Сырьевая смесь для огнезащитного покрытия
Владельцы патента RU 2245867:
Общество с ограниченой ответственностью "Партнеры НИИЖБ" (RU)
Настоящее изобретение может найти применение для огнезащиты бетонных, железобетонных, армоцементных и стальных конструкций в строительстве. Технический результат - упрощение технологии устройства покрытия за счет увеличения срока жизнедеятельности, подвижности, стойкости против расслоения, повышение адгезионной прочности покрытия к поверхности конструкции при повышении прочности и улучшении огнезащитных свойств. Сырьевая смесь для огнезащитного покрытия, включающая гидравлическое вяжущее, вспученный вермикулит, вспученный перлитовый песок, в качестве гидравлического вяжущего содержит вяжущее низкой водопотребности-ВНВ, содержащее, мас.%: клинкерный цемент 20-90; молотый перлит 10-80 и химическую добавку, содержащую водопонижающий компонент, 0,5-3,5% от клинкерного цемента или ВНВ и портландцемент в количестве 10-90%, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%: указанное гидравлическое вяжущее 70-90, вспученный перлитовый песок 5-15, вспученный вермикулит 5-15. Сырьевая смесь может содержать микрокремнезем в количестве 3-20% массы гидравлического вяжущего или жидкое стекло в количестве 1-5% от массы гидравлического вяжущего, или добавку С-3 в количестве 0,2-1,0% от массы гидравлического вяжущего. Сырьевая смесь содержит воду затворения до водотвердого отношения 0,5-1,0. Сырьевая смесь содержит вспученный перлитовый песок фракции 0,16-1,25 мм, а вспученный вермикулит фракции 0,6-5,0 мм. 6 з.п. ф-лы, 6 табл.
Изобретение относится к области производства строительных материалов и предназначено для огнезащиты бетонных, железобетонных, армоцементных и стальных конструкций в строительстве.
Известна огнезащитная сырьевая смесь, содержащая, мас.%: жидкое стекло 14-82; вспученный вермикулит 4-24; минеральнаю вату 4-8; антипирен нефелиновый и вермикулит необоженный остальное /1/.
Недостатками этой смеси являются низкая атмосферостойкость покрытия, высокая стоимость вяжущего и ограниченное его применение из-за короткой жизнедеятельности.
Наиболее близкой к предлагаемой является сырьевая смесь для огнезащитного покрытия, включающая гидравлическое вяжущее, вспученный вермикулит, вспученный перлит /2/.
Недостатками известной смеси является невысокая технологичность нанесения ее на поверхность конструкции из-за малой подвижности и расслаиваемости, недостаточная адгезионная прочность покрытия к поверхности конструкции, огнестойкость и прочность на сжатие из-за невысокой плотности покрытия.
Техническая задача заключается в упрощении технологии усройства покрытия за счет увеличения срока жизнедеятельности, подвижности, стойкости против расслоения, повышение адгезионной прочности покрытия к поверхности конструкции при повышении прочности и улучшении огнезащитных свойств.
Поставленная задача решается таким образом что сырьевая смесь для огнезащитного покрытия, включающая гидравлическое вяжущее, вспученный вермикулит, вспученный перлитовый песок, в качестве гидравлического вяжущего содержит вяжущее низкой водопотребности-ВНВ, содержащее, мас.%: клинкерный цемент 20-90; молотый перлит 10-80 и химическую добавку, содержащую водопонижающий компонент, 0,5-3,5% от клинкерного цемента или ВНВ и портландцемент в количестве 10-90%, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
указанное гидравлическое вяжущее 70-90
вспученный перлитовый песок 5-15
вспученный вермикулит 5-15
Сырьевая смесь может содержать микрокремнезем в количестве 3-20% массы гидравлического вяжущего, или жидкое стекло в количестве 1-5% от массы гидравлического вяжущего, или добавку С-3 в количестве 0,2-1,0% от массы гидравлического вяжущего. Сырьевая смесь содержит воду затворения до водотвердого отношения 0,5-1,0. Сырьевая смесь содержит вспученный перлитовый песок фракции 0,16-1,25 мм, а вспученный вермикулит фракции 0,6-5,0 мм
Вяжущее низкой водопотребности (ВНВ), или механоактивированное вяжущее, представляет собой продукт совместного измельчения клинкерного цемента), минеральной добавки (перлит) и сухого (порошкообразного) химического модификатора, содержащего водопонижающий компонент, на основе нафталинсульфонатов (например, суперпластификатора С-3). При содержании в ВНВ клинкерного цемента в диапазоне от 20 до 90% варьируется активность (прочность вяжущего в возрасте 28 сут) и темпы твердения в диапазоне, соответствующем необходимой прочности получаемого огнезащитного покрытия (активность вяжущего от 20 до 80 МПа и более, соответственно прочность покрытия от 0,5 МПа до 20-25 МПа). Преимущества применения ВНВ - возможность варьирования в широких пределах прочностных свойств, возможность получения вяжущих с высокой прочностью, повышение стойкости растворных смесей против расслоения, повышение адгезионной прочности.
Выбранные соотношения вяжущего и огнезащитных наполнителей обеспечивают оптимальную огнестойкость класса и компенсационную усадку. При этом содержание вспученного перлитового песка в смеси позволяет значительно при снижении плотности бетонной смеси повысить огнестойкость.
Введение добавок микрокремнезема обеспечивает повышение плотности покрытия, а содержание жидкого стекла при затворении смеси водой стабилизирует огнезащитные свойства покрытия при очень небольшом его расходе и тем самым способствует относительно невысокой себестоимости покрытия. Добавление в вяжущее портландцемента обеспечивает снижение себестоимости и упрощение устройства покрытия из-за увеличения жизнедеятельности раствора. Подобранные фракции перлитового песка и вермикулита обеспечивают оптимальные характеристики покрытия. Техническим результатом предлагаемого продукта является получение из него огнезащитного покрытия повышенной адгезионной прочности, прочности на сжатие, повышенной технологичности его устройства за счет снижения трудоемкости нанесения смеси и ее жизнеспособности, а также повышенной долговечности.
Для приготовления смеси используют следующие материалы:
Портландцемент марки 500 (ГОСТ 10178-85), молотый перлит с удельной поверхностью 6000-12000 см2/г и сухой модификатор С-3 (ТУ 6-36-0204229-62590). Микрокремнезем тонкодисперсный с Syд. дo 250 тыc.cм2/г.
Жидкое стекло товарное(ГОСТ 13075-81).
Вспученный перлит (ГОСТ 10832-91) получают путём измельчения и обжига перлита, обсидана и других вулканических горных пород стекловидного строения, содержащих небольшое количество гидратной воды (3-5%).
Насыпная плотность перлитового песка колеблется от 75 до 100 кг/куб.м. Теплопроводность при температуре 25°С составляет 0.046-0.08 Вт/мК.
Вспученный вермикулит. ГОСТ (12865-67). Теплопроводность при температуре 100°С равна 0,048-0,1 Вт/мК. Плотность вспученного вермикулита при крупности зёрен 0,6-5,0 мм составляет 150-200 кг/м3. Работы по нанесению состава следует производить при температуре наружного воздуха от +7°С до +30°С и при отсутствии сильного ветра, сквозняков и атмосферных осадков смесь следует затворить водой до водотвердого отношения 0,5-1,0 и наносить на предварительно очищенную и увлажненную бетонную поверхность методом мокрого торкретирования с использованием соответствующих штукатурных агрегатов. При использовании установок, осуществляющих совместную подачу и одновременное перемешивание сухой смеси и воды, скорость подачи регулируется до получения на выходе смеси необходимой консистенции. При раздельном приготовлении растворной смеси с ее последующей загрузкой в расходный бункер штукатурного агрегата перемешивание сухой смеси с водой следует осуществлять в бетоно- или растворосмесителях принудительного действия. Для улучшения сцепления с покрытием толщиной 3-5 см на обрабатываемую поверхность “пристреливается” металлическая или пластиковая штукатурная сетка.
Время “схватывания” смеси после нанесения - 4-6 ч. Во избежание образования местных усадочных трещин и ухудшения сцепления с основанием свежеуложенное покрытие в течение 2-3 сут следует предохранять от сквозняков, воздействия прямых солнечных лучей и влагопотерь за счет использования паронепроницаемых покрытий или увлажняемых влагоемких материалов. Температура твердения покрытия в возрасте до 28 сут после нанесения не должна быть ниже + 7°С.
Огнезащитное покрытие предназначено для повышения предела огнестойкости бетонных строительных конструкций до 2-3 часов и более в зависимости от толщины защитного слоя. Смесь не содержит вредных органических или минеральных примесей, выделение которых в процессе транспортировки, переработки, применения и эксплуатации, в том числе в условиях длительных высокотемпературных воздействий, способно оказать вредное воздействие на человеческий организм и окружающую среду. Огнезащитное покрытие сохраняет длительные эксплуатационные свойства при динамических воздействиях в пределах эксплуатационных нагрузок обрабатываемых конструкций.
Затвердевшее огнезащитное покрытие обладает следующими характеристиками:
- плотность затвердевшего раствора в сухом состоянии 800-850 кг/м3,
- прочность при сжатии более 7,5 МПа,
- прочность сцепления с бетонным основанием более 0,25 МПа
- коэффициент теплопроводности при 20°С
сухой материал 0,18-0,20 Вт/м°С
материал с влажностью 8% 0,25-0,28 Вт/м°С
- газопроницаемость 0,08-0,12 мг/м час Па
- удельная теплоемкость 0,90-1,10 кдж/кг°С
- температура плавления более 1300°С
- дымообразование отсутствует
- гарантийный срок эксплуатации 5 лет
- прогнозируемый срок службы до 30 лет
- цвет покрытия серый
Примеры составов вяжущего, смеси и физико-механических свойств покрытия приведены в таблицах 1,2,3,4,5,6.
Рациональный выбор компонентов и состав сухой смеси обеспечивают высокие теплозащитные свойства, позволяющие длительное предохранение бетонных строительных конструкций от воздействия теплового излучения и открытого пламени, стойкость против растрескивания и сохранение сцепления с обрабатываемой поверхностью.
Источники информации
1. Патент РФ №2038977 oпубл. 1995.07.09.
2. Патент СN № 1384153, опубл. 11.12.2002.
| Таблица 1 | ||||||||
| №№ п/п | Вид гидравлического вяжущего | Состав ВНВ, мас.% | Sуд см2/г | Вид и дозировка добавки* | НГ,% | Сроки схватывания, ч-мин | ||
| ПЦ500 | Перлит | начало | конец | |||||
| 1. | ВНВ-85 | 85 | 15 | 6731 | С-3(1,5%) | 27,0 | 2-05 | 5-45 |
| 2. | ВНВ-50 | 50 | 50 | 10474 | С-3(1,5%) | 54,0 | 6-45 | >7-00 |
| 3. | ВНВ-20 | 20 | 80 | 14870 | С-3(2,0%) | 76,3 | >7 | - |
* от массы ВНВ
| Таблица 2. | |||||||
| №№ п/п | Вид гидравлического вяжущего | Состав гидравлического вяжущего, мас.% | Sуд., см2/г | НГ, % | Сроки схватывания, ч-мин | ||
| ВНВ | ПЦ500 | начало | конец | ||||
| 1. | Смесь ВНВ-85 + ПЦ 500 | 50 | 50 | 4880 | 25,5 | 2-55 | 5-40 |
| 2. | Смесь ВНВ-85 + ПЦ 500 | 10 | 90 | 3940 | 24,2 | 3-10 | 5-30 |
| 3. | ПЦ500 | - | 100 | 3410 | 23,8 | 3-40 | 5-25 |
| Таблица 3. | |||||||
| №№ П/П | Вид гидравлического вяжущего | В/Вяж | РК, мм | Плотность, кг/м3 | Прочность при сжатии, МПа, в возрасте, сут | ||
| 1 | 3 | 28 | |||||
| 1. | ВНВ-85 | 0,34 | 115 | 2153 | 34,0 | 59,4 | 84,4 |
| 2. | ВНВ-50 | 0,5 | 106 | 2026 | 6,3 | 17,3 | 43,8 |
| 3. | ВНВ-20 | 0,73 | 110 | 1935 | 1,1 | 3,9 | 26,0 |
| Таблица 4. | |||||||
| №№ пУп | Вид гидравлического вяжущего | В/Вяж | РК, мм | Плотность, кг/м3 | Прочность при сжатии, МПа, в возрасте, сут | ||
| 1 | 3 | 28 | |||||
| 1. | Смесь ВНВ-85 (50%)+ПЦ 500 (50%) | 0.37 | 113 | 2155 | 23,8 | 41,8 | 67,0 |
| 2. | Смесь ВНВ-85 (10%)+ПЦ500 (90%) | 0,41 | 110 | 2164 | 12,9 | 25,0 | 58,1 |
| 3. | ПЦ500 | 0,42 | 111 | 2161 | 8,5 | 25,7 | 52,4 |
| Таблица 5. | |||||||||||
| № № п/п | Вид гидравличес кого вяжущего | Состав смеси, мас.% | Вид и дозировка добавки* | В/Тв | Плотность раствора в сухом состоянии, кг/м3 | Прочность при сжатии, МПа, в возрасте, сут | |||||
| Вяжу щее | Микр окре мнезе м | Перл ит | Верм икул ит | 1 | 3 | 28 | |||||
| 1 | ВНВ-85 | 83,6 | 0 | 5,3 | 11,1 | - | 0,67 | 740 | 1,4 | 3,9 | 7,5 |
| 2 | ВНВ-85 | 76,1 | 7,6 | 5,2 | 11,1 | - | 0,75 | 765 | 2,7 | 5,9 | 12,4 |
| 3 | ВНВ-85 | 78,8 | 7,9 | 4,3 | 9,0 | - | 0,52 | 985 | 5,3 | 13,0 | 22,5 |
| 4 | ВНВ-85 | 69,4 | 6,9 | 13,7 | 10,0 | - | 0,76 | 630 | 0,9 | 1,9 | 6,6 |
| 5 | ВНВ-85 | 74,1 | 7,4 | 7,4 | 11,1 | Жидкое стекло | 0,64 | 780 | 3,1 | 4,6 | 10,3 |
| 6 | ПЦ500 (90%) ВНВ-85 (10%) | 74,0 | 7,3 | 8,0 | 10,7 | с-з (1%) | 0,62 | 822 | 3,0 | 6,5 | 12,8 |
| * - % массы гидравлического вяжущего |
| Таблица 6. | ||||||
| №№ П/П | Вид гидравли ческого вяжущего | Прочность сцепления, МПа, в возрасте 28 сут | Коэффициент теплопроводности λ Вт/м °С | Температура при 3-часовом огневом воздействии, °С | ||
| В сухом состоянии | С влажностью 8% | Под покрытием | На арматуре | |||
| Нормативное значение 500°С | Нормативное значение 300°С | |||||
| 1 | ВНВ-85 | 0,35 | 0,16 | 0,24 | 91 | 50 |
| 2 | ВНВ-85 | 0,46 | 0,17 | 0,23 | 95 | 51 |
| 3 | ВНВ-85 | 0,62 | 0,25 | 0,30 | 105 | 58 |
| 4 | ВНВ-85 | 0,32 | 0,15 | 0,21 | 88 | 49 |
| 5 | ВНВ-85 | 0,53 | 0,17 | 0,24 | 93 | 48 |
| 6 | ПЦ500 (90%) ВНВ-85 (10%) | 0,48 | 0,18 | 0,26 | 97 | 54 |
| * - % массы гидравлического вяжущего |
1. Сырьевая смесь для огнезащитного покрытия, включающая гидравлическое вяжущее, вспученный вермикулит, вспученный перлитовый песок, отличающаяся тем, что в качестве гидравлического вяжущего она содержит вяжущее низкой водопотребности - ВНВ, содержащее в мас.%: клинкерный цемент - 20-90, перлит - 10-80, химическую добавку, содержащую водопонижающий компонент - 0,5-3,5% от клинкерного цемента, или ВНВ и портландцемент в количестве 10-90% от массы указанного гидравлического вяжущего, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
Указанное гидравлическое вяжущее 70-90
Вспученный перлитовый песок 5-15
Вспученный вермикулит 5-15
2. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит микрокремнезем в количестве 3-20% от массы указанного гидравлического вяжущего.
3. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит жидкое стекло в количестве 1-5% от массы указанного гидравлического вяжущего.
4. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит воду затворения до водотвердого отношения 0,5-1,0.
5. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит добавку С-3 в количестве 0,2-1,0% от массы указанного гидравлического вяжущего.
6. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем, что содержит вспученный перлитовый песок фракции 0,16-1,25 мм.
7. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем, что содержит вспученный вермикулит фракции 0,6-5,0 мм.
