Огнестойкая теплоизоляционная композиция

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для производства материалов для энергетической, строительной, атомной, металлургической и других отраслей для изготовления строительных, огнестойких и огнеупорных изделий и изоляторов. Огнестойкая теплоизоляционная композиция включает магнезиальное вяжущее, наполнитель в виде 5-25 мас. % вспученного вермикулита и 5-25 мас. % перлита. При этом композиция дополнительно содержит 0,5-10 мас. % фиброволокна, 2-4 мас. % корректирующей добавки в виде пластификатора. В качестве магнезиального вяжущего используется 60-70 мас. % сухой смеси на основе каустического доломита марки KD-aR, включающей доломиты, бруситы и/или магнезиты, каолины, бентониты, тальк. Композиция также содержит затворяющую жидкость в виде водного раствора соли магния в соотношении 145-195% от веса сухих компонентов. Техническим результатом является упрощение технологии получения вяжущего, снижение плотности и теплопроводности композиции.

 

Изобретение относится к области производства строительных материалов, может быть использовано для производства материалов для энергетической и строительной отраслей, для изготовления строительных, огнестойких и огнеупорных изделий и изоляторов.

Известна сырьевая смесь из изобретения на способ изготовления строительных материалов на магнезиальном вяжущем (патент 2525390 RU, МПК С04В 40/00 (2006.01), С04В 28/30 (2006.01), оп. 10.08.2014), который включает активацию магнезиального вяжущего, модифицированного заполнителя, пластификатора, пигмента методом механохимической модификации в твердом состоянии в условиях совместного воздействия давления и сдвиговых деформаций. В активированную смесь добавляют водный раствор хлорида магния (водный раствор бишофита) и заполнитель. В качестве магнезиального вяжущего используют каустический магнезит с добавлением электропечного магнезита. В качестве модифицированного заполнителя сырьевая смесь содержит комплексный алюмосиликатный заполнитель, включающий SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, Fe₂O₃, FeO, SO₃ в различных комбинациях и соотношениях, модифицированный в твердом состоянии оксидом или солью переходного металла методом механохимической модификации в условиях совместного воздействия давления и сдвиговых деформаций, а также сырьевая смесь может содержать дополнительно слюду и фибры (натуральные, полимерные, металлические, стеклянные), причем отверждение смеси ведут при температуре 10-90°С в течение 1÷14 ч, а макромолекулярные структуры готовых изделий подвергают диффузионному процессу введения эмульсии масло/вода в присутствии поверхностно-активного вещества.

Недостатком полученной смеси по известному способу является высокая стоимость сырья, применение дополнительного специального оборудования для нескольких этапов: получения модифицированного заполнителя, уплотнения, вибрирования, в связи с чем процесс является трудоемким и энергозатратным. А также, не смотря на повышенную прочность образцов, полученные изделия имеют высокую плотность.

Известна сырьевая смесь из способа приготовления этой смеси для изготовления строительных изделий (RU №2098381 С1, кл. С04В 28/30, С04В 9/00, 04.05.95), Сущность изобретения: способ включает смешение магнезиального вяжущего с заполнителем с последующим затворением солевым раствором бишофита. До затворения смеси раствор бишофита предварительно обрабатывают в магнитном поле напряженностью 160-340 кА/м при скорости течения раствора в магнитном поле 0,6-1,5 м/с. Компоненты вводят в смесь в следующем соотношении, мас. %: магнезиальное вяжущее 40-50, раствор бишофита плотностью 1,17-1,22 г/см³ - 22-33 и заполнитель остальное. Предварительное омагничивание раствора бишофита способствует получению более плотной и мелкозернистой структуры материала изделий, благодаря чему возрастает на 41% прочность изделий на изгиб и более чем в 3 раза повышается их водостойкость. Отмечается также повышение более чем на 30% морозостойкости указанных изделий.

К недостаткам известного технического решения можно отнести применение специальной аппаратуры для обработки бишофита в магнитном поле.

Известно «МАГНЕЗИАЛЬНОЕ ВЯЖУЩЕЕ» (2681746 RU, МПК С04В 9/00 (2006.01, оп. 12.03.2019), содержащее 90-95 мас. % порошка каустического магнезита, полученного или из кристаллического/аморфного магнезита, или из гидромагнезита, или из брусита, или из их смеси, 5-10 мас. % трилона Б в виде сухого порошка и жидкость затворения. При этом в качестве жидкости затворения вводят воду при водотвердом отношении 0,5.

Магнезиальное вяжущее содержит 90-95 мас. % порошка каустического магнезита, полученного или из кристаллического/аморфного магнезита, или из гидромагнезита, или из брусита, или из их смеси, 5-10 мас.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой композиции является теплоизоляционный огнестойкий материал, известный из патента на способ изготовления этого материала (RU 2504529, МПК С04В 40/00. С04В 28/30. оп.20.01.2014), 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

Недостатком данного материала является низкая прочность изделий при их достаточно высокой плотности, а также отсутствие показателей прочности на сжатие и теплопроводности. Также из-за разности минералогического состава данная смесь может быть не стабильной.

Задача настоящего изобретения заключается в создании универсальной теплоизоляционной композиции с уменьшенной плотностью и с низкой теплопроводностью на основе природных негорючих материалов, а именно состава теплоизоляционной смеси на основе вермикулита и магнезиального вяжущего.

Технический результат от применения изобретения заключается в упрощение технологии получения вяжущего, подходящего для производства изоляторов в энергетической отрасли за счет подобранного шихтового состава сухой смеси на основе каустического вяжущего и количественным подбором компонентов.

Это достигается за счет того, что огнестойкая, теплоизоляционная композиция (ОТК), включающая магнезиальное вяжущее, наполнитель - вспученный вермикулит, затворяющую жидкость в виде водного раствора соли магния, отличающаяся тем, что дополнительно содержит фиброволокно, корректирующую добавку в виде пластификатора, наполнитель дополнительно включает перлит, в качестве магнезиального вяжущего используется сухая смесь на основе каустического доломита марки KD-aR, включающая доломиты, бруситы, и/или магнезиты, каолины, бентониты, тальк при следующем соотношении компонентов, мас. %:

60-70% сухой смеси на основе каустического доломита марки KD-aR,

5-25% вермикулита,

5-25% перлита,

0,5-10% фиброволокна,

2-4% корректирующей добавки.

затворяющая жидкость в соотношении 145-195% от веса сухих компонентов. Отличительная особенность изобретения заключается в следующем.

1. В качестве магнезиального вяжущего применена сухая смесь на основе каустического доломита марки KD-aR, включающая доломиты, бруситы и/или магнезиты, хаолины, бентониты, тальк.

2. В качестве затворяющей жидкости применен водный раствор соли магния (водный раствор хлорида магния, водный раствор бикарбоната магния).

3. Использованием в составе ОТК фиброволокна, позволяющего повысить устойчивость к замораживанию и оттаиванию, а также механическим воздействиям и износу готового изделия.

4. Применение корректирующей добавки в виде пластификатора.

5. Наполнитель дополнительно включает перлит.

ОТК получают путем смешивания сухой смеси на основе 60-70 мас. % каустического доломита марки KD-aR, минеральных наполнителей в виде 5-25 мас. % вспученного вермикулита и 5-25 мас.% перлита, 0,5-10 мас. % фиброволокна, 2-4 мас. % корректирующей добавки в виде пластификатора и затворяющей жидкости в виде водного раствора соли магния в соотношении 145-195% от веса сухих компонентов.

Использование натурального или искусственного фиброволокна, а также специально подобранного гранулометрического состава наполнителей (вермикулита и перлита), позволяет повысить прочностные характеристики готовых изделий. Низкая теплопроводность твердеющего материала обеспечивается добавлением перлита и вермикулита.

Шихту, полученную путем смешивания сухих компонентов, затворяют водным раствором соли магния и получают подвижную магнезиальную смесь - ОТК.

Из полученной смеси осуществляют формование готовых изделий с применением литьевой технологии изготовления либо посредством пресса с твердением на воздухе, в зависимости от выбранного затворителя может осуществляться пропарка изделия, что позволяет получить теплоизоляционные материалы любой формы и размера. При твердении смеси происходит образование кристаллов различного состава и размера, что обуславливает прочность материалов.

После смешивания всех компонентов теплоизоляционные изделия испытывают по стандартным методикам. В результате экспериментальных исследований установлено, что прочность на сжатие образцов на 28 сутки составляет 40 МПа, показатель теплопроводности - 0,130 Вт/м, при этом плотность изделий не превышает 610 кг/м³. Полученные показатели характеристик образцов могут изменяться в зависимости от необходимых потребностей к изделию. Материал состоит из природных негорючих веществ, не причиняет вреда человеку, не раздражает кожу, не имеет дисперсных, волокнистых и пылевых загрязнений, не содержит асбеста, не токсичен.

ОТК и изделия на ее основе являются биологически инертными, то есть экологически безопасными, обладают фунгицидностью, бактерицидностью и биоцидностью, что не позволяет развиваться грибкам, бактериям, насекомым и грызунам. Кроме того, за счет химической инертности допускается обработка антисептирующими материалами в отличии от изделий на гипсовом вяжущем, где возникает разрушение материала и появляются грибковые/плесневые поражения.

ОТК имеет легкую, компактную структуру, хорошую целостность, высокую формовочную прочность, проста в процессе изготовления и обеспечивает целостную комбинацию тепловой и физической защиты различных агрегатов, труб, трубопроводов, топок, газоходов, а также зданий и сооружений, подходит для широкой популяризации и применения.

Композиция не содержит вредных веществ, является полностью экологически чистым продуктом, химически инертным, относится к классу горючести материалов НГ и отлично подходит помимо теплоизоляции указанных конструкций и сооружений к применению в системах навесных вентилируемых фасадов, в области отделочных работ, включая организации здравоохранения, где требуется повышенная стойкость материалов отделки к дезинфицирующим средствам, а также размножению бактерий. При повышенных требованиях к бактериологической устойчивости, антивандальным, прочностным, декоративным и так далее требованиям, вводятся дополнительные компоненты в состав сырья для изделий.

Только при наличии всей совокупности необходимых признаков данного изобретения одновременно обеспечиваются оптимальная подвижность в течение срока, необходимого для распределения раствора по значительной площади, высокая водоудерживающая способность и низкая расслаиваемость раствора смеси, высокая прочность ее сцепления с бетоном, упрощение и ускорение процесса ее нанесения и последующего твердения, безусадочность, беспыльность получаемых изделий, обладающих высокими ударной прочностью и истираемостью с минимальным содержанием или без использования наиболее дорогих полимерных составляющих.

Огнестойкая теплоизоляционная композиция, включающая магнезиальное вяжущее, наполнитель - вспученный вермикулит, затворяющую жидкость в виде водного раствора соли магния, отличающаяся тем, что дополнительно содержит фиброволокно, корректирующую добавку в виде пластификатора, наполнитель дополнительно включает перлит, в качестве магнезиального вяжущего используется сухая смесь на основе каустического доломита марки KD-aR, включающая доломиты, бруситы и/или магнезиты, каолины, бентониты, тальк, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

60-70 сухой смеси на основе каустического доломита марки KD-aR,

5-25 вермикулита,

5-25 перлита,

0,5-10 фиброволокна,

2-4 корректирующей добавки,

затворяющая жидкость в соотношении 145-195% от веса сухих компонентов.