Сырьевая смесь для изготовления огнезащитного покрытия
Владельцы патента RU 2385851:
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 гипса без снижения прочности. Сырьевая смесь для изготовления огнезащитного покрытия включает, мас.%: гипс 14,6-21,7, вспученный вермикулит 33,4-50; отходы пиления вулканического туфа 22,5-33,3; негашеная известь 7,83-11,5; смола древесная омыленная 0,07-0,1. 3 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и предназначено для огнезащиты стальных, железобетонных и армоцементных конструкций в гражданском, промышленном и сельском строительстве.
Известны огнезащитные составы на портландцементе, гипсе, жидком стекле, глиноземистом цементе с различными добавками [1, 2, 3]. В качестве пористых заполнителей используются вспученный вермикулит и перлит.
Наиболее близкими являются сырьевые смеси для изготовления огнезащитных покрытий с использованием гипса, вспученного перлита и гранулированной минеральной ваты [4], имеющие следующий состав, мас.%:
| гипс | 59-85 |
| вспученный перлит | 12,5-25 |
| гранулированная минеральная вата | 2,6-16. |
Недостатками этих составов являются высокий расход гипса, относительно высокий коэффициент теплопроводности и низкая трещиностойкость покрытия при высоких температурах во время пожара.
Одним из материалов, являющихся эффективной заменой части гипса 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°С, пористостью, кроме того, пылевидные фракции туфового песка являются активной гидравлической добавкой, снижающей расход вяжущего.
Задачами, поставленными изобретением, являются уменьшение удельного расхода гипса без снижения прочности, уменьшение теплопроводности огнезащитного бетона и раствора, повышение трещиностойкости покрытия и расширение сырьевой базы.
Задачи решаются за счет использования в огнезащитной сырьевой смеси гипса, вспученного вермикулита, отходов пиления вулканического туфа, негашеной извести и смолы древесной омыленной (СДО).
Гипс полуводный марки Г-5, нормально твердеющий, среднего помола соответствовал требованиям ГОСТ 125-79.
Известь воздушная кальциевая порошкообразная Угловского известкового комбината соответствовала требованиям ГОСТ 9179-77.
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 | ||||||||
| SiО2 | Al2O3 | Fe2О3 | СаО | MgO | TiO | Na2О+К2О | SО3 | 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 гипса и извести, затем - туфового песка и вспученного вермикулита или предварительно перемешанную всухую смесь 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.
Для исследования огнезащитной эффективности предлагаемых огнезащитных составов формовались армоцементные плиты с огнезащитным слоем. Армоцементный слой формовали на стандартной виброплощадке, фиксацию мелкоячеистой сетки и стержневой арматуры выполняют известными способами. Огнезащитный слой формуют литьевым способом и осуществляют естественную сушку в воздушно-сухих условиях. Огнезащитное покрытие также наносят на металлические, железобетонные и армоцементные конструкции в условиях строительной площадки вручную или механизированно с использованием штукатурных агрегатов отечественного или зарубежного производства.
Испытания на огнестойкость проводили на образцах размерами 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 8-10%. 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.
| Таблица 3 | |||||||||||
| Армоцементный слой толщиной, мм | Огнезащитный слои толщиной, мм | Соотношение компонентов в смеси, мас.% | Средняя плотность ρ, кг/м3 | Предел прочности, МПа | Предел огнестойкости плит, мин | ||||||
| гипс | вермикулит | туфовый песок | известь | СДО | по несущей способности (R) | по теплоизолирующей способности (Е) | |||||
| при сжатии | при изгибе | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Армоцементные плиты с огнезащитным слоем на основе контрольных составов, близких к составам прототипа | |||||||||||
| 20 | 15 | 66,6 | 33,4 | - | - | - | 730 | 1,6 | 1,1 | 42 | 47 |
| 20 | 15 | 50 | 50 | - | - | - | 540 | 0,9 | 0,6 | 62 | 65 |
| 20 | 20 | 50 | 50 | - | - | - | 540 | 0,9 | 0,6 | 200 | 80 |
| 20 | 25 | 50 | 50 | - | - | - | 540 | 0,9 | 0,6 | 240 | 97 |
| Армоцементные плиты с огнезащитным слоем на основе разработанных составов | |||||||||||
| 20 | 15 | 21,7 | 33,4 | 33,3 | 11,5 | 0,1 | 720 | 1,65 | 1,1 | 48 | 50 |
| 20 | 15 | 14,6 | 50 | 22,5 | 7,83 | 0,07 | 540 | 0,85 | 0,6 | 68 | 70 |
| 20 | 20 | 14,6 | 50 | 22,5 | 7,83 | 0,07 | 540 | 0,85 | 0,6 | 220 | 87 |
| 20 | 25 | 14,6 | 50 | 22,5 | 7,83 | 0,07 | 540 | 0,85 | 0,6 | 260 | 107 |
Из таблицы 3 видно, что при меньшем расходе гипса и при примерно одинаковой плотности и прочности на сжатие и изгиб 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 540 кг/м3. Использование негашеной извести в качестве возбудителя скрытой гидравлической активности туфового песка позволяет уменьшить расход гипса в 2 и более раза без снижения прочности огнезащитного раствора. Кроме того, замедляются сроки схватывания, и повышается коэффициент размягчения гипсовых бетонов и растворов.
Источники информации
1. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н. Огнезащита строительных конструкций: современные средства и методы оптимального проектирования // Строительные материалы. 2002. №6. С.2-5.
2. Авторское свидетельство СССР №275342. МПК Е04В 1/94. Состав для покрытия металлических элементов / Щипанов А.И., Лабозин П.Г. // БИ №22, 03.07.1970.
3. Руководство по составам и применению теплоизоляционных и огнестойких перлитовых штукатурок. М.: Стройиздат, 1975. - 15 с.
4. Руководство по выполнению огнезащитных и теплоизоляционных штукатурок механизированным способом. М.: Стройиздат, 1977. - 46 с.
Сырьевая смесь для изготовления огнезащитного покрытия, включающая гипс и пористые заполнители, 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 и смолу древесную омыленную при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| гипс | 14,6-21,7 |
| вспученный вермикулит | 33,4-50 |
| отходы пиления вулканического туфа | 22,5-33,3 |
| негашеная известь | 7,83-11,5 |
| смола древесная омыленная | 0,07-0,1 |
