Смесь сухая строительная огнезащитная
Владельцы патента RU 2776998:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" (RU)
Изобретение относится к области промышленности строительных материалов, в частности к сухим строительным смесям для приготовления строительных штукатурных растворов, используемых для огнезащиты строительных конструкций как внутри, так и снаружи помещений. Технический результат: увеличение водостойкости, огнезащитной эффективности, трещиностойкости, улучшение реологических свойств растворной смеси, а также расширение линейки сухих строительных смесей на основе гипсоцементно-пуццолановом вяжущем. Сухая строительная смесь огнезащитная включает гипсоцементное вяжущее, содержащее полуводный строительный гипс, портландцемент с минеральной добавкой, смесь легких заполнителей - вспученные перлит и вермикулит, и минеральное волокно. В качестве минеральной добавки гипсоцементное вяжущее содержит доломит, смесь легких вспученных заполнителей содержит перлит 50 мас.% и вермикулит 50 мас.%, а в качестве минерального волокна используется базальтовое волокно длиной до 6 мм и дополнительно сухая смесь содержит активную минеральную добавку - микрокремнезем конденсированный марки МКУ-85; поверхностно-активную добавку - Esapon 1214 и замедлитель схватывания - лимонную кислоту, при соотношении компонентов, мас.%: указанное вяжущее - 60-80, смесь вспученных легких заполнителей - 15-30, минеральная фибра - базальтовое волокно размером до 6 мм - 1,5-1,7, МКУ-85 - 2,0-4,0, Esapon 1214 - 0,03-0,05, лимонная кислота - 1,3-4,5. 2 табл.
Изобретение относится к области промышленности строительных материалов, в частности к сухим строительным смесям для приготовления строительных штукатурных растворов, используемых для огнезащиты деревянных, фибробетонных и армоцементных строительных конструкций как внутри, так и снаружи помещений.
Известен штукатурный состав на основе строительного гипса, вспученного вермикулита, песка (патент RU 2203236, опубл. 27.04.2003). Недостатком указанной смеси является наличие в составе кварцевого песка. Кварц - основная составляющая природного песка, переходит при t=573°C из β-модификации в α с увеличением в объеме. В результате высокотемпературных воздействий при пожаре штукатурное покрытие покрывается трещинами, и огонь продолжает распространяться.
Также известен огнезащитный состав (патент RU 2073662, опубл. 20.02.1997), содержащий в своем составе: портландцемент, необожженный вермикулит, вспученный вермикулит, легкоплавкую глину, стекловолокно и комплексные добавки. Недостатком указанной смеси является наличие портландцемента в качестве вяжущего, который содержит Са(ОН)2, разлагающийся при температуре свыше 550°С по следующей реакции:
Соответственно при взаимодействии с влажным воздухом или при тушении пожара водой пойдет обратная реакция, при этом продукт гидратации увеличивается в объеме в 2 раза, в связи с чем образуются трещины в теле материала, которые способствуют дальнейшему распространению пламени.
Известна растворная смесь, в составе которой содержится гипсовое вяжущее и вспученный вермикулит (патент RU 2230715 С2, опубл. 20.06.2004 (Центральный научно-исследовательский институт геологии)).
Недостатком смеси является понижение водостойкости, отсутствие армирующих и функциональных добавок для улучшения технологии производства и потребительских свойств, т.е. удобоукладываемости, водоудерживающей способности, регулирование сроков схватывания.
Известна растворная смесь (патент RU 2541989 С1, опубл. 20.02.2015) для изготовления огнезащитного покрытия на основе гипсового вяжущего, вспученного вермикулита и вспученного перлита с функциональным добавками, такими как: эфиры целлюлозы, редиспергируемый полимерный порошок, воздухововлекающая добавка, стекловолокно и загуститель. Недостатком данного изобретения является пониженная водостойкость рассматриваемого материала. Это связано с тем, что гипсовый камень, образующийся при реакции строительного гипса, растворим в воде:
Наиболее близкой по технической сущности является сухая строительная огнезащитная смесь, содержащая гипсоцементно-пуццолановое вяжущее, волокно, смесь пористых заполнителей - вспученных перлита и вермикулита (Зубарев М.С. Исследование огнезащитных водостойких ССС на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем: Выпускная квалификационная работа / М.С. Зубарев. - [Б.и.], 2017. - 107 с. - URL: https://rucont.ru/efd/614817) (D1).
Задача, на решение которой направлено изобретение, является увеличение коэффициента водостойкости, трещиностойкости, увеличение прочности при сжатии и изгибе. Кроме того, улучшение реологических свойств растворной смеси за счет введения эффективных минеральных и модифицирующих добавок, а также расширение линейки сухих строительных смесей на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем с применением местного сырьевого материала (побочного продукта промышленности) - микрокремнезема, который образуется в процессе выплавки ферросилиция и его сплавов и отличается высоким содержанием аморфного кремнезема.
Гидрослюды-вермикулиты являются одними из самых сложных минералов как по структуре, так и по химическому составу.
Характерной особенностью вспученного вермикулита является упругость его зерен. В максимальной степени упругие деформации проявляются после уплотнения при напряжении 0,15 кПа. В результате частицы вермикулита воспринимают напряжения, и трещиностойкость повышается. Чем крупнее зерна вермикулита, тем лучше материал воспринимает напряжения, также с увеличением размера частиц растет объем крупных пор. Высокая пористость вспученного вермикулита обусловливает его хорошую теплоизолирующую способность.
Вспученный вермикулит и перлит имеют высокую открытую макро- и микропористость, развитую поверхность частиц, поэтому важное практическое значения имеет определение его сорбционной способности, поскольку чрезмерное увеличение влажности материалов в конструкции приводит к резкому снижению их теплотехнических характеристик. Водопоглощение вспученного перлита меньше, чем вермикулита, что связано с наличием стекловидной фазы и меньшей открытой пористости. Сферическая форма зерен перлита обеспечивает большую пластичность смесей. Достоинством зерен вермикулита, имеющего чешуйчатое строение, является его упругость, что обеспечивает трещиностойкость строительных растворов и бетонов с его применением.
Технический результат заключается в увеличении водостойкости, огнезащитной эффективности, трещиностойкости, улучшении реологических свойств растворной смеси, а также расширении линейки сухих строительных смесей на основе гипсоцементно-пуццолановом вяжущем (ГЦПВ).
Сущность изобретения заключается в том, что сухая строительная смесь огнезащитная, включающая гипсоцементное вяжущее, содержащее полуводный строительный гипс, портландцемент с минеральной добавкой, смесь легких заполнителей - вспученные перлит и вермикулит, и минеральное волокно, отличающаяся тем, что в качестве минеральной добавки гипсоцементное вяжущее содержит доломит, смесь легких вспученных заполнителей содержит перлит 50 мас.% и вермикулит 50 мас.%; в качестве минерального волокна используется базальтовое волокно длиной до 6 мм и дополнительно сухая смесь содержит активную минеральную добавку - микрокремнезем конденсированный марки МКУ-85; поверхностно-активную добавку - Esapon 1214, представляющий собой лаурил сульфат натрия [3], и замедлитель схватывания - лимонную кислоту, что обеспечивает наибольшую прочность при минимальной средней плотности [1], при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанное вяжущее | 60-80 |
| Смесь вспученных легких заполнителей | 15-30 |
| Минеральная фибра - базальтовое волокно размером до 6 мм | 1,5-1,7 |
| МКУ-85 | 2,0-4,0 |
| Esapon 1214 | 0,03-0,05 |
| Лимонная кислота | 1,3-4,5 |
Для проверки функциональных свойств предлагаемой композиции были приготовлены 4 состава: два на основе ГЦВ и два на основе строительного гипса. Экспериментальное исследование указанных составов позволило определить изменения коэффициента водостойкости в зависимости от вяжущего. Из таблицы 1 видно, что составы на основе указанного вяжущего имеют более высокий и достаточный коэффициент водостойкости.
Далее были проведены высокотемпературные испытания на способность выдерживания высоких температур до 1100°С в течение 180 минут в муфельной печи «Тулячка»-10П согласно температурному режиму, приближенному к стандартному режиму печи ВНИИПО. Работы велись на образцах кубиках 3×3×3 см. Всего испытывалось в печи 5 составов. Перед испытанием образцы высушивались в нормальных условиях в течение 7 суток [2].
По окончании высокотемпературных испытаний проведен анализ испытываемых образцов на наличие трещин, деформаций, изменений в объеме. Следует отметить, что все 5 составов выдержали высокотемпературные испытания. Имеют ровную и сплошную поверхность, без трещин, как и перед испытанием.
Так же стоит отметить, что в данном исследовании был определен оптимальный состав сухой строительной смеси на основе смешанного вяжущего с использованием вспученного заполнителя. Были исследованы основные показатели, такие как: прочность на сжатие, средняя плотность, коэффициент водостойкости. Технические характеристики разработанной огнезащитной водостойкой сухой строительной смеси соответствуют требованиям ГОСТ 31377-2008 «Смеси сухие строительные штукатурные на гипсовом вяжущем. Технические условия».
Повышение водостойкости композиции предлагаемого состава объясняется наличием гидравлического вяжущего портландцемента, который образуется при реакции 3CaO⋅2SiO2⋅3H2O.
Повышение температуростойкости рекомендуемых нами составов объясняется наличием микрокремнезема, который при температурах 900-1100°С связывает оксид кальция, образующийся при разложении во время пожара Са(ОН)2 и составляющего портландцемент калия, таким образом идет реакция силикатизации типа муллит: CaO+SiO2 → 3CaO*2SiO2.
Класс пожарной опасности КМ0 подтвержден испытаниями лаборатории «МЧС-ТЕСТ-Северо-Запад».
Таким образом, практическое применение разработанной огнезащитной сухой строительной смеси позволит повысить пределы огнестойкости по потере несущей способности и целостности конструкций в среднем на 24% по сравнению с известными отечественными и зарубежными аналогами.
Список литературы
1. ГОСТ 31377-2008 «Смесь сухая штукатурная на гипсовом вяжущем, технические условия»;
2. ГОСТ Р 53295-2009 «Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности»;
3. Добавки для сухих строительных смесей, Еврохим-1, издание 11, переработанное, Настоящая химия будущего, 07.02.2016, стр. 36.
Сухая строительная смесь огнезащитная, включающая гипсоцементное вяжущее, содержащее полуводный строительный гипс, портландцемент с минеральной добавкой, смесь легких заполнителей - вспученные перлит и вермикулит, и минеральное волокно, отличающаяся тем, что в качестве минеральной добавки гипсоцементное вяжущее содержит доломит, смесь легких вспученных заполнителей содержит перлит 50 мас.% и вермикулит 50 мас.%; в качестве минерального волокна используется базальтовое волокно длиной до 6 мм и дополнительно сухая смесь содержит активную минеральную добавку - микрокремнезем конденсированный марки МКУ-85; поверхностно-активную добавку - Esapon 1214 и замедлитель схватывания - лимонную кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанное вяжущее | 60-80 |
| Смесь вспученных легких заполнителей | 15-30 |
| Минеральная фибра - базальтовое волокно размером до 6 мм | 1,5-1,7 |
| МКУ-85 | 2,0-4,0 |
| Esapon 1214 | 0,03-0,05 |
| Лимонная кислота | 1,3-4,5 |
