геля Si(OH)4, что ведет к потере жизнеспособности, а также к снижению прочности клеевого шва за счет развития в нем значительных внутренних напряжений. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать состав клеящей мастики для соединения строительных изделий путем замены отвердителя - цемента на отвердитель - обожженную каолинитовую глину, снижающую скорость отвердения, и изменения при этом соотношения компонентов мастики, что приводит к повышению прочностных характеристик и жизнеспособности. Поставленная задача достигается тем, что клеящая мастика, включающая жидкое стекло, силикатный наполнитель, отвердитель, содержит в качестве отвердителя обожженную при температуре 800 - 900°С каолинитовую глину и дополнительную глину, высушенную при 100°С при следующем соотношении компонентов, мас%: Используемое жидкое стекло является эффективным связующим в клеящей мастике и способствует получению прочного клеевого соединения за счет образования стекловидной фазы в воздушно-сухом состоянии, основу которой составляют химически активные силикаты натрия или калия. Применение силикатного наполнителя в составе мастики обуславливается ее свойством увеличивать механическую прочность и адгезию жидкостекольной композиции. Наличие в составе мастики глины придает суспензии устойчивость к седиментации, оптимальную вязкость композиции и уплотнение клеевого соединения, что также повышает прочностные характеристики мастики. Использование в составе клеящей мастики в качестве отвердителя каолинитовой глины, обожженной при 800 - 900°С, позволяет повысить жизнеспособность мастики за счет очень медленного химического взаимодействия отвердителя с жидким стеклом без доступа воздуха непосредственно в массе и повысить прочность клеевого соединения за счет плавного протекания структурирующих процессов в тонком слое. Обжиг каолинитовой глины в интервале температур 800 - 900°С приводит к получению в ней смеси метастабильной формы каолинита и глинозема -g-АІ 2О3, которые характеризуются химической активностью и при соответствующем физико-химическом воздействии переходят в стабильное состояние. В данном случае, при взаимодействии водных щелочных силикатов различного состава и обожженной каолинитовой глины образуются устойчивые формы, алюмосиликатов, алюминатов щелочных металлов и гель кремнекислоты Si(OH)4, которые придают клеевому соединению устойчивую структуру и водостойкость. Это повышает жизнеспособность мастики за счет очень медленного химического взаимодействия отвердителя с жидким стеклом в герметично закрытой таре. Кроме того, наличие в каолинитовой глине оксидов АІ 2О3 и SIO2 позволяет избежать быстрого развития внутренних напряжений, что также приводит к повышению прочности. Уменьшение температуры обжига каолинитовой глины приводит к тому, что химически активной метастабильной формы каолинита и -g-АІ 2О3 в глине образуется недостаточно, и, как следствие, слабое химическое взаимодействие обожженной глины с жидким стеклом, в результате чего наблюдается резкое снижение прочности клеевого соединения и водостойкости мастики при одновременном сохранении ее высокой жизнеспособности. Увеличение температуры обжига каолинитовой глины приводит к тому, что в ней при этих температурах протекают необратимые процессы разложения метакаолинита и образование химически инертной и устойчивой муллитовой фазы. Это является причиной резкого снижения прочности клеевого соединения и водостойкости мастики. Повышенное содержание кремнеземсодержащего наполнителя выше 69,2 мас.%, глины выше 9,3 мас.%, обожженной каоли-нитовой глины выше 4,0 мас.% в составе мастики приводит к резкому снижению прочности клеевого соединения и жизнеспособности композиции. Это обусловлено избытком отвердителя и заполнителей в составе, в результате чего резко повышается вязкость системы и ухудшаются технологические (текучесть, укрывистость и др.) свойства мастики. Уменьшение содержания кремнеземсодержащего наполнителя ниже 50,1 мас.%, глины ниже 4,7 мас.% и обожженной каолинитовой глины ниже 2,0 мас.% приводит к недостатку в составе мастики отвердителя, при этом снижается наполненность композиции и начинают протекать седиментаци-онные процессы, происходит расслоение мастики, и, как следствие, нарушение однородности и стабильности свойств состава. Заявляемые интервалы содержания компонентов клеящей мастики и температуры обжига каолинитовой глины выбраны из условий, обеспечивающих повышение жизнеспособности и предела прочности при равномерном отрыве. Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице 1, для подтвер-ждения оптимальности заявляемого соотношения компонентов. В качестве жидкого стекла могут быть применены натриевое жидкое стекло (ГОСТ 13078-81)с силикатным модулем 2,8, плотностью 1350 - 1400 кг/м3 или калиевое жидкое стекло (ОСТ 21-3-80) с силикатным модулем 2,6, плотностью 1350 - 1400 кг/м3. Используемый в клеящей мастике кремнеземсодержащий наполнитель может быть кварц молотый пылевидный (ГОСТ 9077-82). В составе мастики используют глину по ГОСТ 3226-77 как стабилизатор суспензии. Глину предварительно высушивают при температуре 150°С в течение 12 часов, затем подвергают помолу. Отвердитель - Часовярская каолинито-вая глина, в химический состав которой (до обжига) входят (мас.%): 50 - 69 SIO2; 19-25 AI 2O3 ≤ 2,0 Fе2О3≤ 1,3 СаО; 5 - 10 примеси + ппп. Каолинитовую глину также высушивают в течение 12 часов, затем подвергают помолу и термической обработке в муфельной печи с выдержкой при температуре 800 -900°С в течение 2 часов. Клеящую мастику готовят следующим образом. Натриевое жидкое загружают в смеситель, затем добавляют молотый пылевидный кварц, глину и обожженную каолинитовую глину. После этого полученную массу перемешивают 10 мин. до получения текучей однородной массы, которую выгружают в закрытую тару для избежания протекания структурирующих процессов в мастике. В таблице 2 представлены данные по прочности составов клеящей мастики при склеивании бетона, метлахской плитки и линолеума на синтетической основе к бетонному основанию. Физико-химические свойства составов клеящей мастики представлены в таблице 3. Предел прочности на отрыв (адгезионную прочность) определяют по методике, разработанной НПО "ВНИИстройполимери). Для испытаний берут образцы размером 50 x 30 x 20 мм, вырезанные из линолеума, бетона, плитки и дерева. На предварительно отгрунтованные жидким стеклом (S =1100 кг/м ) и высушенное на воздухе в течение 2 часов бетонное основание наносят тонкий слой испытуемой мастики (0,5 - 1 мм). После этого склеивают приготовленные образцы и выдерживают их при 18 - 25°С в течение 24 часов. Испытание проводят на разрывной машине РМ 50, посредством которой производят равномерный отрыв приклеенных бетона, плитки, дерева и линолеума от бетонного основания при скорости движения захвата 1025 мм/мин. Для определения водостойкости формируем кубики из мастики в количестве 6 штук размером 50 х 50 х 50 см, высушиваем их на воздухе при t = 18 - 25°С в течение 24 часов. После этого 3 кубика испытываем на прочность при сжатии на разрывной машине РМ 50, полученные результаты фиксируем. Оставшиеся 3 кубика кипятят в воде в течение 2-х часов и снова высушивают в воздухе при t = 18 - 25°С в течение 24 часов и затем определяем предел прочности при сжатии. На основании полученных данных определяем коэффициент к, характеризующий водостойкость мастики. где R2 - предел прочности при сжатии после испытания образца при 2-х часовом кипячении (кгс/см2); R1 - предел прочности образца после сушки на воздухе в течение 24 часов (кгс/см2). Жизнеспособность мастики определяют временем, в течение которого основные технологические характеристики мастики остаются без изменения (вязкость, текучесть). Как видно из данных, приведенных в таблице 2,3, предлагаемая клеящая мастика превосходит по эксплуатационным и технологическим характеристикам соответствующие показатели известного состава. Жизнеспособность увеличивается β 5040 -6480 раз, прочность клеевого соединения в 1,7-3,4 раза. Заявляемая мастика прошла экспериментальные испытания в НПП "АКТЕС". Испытания были проведены на предел прочности, водостойкость, жизнеспособность, плотность, данные приведены в табл. 2,3. Заявляемая мастика нетоксична, не взрывоопасна, негорюча. Жизнеспособность мастики не менее 6 месяцев (в герметично закрытой таре), температура хранения -20 - +40°С.