СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПУСТОТ
METHOD TO SEAL CAVITIES

Изобретение может быть применено в строительстве для заполнения пустот в строительных конструкциях зданий и сооружений для ограничения распространения пламени, а также тепло- и звукоизоляции.
Известен состав для изготовления теплоизоляционного материала, включающий жидкое стекло, каолин, кремний, гидроксиды алюминия и натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло - 48-53
Кремний - 15-23
Гидроксид алюминия - 8-10
Гидроксид натрия - 3-4
Каолин - остальное
Патент 2026844. Класс(ы) патента: C04B 28/24, C04B 38/02. Номер заявки: 5066662/33. Дата подачи заявки: 05.10.1992. Дата публикации: 20.01.1995. Заявитель(и): Беляев В.П.; Лукин А.С.; Чалков Г.В. Автор(ы): Беляев В.П.; Лукин А.С.; Чалков Г.В. Патентообладатель(и): Беляев Владимир Петрович.
Недостатком данного состава является сложность его приготовления при выполнении работ в нестационарных условиях и небольшими порциями, когда объем формы точно не известен. Кроме того, отверждение состава происходит за длительное время 1,5-2 часа, что приводит к избыточному растеканию и к потерям состава из-за сложности герметизации форм при заполнении пустот строительных конструкций, заделки мест прохода кабелей, трубопроводов, воздуховодов и т.п., а также при устройстве огнепреградительных поясов.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ герметизации пустот, включающий приготовление герметизирующей смеси, содержащей наполнитель и жидкое стекло, и подачу ее в пустоты (патент РФ 2198149. Класс(ы) патента: C04B 28/24, C04B 28/26. Номер заявки: 2000102510/03. Дата подачи заявки: 01.02.2000. Дата публикации: 10.02.2003. Заявитель(и): Восточно-Сибирский институт МВД России Автор(ы): Машович А.Я.; Заятдинов О.М.; Белоусов Г.А.; Терехов А.Н. Патентообладатель (и): Восточно-Сибирский институт МВД России). В качестве наполнителя в герметизирующую смесь вводят материал, содержащий тонкоизмельченный кремний, который предварительно подвергают механохимической активации в присутствии щелочи. Герметизирующая смесь может быть приготовлена на месте использования путем смешивания активированного материала, содержащего тонкоизмельченный кремний и жидкое стекло. Время отверждения регулируется в зависимости от условий механохимической активации и состава смеси. Недостатком данного способа является необходимость дополнительной операции (механохимической активации) и наличие устройств для ее реализации, невозможность регулирования времени отверждения, после проведения механохимической активации, а также изменение времени вспенивания и отверждения в процессе хранения состава. Кроме того, наличие щелочи в сухой части способствует слеживаемости и гигроскопичности, что приводит к неоднородности герметизирующей смеси и преждевременному взаимодействию кремния со щелочью.
Техническая новизна заключается в упрощении процесса приготовления герметизирующей смеси путем исключения механохимической активации и мер по устранению слеживаемости и гигроскопичности исходного состава, за счет того, что активация герметизирующей смеси осуществляется приготовленной и выдержанной до начала реакции между жидким стеклом и кремнием исходной герметизирующей смесью.
Технический результат предлагаемого изобретения направлен на повышение пожарозащищенности зданий и сооружений за счет ограничения распространения пламени по пустотам строительных конструкций путем их герметизации.
Этот результат достигается тем, что при осуществлении способа герметизации пустот строительных конструкций зданий и сооружений, включающего приготовление и подачу в пустоты герметизирующей смеси, содержащей жидкое стекло и кремний фракции - 100 мкм, отличающегося тем, что указанную подачу осуществляют порциями, причем активация осуществляется порциями приготовленной и выдержанной до начала реакции между жидким стеклом и кремнием герметизирующей смесью, используя для активации в каждой следующей порции добавку  из предыдущей порции в количестве, регулирующем время ее отверждения и составляющем 5-40%.
Активация состава осуществляется исходной герметизирующей смесью, ранее приготовленной и выдержанной до начала реакции между жидким стеклом и кремнием, а время отверждения регулируется соотношением основного и активирующего состава, что является отличием от прототипа и доказывает новизну заявляемого технического решения.
В результате осуществления заявляемого технического решения уменьшается время до начала реакции (вспенивания), время отверждения, общее время герметизации, расход смеси и увеличивается скорость приготовления раствора. При использовании данного способа отпадает необходимость в механохимической активации, введении щелочи, изоляции исходных компонентов от паров воды для уменьшения слеживаемости. Проникновение герметизирующего раствора может регулироваться временем его отверждения, которое зависит от соотношения основного и активирующего состава.
Способ осуществляется следующим образом.
3
Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции - 100 мкм, перемешивают с натриевым жидким стеклом силикатный модуль 3,2, плотность 1,46 г/см при температуре 18°C в течение 30 минут. После начала реакции и вспенивания смесь делили на две части. Первую часть помещали в форму, а вторую для активации оставляли в емкости, куда добавляли материал, содержащий кремний, жидкое стекло, и перемешивали. Операцию повторяли до полной герметизации, оставляя каждый раз в емкости для перемешивания часть вспененной, но не отвержденной смеси. Последняя порция герметизирующей смеси удалялась из емкости полностью. Усадка после герметизации отсутствует.
3
Пример 1 (Без активации). Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции - 100 мкм и массой 100 г, перемешивали в емкости со 100 г натриевого жидкого стекла силикатный модуль 3,2, плотность 1,46 г/см при температуре 18°C в течение 30 мин до начала разогрева и вспенивания, затем 200 г смеси при перемешивании помещали в форму, моделирующую пустоту строительной конструкции. Через 42 мин вспенивание заканчивалось отверждением и высыханием герметизирующего состава. После освобождения емкости готовили новую порцию и добавляли в частично заполненную форму. Операцию повторяли пять раз до герметизации (отсутствие просветов по сечению формы), усадка отсутствует. Общее время герметизации формы составило 162 мин. Расход состава - 1 кг.
3
Пример 2. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции - 100 мкм и массой 100 г, перемешивали со 100 г натриевого жидкого стекла силикатный модуль 3,2 плотность 1,46 г/см при температуре 18°C в течение 30 минут. После начала реакции и вспенивания 190 г смеси помещали в форму, а 10 г для активации оставляли в емкости, куда добавляли 95 г материала, содержащего кремний, 95 г жидкого стекла, и перемешивали. Через 28 мин начиналось вспенивание, а отверждение герметизирующего состава наступало через 40 мин. Операцию повторяли четыре раза до полной герметизации, оставляя каждый раз по 10 г в емкости для перемешивания. Последняя порция герметизирующей смеси удалялась из емкости полностью и составляла 200 г. Усадка после герметизации отсутствовала. Общее время заполнения формы составило 154 мин. Расход состава - 0,96 кг.
3
Пример 3. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции - 100 мкм и массой 100 г, перемешивали со 100 г натриевого жидкого стекла силикатный модуль 3,2, плотность 1,46 г/см при температуре 18°C в течение 30 минут. После начала реакции и вспенивания 180 г смеси помещали в форму, а 20 г для активации оставляли в емкости, куда добавляли 90 г материала, содержащего кремний, 90 г жидкого стекла, и перемешивали. Через 21 мин начиналось вспенивание, а отверждение герметизирующего состава наступало через 32 мин. Операцию повторяли четыре раза до полной герметизации, оставляя каждый раз по 20 г в емкости для перемешивания. Последняя порция герметизирующей смеси удалялась из емкости полностью и составляла 200 г. Усадка после герметизации отсутствовала. Общее время заполнения формы составило 125 мин. Расход состава 0,92 кг.
3
Пример 4. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний, фракции - 100 мкм и массой 100 г перемешивали со 100 г натриевого жидкого стекла силикатный модуль 3,2 плотность 1,46 г/см при температуре 18°C в течение 30 минут. После начала реакции и вспенивания, 160 г смеси помещали в форму, а 40 г для активации оставляли в емкости, куда добавляли 80 г материала, содержащего кремний, 80 г жидкого стекла и перемешивали. Через 16 мин начиналось вспенивание, а отверждение герметизирующего состава наступало через 27 мин. Операцию повторяли четыре раза до полной герметизации, оставляя каждый раз по 40 г в емкости для перемешивания. Последняя порция герметизирующей смеси удалялась из емкости полностью и составляла 200 г. Усадка после герметизации отсутствовала. Общее время заполнения формы составило 105 мин. Расход состава 0,84 кг.
3
Пример 5. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции - 100 мкм и массой 100 г, перемешивали со 100 г натриевого жидкого стекла силикатный модуль 3,2, плотность 1,46 г/см при температуре 18°C в течение 30 минут. После начала реакции и вспенивания 140 г смеси помещали в форму, а 60 г для активации оставляли в емкости, куда добавляли 70 г материала, содержащего кремний, 70 г жидкого стекла, и перемешивали. Через 12 мин начиналось вспенивание, а отверждение герметизирующего состава наступало через 24 мин. Операцию повторяли четыре раза до полной герметизации, оставляя каждый раз по 60 г в емкости для перемешивания. Последняя порция герметизирующей смеси удалялась из емкости полностью и составляла 200 г. Усадка после герметизации отсутствовала. Общее время заполнения формы составило 90 мин. Расход состава 0,76 кг.
3
Пример 6. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции - 100 мкм и массой 100 г, перемешивали со 100 г натриевого жидкого стекла силикатный модуль 3,2, плотность 1,46 г/см при температуре 18°C в течение 30 минут. После начала реакции и вспенивания 120 г смеси помещали в форму, а 80 г для активации оставляли в емкости, куда добавляли 60 г материала, содержащего кремний, 60 г жидкого стекла, и перемешивали. Через 11 мин начиналось вспенивание, а отверждение герметизирующего состава наступало через 21 мин. Операцию повторяли пять раз до полной герметизации, оставляя каждый раз по 80 г в емкости для перемешивания. Последняя порция герметизирующей смеси удалялась из емкости полностью и составляла 200 г. Усадка после герметизации отсутствовала. Общее время заполнения формы составило 95 мин. Расход состава 0,8 кг.
3
Пример 7 (Пример по прототипу). Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции - 100 мкм и массой 95 г, смешивали с 5 г NaOH, полученную смесь обрабатывали в шаровой мельнице в течение 10 мин и добавляли 100 г натриевого жидкого стекла силикатный модуль 3,2, плотность 1,46 г/см при температуре 18°C, перемешивали в течение 26 мин до начала разогрева и вспенивания, затем 200 г смеси помещали в форму. Через 39 мин вспенивание заканчивалось отверждением и высыханием герметизирующего состава. После освобождения емкости готовили новую порцию и добавляли в частично заполненную форму. Операцию повторяли пять раз до герметизации, усадка отсутствует. Общее время герметизации формы составило 143 мин. Расход состава - 1 кг.
3
Пример 8 (Пример по прототипу с дополнительной обработкой по предлагаемому техническому решению). Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний факции - 100 мкм и массой 95 г, смешивали с 5 г NaOH, полученную смесь обрабатывали в шаровой мельнице в течение 10 мин и добавляли 100 г натриевого жидкого стекла силикатный модуль 3,2, плотность 1,46 г/см при температуре 18°C, перемешивали в течение 26 мин до начала разогрева и вспенивания. После начала реакции вспенивания, 180 г смеси помещали в форму, а 20 г для активации оставляли в емкости, куда добавляли 90 г материала, содержащего кремний, 90 г жидкого стекла и перемешивали. Через 18 мин начиналось вспенивание, а отверждение герметизирующего состава наступало через 29 мин. Операцию повторяли четыре раза до полной герметизации, оставляя каждый раз по 20 г в емкости для перемешивания. Последняя порция герметизирующей смеси удалялась из емкости полностью и составляла 200 г. Усадка после герметизации отсутствовала. Общее время заполнения формы составило 109 мин. Расход состава 0,92 кг.
Результаты исследований влияния способа приготовления герметизирующего состава на его технологические свойства представлены в таблице.
Таблица
№
% смеси
t<sub>1</sub>, время до начала реакции (вспенивания), мин
t<sub>2</sub> - время до отверждения, мин
t<sub>3</sub> - общее время герметизации, мин
Расход смеси, кг
Скорость приготовления раствора, г/мин
для герметизации
для активации
1
100
-
30
42
162
1,00
6,7
2
95
5
28
40
154
0,96
6,8
3
90
10
21
32
125
0,92
8,6
4
80
20
16
27
105
0,84
10,0
5
70
30
12
24
90
0,76
11,6
6
60
40
11
21
95
0,80
10,9
7<sup>*</sup>
100
-
26
39
143
1,00
7,7
8<sup>**</sup>
90
10
18
29
109
0,92
10
<sup>*</sup> - Пример по прототипу (патент РФ 2198149)
<sup>**</sup> - Пример по прототипу (патент РФ 2198149) с дополнительной обработкой по предлагаемому техническому решению
*
**
Как видно из данных, представленных в таблице, время до начала реакции (вспенивания), время до отверждения, общее время герметизации, расход смеси, скорость приготовления раствора могут варьироваться в зависимости от соотношения основного и активирующего состава, что может оказаться полезным при заполнении пустот строительных конструкций различной формы и объема. Использование предлагаемого технического решения позволяет увеличить скорость приготовления раствора, как при самостоятельном применении, так и в качестве дополнительной операции к патенту РФ 2198149, что доказывает его новизну (пример 7, 8).
-3
Приготовленные смеси легко текучи, могут подаваться в труднодоступные места, а после вспенивания материал имеет кажущуюся плотность не более 160 кг·м. В качестве материала, содержащего тонкоизмельченный кремний, может быть использован сам кремний, а также его отходы на различных стадиях получения и переработки. С целью улучшения свойств снижения расхода материала, содержащего тонкоизмельченный кремний, и для регулировки времени отверждения и текучести могут вводиться наполнители. В качестве дополнительных наполнителей используются молотый песок, шлак, зола-унос, доломит и т.п.