Способ получения теплоизоляционного огнестойкого материала
Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для производства огнестойких панелей, перегородок, потолков, дверей и других конструктивных элементов, используемых при строительстве гражданских и промышленных зданий, в которых требуется обеспечение пожаробезопасности и безопасности жизнедеятельности человека. Технический результат заключается в повышении прочности теплоизоляционного огнестойкого материала, упрощении аппаратурного оформления процесса и снижении его энергоемкости. Способ изготовления теплоизоляционного огнестойкого материала, включающий перемешивание магнезиального вяжущего, наполнителя и водного раствора хлорида магния, причем к магнезиальному вяжущему в качестве наполнителя добавляют вспученный вермикулит и, возможно, органический и/или минеральный наполнитель и осуществляют перемешивания для приготовления однородной смеси сухих компонентов, с последующим перемешиванием с водным раствором хлорида магния и, возможно, пластификатором, формованием изделий, сушкой и финишной обрезкой при следующем соотношении компонентов, % мас.: магнезиальное вяжущее 20-40, вспученный вермикулит 1,5-15, водный раствор хлорида магния с плотностью 1,1-1,3 г/см3 45-70, органический наполнитель 0-18, минеральный наполнитель 0-6, пластификатор 0-0,5. 7 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для производства огнестойких панелей, перегородок, потолков, дверей и других конструктивных элементов, используемых при строительстве гражданских и промышленных зданий, в которых требуется обеспечение пожаробезопасности и безопасности жизнедеятельности человека.
Известна пресс-композиция для изготовления теплоизоляционных огнестойких строительных плит [Авторское свидетельство СССР 1616873], содержащая магнезиальное вяжущее и органический наполнитель в виде измельченных отходов кожевенной промышленности длиной частиц от 15 до 115 мм, толщиной от 0,6 до 0,4 мм и шириной от 0,8 до 4,2 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: магнезиальное вяжущее 68-72; измельченные отходы кожевенной промышленности 28-32. Плиты, получаемые данным способом имеют достаточно высокий предел прочности при изгибе: 11,6-12,9 МПа и низкий коэффициент теплопроводности: 0,14-0,20 ккал/м.ч.град. К недостаткам способа следует отнести достаточно сложное аппаратурное и энергоемкое оформление процесса: смесь прессуют при температуре 158±2°C и давлении 2-4 МПа.
Известен способ изготовления огнестойких строительных плит [Авторское свидетельство 1143725], включающий приготовление смеси из магнезиального вяжущего, древесного наполнителя и водного раствора хлористого магния, прессование ее при температуре 148±2°C и давлении 3,0-4,5 МПа в течение 15-16 мин. Полученные плиты характеризуются высоким пределом прочности при изгибе - 19,6 МПа, но имеют высокое водо-поглощение - 19-21%. Способ также связан с высокими давлением и температурой и является достаточно сложным и энергоемким.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ получения строительных изделий [Патент РФ 2090535], включающий перемешивание каустического магнезита со вспученным перлитом и целлюлозосодержащим заполнителем растительного происхождения, например, опилками, с последующим увлажнением массы раствором хлорида магния и повторное перемешивание. Причем вспученный перлит предварительно опыляют не более 1/2 части потребного количества каустического магнезита путем перемешивания не менее 2 минут, соединяют с оставшимся количеством каустического магнезита и заполнителя, перед увлажнением перемешивают не менее 2 минут и окончательное перемешивание осуществляют не менее 15 мин при следующем соотношении компонентов, мас.%: водный раствор хлорида магния 45-54; каустический магнезит 25-35; заполнитель 5-9; вспученный перлит 11-21. Строительный материал, полученный данным способом имеет следующие характеристики: предел прочности при изгибе 6,4-7,4 МПа, водопоглощение 10,5%.
Задачей настоящего изобретения является повышение прочности теплоизоляционного огнестойкого материала, упрощение аппаратурного оформления процесса и снижение его энергоемкости.
Поставленная задача достигается за счет того, что способ получения теплоизоляционного огнестойкого материала, включающий перемешивание магнезиального вяжущего, наполнителя и водного раствора хлорида магния заключается в том, что для повышения теплоизоляционных и огнестойких свойств к магнезиальному вяжущему добавляют в качестве наполнителя вспученный вермикулит, и, возможно, органический и/или минеральный наполнитель и осуществляют перемешивание для приготовления однородной смеси сухих компонентов, с последующим перемешиванием с водным раствором хлорида магния, и, возможно, пластификатором, формованием изделий, сушкой и финишной обрезкой при следующем соотношении компонентов, % мас.:
| магнезиальное вяжущее | 20-40 |
| вспученный вермикулит | 1,5-15 |
| водный раствор хлорида магния с плотностью 1,1-1,3 г/см3 | 45-70 |
| органический наполнитель | 0-18 |
| минеральный наполнитель | 0-6 |
| пластификатор | 0-0,5 |
Вспученный вермикулит обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, не токсичен, не подвержен гниению и препятствует распространению плесени. Уникальные его технические характеристики - это температуростойкость, огнестойкость, отражающая способность и химическая инертность. Вермикулит является экологически чистым и биологически стойким продуктом. При повышенной температуре, возникающей при пожарах, не выделяет никаких газов, что является важным преимуществом по сравнению с другими известными материалами. Указанные свойства вермикулита объясняют его использование в составе теплоизоляционных и огнестойких композиций для изготовления строительных материалов и покрытий [1-3].
Предварительное смешивание сухих компонентов позволяет обеспечить однородность состава и равномерное нанесение магнезиального вяжущего на частицы наполнителя, что, в свою очередь обеспечивает равномерное распределение частиц наполнителя в образующемся цементе и прочное сцепление с ним. Кроме того, равномерное покрытие частиц вспученного вермикулита магнезиальным вяжущим при последующем затворении водным раствором хлорида магния способствует закупориванию пор на поверхности вспученного вермикулита магнезиальным цементом и снижению водопоглощения получаемого изделия. Для достижения однородности смесь сухих компонентов необходимо перемешивать 15-60 минут.
В качестве магнезиального вяжущего может быть использован каустический магнезит, каустический доломит, каустический брусит, а также синтетический оксид магния.
В качестве раствора хлорида магния может быть использован природный раствор бишофита или раствор, приготовленный из шестиводного хлорида магния.
Смесь сухих компонентов может дополнительно содержать органический наполнитель. В качестве органического наполнителя могут быть использованы древесные опилки, древесная мука, шелуха рисовых семян, шелуха хлопковых семян, лузга подсолнечных семян и др. или их смесь.
Раствор хлорида магния является отличной огнестойкой пропиткой для органических наполнителей, а также препятствует развитию в органических наполнителях микроорганизмов [Наназашвили И.Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. Л.: Стройиздат, 1990, 415 с.].
Для сохранения комплекса свойств теплоизоляционного огнестойкого материала необходимо, чтобы содержание органического наполнителя не превышало 35% от массы смеси сухих компонентов.
Смесь сухих компонентов может также дополнительно содержать минеральный наполнитель. В качестве минерального наполнителя может быть использован вспученный перлит и/или компонент, выбранный из группы природных или синтетических соединений кремния, включающей песок, белую сажу, полевой шпат, серпентинит, бентонит, каолин, волластонит или их смесь.
Вспученный перлит повышает характеристики тепло- и звукоизоляции и пожаробезопасности строительных изделий.
Силикаты и кремнеземы различного происхождения используются в магнезиальных цементах как минеральные наполнители и модифицирующие добавки, повышающие прочность, водостойкость и морозостойкость изделий.
Для сохранения комплекса свойств теплоизоляционного огнестойкого материала необходимо, чтобы содержание минерального наполнителя не превышало 10% от массы смеси сухих компонентов.
В качестве пластификатора может быть использован пластификатор на основе полиметиленсульфоната натрия или на сульфированной нафталинформальдегидной основе, или на сульфированной меламинформальдегидной основе, или на полиэтиленгликолевой основе, или на основе поликарбоксилатов. Добавление пластификатора позволяет повысить подвижность и жизнеспособность формовочной массы.
Формование теплоизоляционного огнестойкого материала по предлагаемому способу можно осуществлять литьем, литьем с виброуплотнением, литьем с прикатыванием и т.д. При формовании возможно расположение нижним и верхним слоем стеклосетки и/или нетканого полотна. Формование и отверждение материала проводится при температуре 20-40°C, причем на отверждение в зависимости от температуры требуется 16-24 часа.
Реализация изобретения позволяет исключить из процесса производства энергоемкие стадии нагрева и прессования, а также значительно упростить аппаратурное оформление процесса при сохранении высоких прочностных характеристик материала.
Предлагаемый способ изготовления теплоизоляционного огнестойкого материала иллюстрируется следующими примерами.
В скобках указаны мас.% компонента от общей массы загрузки.
Пример 1
В смеситель сухих компонентов загружают 110,0 мас.ч. (34,2 мас.%) каустического брусита и 32,0 мас.ч. (9,9 мас.%) вспученного вермикулита с насыпной плотностью 0,100 г/см3. Смесь сухих компонентов перемешивают 15-30 минут. В смеситель формовочной массы загружают смесь сухих компонентов и 179,8 мас.ч. (55,9 мас.%) раствора хлорида магния с плотностью 1,24 г/см3. Перемешивают формовочную массу 5-10 минут и осуществляют формование листа на подложке прикатыванием. Сверху и снизу формовочную массу армируют слоем стеклосетки. После отверждения лист снимают с подложки, проводят финишную обрезку до заданных размеров и сушат при температуре не ниже 20°C 28 суток. Полученный образец имеет следующие характеристики: предел прочности при изгибе (в возрасте 28 суток) в сухом состоянии 12,7 МПа, во влажном состоянии 12,7 МПа, плотность 1250 кг/м3, водопоглощение 12,1%.
Пример 2
В смеситель сухих компонентов загружают 110,0 мас.ч. (33,7 мас.%) каустического брусита и 37,0 мас.ч. (11,3 мас.%) вспученного вермикулита с насыпной плотностью 0,075 г/см3. Смесь сухих компонентов перемешивают 15-30 минут. В смеситель формовочной массы загружают смесь сухих компонентов и 179,8 мас.ч. (55,0 мас.%) раствора хлорида магния с плотностью 1,24 г/см. Перемешивают формовочную массу 5-10 минут. Формование осуществляют по примеру 1. Полученный образец имеет следующие характеристики: предел прочности при изгибе (в возрасте 28 суток) в сухом состоянии 11,8 МПа, во влажном состоянии 12,0 МПа, плотность 1200 кг/м3, водопоглощение 12,5%.
Пример 3
В смеситель сухих компонентов загружают 150,0 мас.ч. (30,2 мас.%) каустического магнезита, 8,56 мас.ч. (1,7 масс.%) вспученного вермикулита с насыпной плотностью 0,100 г/см3, 81,25 мас.ч. рисовой лузги (16,3 мас.%) и 7,0 мас.ч (1,4 мас.%) вспученного перлита. Смесь сухих компонентов перемешивают 15-30 минут. В смеситель формовочной массы загружают смесь сухих компонентов и 250,5 мас.ч. (50,4 мас.%) раствора хлорида магния с плотностью 1,24 г/см. Перемешивают формовочную массу 5-10 минут. Формование осуществляют по примеру 1. Полученный образец имеет следующие характеристики: предел прочности при изгибе (в возрасте 28 суток) в сухом состоянии 16,4 МПа, во влажном состоянии 15,0 МПа, плотность 1230 кг/м3, водопоглощение 5,9%.
Пример 4
В смеситель сухих компонентов загружают 150,0 мас.ч. (30,8 мас.%) каустического магнезита, 16,56 мас.ч. (3,4 мас.%) вспученного вермикулита с насыпной плотностью 0,100 г/см3 и 76,05 мас.ч. (15,6 мас.%) рисовой лузги. Смесь сухих компонентов перемешивают 15-30 минут. В смеситель формовочной массы загружают смесь сухих компонентов, 0,3 мас.ч. (0,06 мас.%) (в пересчете на сухое вещество) пластификатора «Линамикс» П 120 (90) в виде водного раствора и 244,1 мас.ч. (50,1 мас.%) раствора хлорида магния с плотностью 1,24 г/см3. Перемешивают формовочную массу 10-15 минут. Формование осуществляют по примеру 1. Полученный образец имеет следующие характеристики: предел прочности при изгибе (в возрасте 28 суток) в сухом состоянии 15,5 МПа, во влажном состоянии 14,0 МПа, плотность 1190 кг/м, водопоглощение 6,5%.
Приведенные примеры показывают, что теплоизоляционный огнестойкий материал, полученный по предлагаемому способу, имеет высокие прочностные характеристики и исключает из процесса производства использование высоких температур и давления.
Приведенные примеры являются иллюстрацией и не ограничивают область заявленного изобретения.
Изобретение позволяет значительно повысить прочностные характеристики теплоизоляционного огнестойкого материала, существенно упростить аппаратурное оформление процесса получения и снизить его энергоемкость.
Теплоизоляционный огнестойкий материал, изготовленный по предлагаемому способу, является экологически чистым, биологически стойким, теплостойким и огнестойким. Может использоваться для облицовки внутреннего пространства зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения.
1. Способ получения теплоизоляционного огнестойкого материала, включающий перемешивание магнезиального вяжущего, наполнителя и водного раствора хлорида магния, отличающийся тем, что для повышения теплоизоляционных и огнестойких свойств к магнезиальному вяжущему добавляют в качестве наполнителя вспученный вермикулит и, возможно, органический и/или минеральный наполнитель и осуществляют перемешивание для приготовления однородной смеси сухих компонентов, с последующим перемешиванием с водным раствором хлорида магния и, возможно, пластификатором, формованием изделий, сушкой и финишной обрезкой при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Магнезиальное вяжущее | 20-40 |
| Вспученный вермикулит | 1,5-15 |
| Раствор хлорида магния с плотностью 1,1-1,3 г/см3 | 45-70 |
| Органический наполнитель | 0-18 |
| Минеральный наполнитель | 0-6 |
| Пластификатор | 0-0,5 |
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что магнезиальное вяжущее выбрано из группы, включающей каустический магнезит, каустический доломит, каустический брусит и синтетический оксид магния.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что органический наполнитель выбран из группы, включающей древесные опилки, древесную муку, шелуху рисовых семян, шелуху хлопковых семян, лузгу подсолнечных семян или их смесь.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что минеральный наполнитель состоит из перлита и/или наполнителя, выбранного из группы природных или синтетических соединений кремния, включающей песок, белую сажу, полевой шпат, серпентинит, бентонит, каолин, волластонит или их смесь.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что пластификатор выбран из группы пластификаторов на основе полиметиленсульфоната натрия или на сульфированной нафталинформальдегидной основе, или на сульфированной меламинформальдегидной основе, или на полиэтиленгликолевой основе, или на основе поликарбоксилатов.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание смеси сухих компонентов проводят в течение 15-60 мин.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формовании строительных плит нижним и верхним слоем укладывают в один и/или два слоя стеклосетку и/или нетканое полотно.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что отверждение материала ведут при температуре 20-40°C в течение 16-24 ч.
