Огнезащитная сырьевая смесь
Владельцы патента RU 2372314:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано промышленными и строительными организациями для огнезащиты строительных конструкций. Технический результат: повышение огнестойкости строительных конструкций за счет уменьшения теплопроводности огнезащитного бетона во время пожара при одновременном уменьшении удельного расхода портландцемента без снижения прочности. Огнезащитная сырьевая смесь включает, мас.%: портландцемент 11,9-35,8; вспученный вермикулит 12,3-16,8; отходы пиления вулканического туфа 5,8-9,1; смола древесная омыленная 0,08-0,13; негашеная известь 0-17,9; строительный гипс 0-0,7; остальное - вода. 3 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано промышленными и строительными организациями для огнезащиты бетонных, железобетонных и металлических конструкций.
Известны огнезащитные составы на портландцементе, гипсе, жидком стекле, глиноземистом цементе с различными добавками [1, 2, 3, 4]. В качестве пористых заполнителей используются вспученный вермикулит и перлит.
Наиболее близкими являются сырьевые смеси для изготовления огнезащитных покрытий с использованием портландцемента, вспученного вермикулита и керамзита [5], имеющие следующий состав, мас.%:
| портландцемент | 45-59 |
| вспученный вермикулит | 20-40 |
| керамзит | 15-20 |
Недостатками этих составов являются высокий расход портландцемента, относительно высокий коэффициент теплопроводности при высоких температурах во время пожара.
Одним из материалов, являющихся эффективной заменой части портландцемента и заполнителя для огнезащитных составов, может быть туфовый песок - отходы пиления вулканического туфа. Целесообразность использования отходов пиления вулканического туфа в качестве заполнителя теплоогнезащитного раствора и бетона обусловлена высокой огнеупорностью 1200-1280°C, пористостью, кроме того, пылевидные фракции туфового песка являются активной гидравлической добавкой, снижающей расход цемента. Кроме того, известно, что относительная линейная деформация цементного камня с добавкой тонкомолотого пепла в соотношении 60:40 при нагревании до 800-900°C снижается почти в два раза, уменьшается также температурный коэффициент расширения цементного камня на 50%.
Целью изобретения является уменьшение удельного расхода портландцемента без снижения прочности, уменьшение теплопроводности огнезащитного бетона и раствора, расширение сырьевой базы.
Огнезащитная сырьевая смесь содержит портландцемент, вспученный вермикулит, отходы пиления вулканического туфа, негашеную известь, гипс, смолу древесную омыленную (СДО) и воду.
Портландцемент применялся М 500.
Известь воздушная кальциевая порошкообразная Угловского известкового комбината соответствовала требованиям ГОСТ 9179-77.
Гипс полуводный марки Г-5, нормальнотвердеющий, среднего помола соответствовал требованиям ГОСТ 125-79.
Для улучшения реологических характеристик огнезащитной смеси и физико-механических свойств раствора и бетона использовалась поверхностно-активная воздухововлекающая добавка СДО, разработанная ВНИИжелезобетоном и ЦНИИЛХИ (ТУ-81-05-2-78).
Химический состав отходов пиления вулканического туфа представлен в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||||
| Содержание основных компонентов в % от массы | ||||||||
| SiO2 | Аl2O3 | Fe2O3 | СаО | MgO | TiO | Na2O+K2O | SO3 | п.п.п. |
| 73,1 | 13,75 | 1,75 | 1,65 | 1,12 | 0,23 | 3,87 | 0,12 | 2,0 |
Максимальный размер зерен отходов пиления вулканического туфа составлял 2,5 мм.
Вспученный вермикулит - Ковдорского месторождения с наибольшей крупностью зерен 5 мм и насыпной плотностью 140 кг/м3.
Гранулометрические составы вермикулита и туфового песка приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||
| Гранулометрический состав заполнителей | ||||||
| Наименование материала | Частные остатки на ситах, % | Прошло сквозь сито 0,14 | ||||
| 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | ||
| Вермикулит | 26,0 | 21,3 | 30,6 | 14,4 | 5,1 | 2,6 |
| Туфовый песок | - | 15 | 18 | 21 | 11 | 35 |
Воздушную комовую известь предварительно дробят в щековой дробилке, затем тонко измельчают в шаровой мельнице. Отходы пиления вулканического туфа просеивают через сито №2,5 и высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы. Вспученный вермикулит просеивают через сито №5.
Приготовление смеси осуществляют в смесителе принудительного действия, в котором после подачи воды с добавкой СДО последовательно загружают смесь портландцемента, гипса и извести, затем - туфового песка и вспученного вермикулита или предварительно перемешанную всухую смесь портландцемента, гипса, негашеной извести, туфового песка и вспученного вермикулита. Перемешивание всех компонентов продолжают до получения однородной огнезащитной сырьевой смеси. Продолжительность перемешивания смеси составляет 1,5-2 мин.
Исследования по определению огнезащитной эффективности предлагаемых огнезащитных составов проведены в Санкт-Петербургском филиале ФГУ ВНИИПО. Для этого формовались армоцементные плиты с огнезащитным слоем послойно вибропротяжным устройством или на стандартной виброплощадке. Фиксацию мелкоячеистой сетки и стержневой арматуры выполняют известными способами. Огнезащитный слой формуют с одновременным армированием тканой сеткой в верхнем уровне (на границе слоев) из смеси подвижностью 3-5 см по погружению конуса СтройЦНИЛа. Огнезащитное покрытие также наносят на металлические и железобетонные конструкции в условиях строительной площадки с применением мелкоячеистой сетки вручную или механизировано с использованием штукатурных агрегатов отечественного или зарубежного производства.
Испытания на огнестойкость проводили на образцах размерами 625×500 мм на огневой печи и 190×190 мм на электрической печи в горизонтальном положении по температурному режиму «стандартного» пожара, регламентированному ГОСТ 30247.0-94. Предел огнестойкости по несущей способности (R) армоцементных плит оценивали по прогреву тканой сетки в конструктивном слое (на границе слоев) до 300°С. Влажности мелкозернистого бетона армоцементного слоя и огнезащитного состава к моменту испытаний составляли соответственно 3-4% и 10-12%. Во время огневых испытаний двухслойных элементов нарушений их целостности не обнаружено.
Составы огнезащитной сырьевой смеси согласно изобретению и их основные физико-механические свойства, пределы огнестойкости двухслойных армоцементных плит приведены в таблице 3. В таблице 3 приведены также результаты сравнительных испытаний армоцементных плит с огнезащитным слоем на основе контрольных составов, близких к составам прототипа. Это обусловлено тем, что огнезащитные свойства составов прототипов определялись для стальных несущих элементов.
Из таблицы 3 видно, что при меньшем расходе портландцемента и при примерно одинаковой плотности и прочности на сжатие огнезащитных бетонов (растворов) предлагаемые составы обеспечивают более высокие пределы огнестойкости армоцементных плит, что обусловлено пористостью и гидравлической активностью отходов пиления вулканического туфа, а также воздухововлечением СДО. Наиболее высокими огнезащитными свойствами обладают составы со средней плотностью 560-570 кг/м3. Использование негашеной извести и гипса в качестве возбудителя скрытой гидравлической активности туфового песка позволяет уменьшить расход цемента в 2 раза без снижения прочности огнезащитного раствора. Вместе с тем применение добавок приводит к снижению коэффициента размягчения огнезащитного бетона (раствора) с 0,84 до 0,45. Поэтому их можно использовать только в помещениях при относительной влажности не более 60%.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №893944, МПК С04В 15/02. Сырьевая смесь для изготовления огнезащитного покрытия / Комар А.Г., Топчий В.Д. и др. // БИ №48, 30.12.81.
2. Патент РФ №2173309, МПК С04В 41/65. Штукатурный состав для огнезащиты строительных стальных конструкций / Рубинов М.М., Шейнин Е.И., Китайкин В.Д. // БИ 09.10.2001.
3. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н. Огнезащита строительных конструкций: современные средства и методы оптимального проектирования // Строительные материалы. 2002, №6, С.2-5.
4. Авторское свидетельство СССР №275342, МПК Е04В 1/94. Состав для покрытия металлических элементов / Щипанов А.И., Лабозин П.Г. // БИ №22, 03.07.1970.
5. Руководство по выполнению огнезащитных и теплоизоляционных штукатурок механизированным способом. М.: Стройиздат,1977, 46 с.
Огнезащитная сырьевая смесь для изготовления огнезащитного бетона или раствора, включающая портландцемент, пористые заполнители, воду и добавки, отличающаяся тем, что она содержит в качестве заполнителей вспученный вермикулит и отходы пиления вулканического туфа, являющиеся одновременно и активной минеральной добавкой, а в качестве добавок - негашеную известь, строительный гипс и смолу древесную омыленную при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| портландцемент | 11,9-35,8 |
| вспученный вермикулит | 12,3-16,8 |
| отходы пиления вулканического туфа | 5,8-9,1 |
| смола древесная омыленная | 0,08-0,13 |
| негашеная известь | 0-17,9 |
| строительный гипс | 0-0,7 |
| вода | остальное |
