ОГНЕСТОЙКАЯ ПРОФИЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при изготовлении огнестойких заполнений проемов в противопожарных преградах, например, при изготовлении огнестойких светопрозрачных профильных дверных и оконных блоков, светопрозрачных огнестойких профильных перегородок, огнестойких профильных конструкций сплошного сечения, витражей и атриумов.
В современном строительстве, при возведении зданий свободных планировок используются различные технические решения, направленные на разделение больших площадей на секции посредством использования огнестойких противопожарных преград, изготовленных из бетонных или железобетонных плит, кирпича, шлакоблоков и т.д. Огнестойкие профильные конструкции, как правило, применяются в качестве заполнения проемов в противопожарных преградах.
Основной проблемой в данном случае является решение технического противоречия, заключающегося в создании противопожарных преград и их заполнений, обладающих высокими характеристиками по огнестойкости и имеющих при этом не большой вес, что особенно важно при многоэтажном строительстве. Кроме того, эти конструкции должны быть технологичны при не высокой стоимости их изготовления. Эта проблема решалась различными путями.
Известна огнестойкая строительная конструкция и способ ее изготовления из унифицированного полого профиля, внутри которого расположена, по меньшей мере, одна стальная труба. При этом стенки стальной трубы выполнены с огнезащитным покрытием и между стенками унифицированного полого профиля и стальной трубой размещен поглощающий тепло заполнитель в виде водосодержащего геля на основе щелочных металлов или органических полимеров или гипса, а во внутренней части трубы размещен огнестойкий заполнитель из бетона или железобетона (патент RU 2217570, МПК E06B 5/16, 27.11.2003). Главным недостатком описанной конструкции является ее значительный вес, обусловленный применением стальной трубы, наполненной бетоном, которая расположена внутри профиля, что значительно сужает область применения подобных конструкций при многоэтажном строительстве. Следующим, и не менее важным недостатком описанной конструкции является размещение водосодержащего геля в пространстве между внутренними стенками унифицированного профиля и металлической трубой, так как оно требует дополнительной герметизации, предотвращающей вытекание геля из указанной полости, что значительно повышает себестоимость таких конструкций.
Также известна огнестойкая профильная конструкция (патент RU 116554, МПК E06B 5/16, 27.05.2012), содержащая, по меньшей мере, один огнезащитный блок, выполненная с размещением в центральной камере алюминиевого профиля металлического каркаса, собранного из Г-образных металлических профилей, на поверхность которых нанесено огнезащитное покрытие, материалом на основе гипса, минеральной ваты, керамической ваты или ваты на основе вермикулита. Заполнение огнестойких конструкций различными материалами на основе гипса и его модификаций приводит к быстрой потере воды при нагреве до 108°C и как следствие - к моментальной потере огнестойкости. Заполнение пространства между внешним алюминиевым профилем и внутренним металлическим каркасом, различными типами ват, которые, в принципе, не имеют каких-либо показателей по параметру «плотность» и всецело зависят от «человеческого» фактора, ставит под сомнение стабильность показателей конструкции по огнестойкости. Сборка внутреннего каркаса конструкции из Г-образных металлических профилей значительно увеличивает вес и трудоемкость изготовления при явном снижении надежности и долговечности при эксплуатации конструкции в «штатном» режиме.
В патенте Великобритании (GB 2291094, МПК E06B 5/16, 17.01.1996) предлагается в качестве огнестойкого заполнителя профильных конструкций силикат кальция, - негорючий неорганический материал, который при высокой температуре спекается, растрескивается, высыпается и теряет огнестойкие свойства.
В патенте Японии (JB 2011057503, МПК E06B 5/16, 24.03.2011) в качестве огнестойкого заполнителя профильных конструкций предлагается использование цемента и газонаполненных полимерных микросфер и вспененных неорганических материалов в виде микрогранул. Данный материал является хорошим теплоизолятором, но при нагревании до температуря свыше 100°C происходит его спекание и последующее растрескивание.
Наиболее близкой к настоящей полезной модели по технической сущности является огнестойкая профильная конструкция, изготовленная на основе полых металлических профилей, внутренние полости которых содержат огнестойкое термокомпенсирующее заполнение, представляющее собой огнестойкий термокомпенсирующий материал, включающий наполнитель в виде частиц или гранул природного минерального материала, пористого или вспученного, содержащего химически связанную воду, на поверхность которых нанесено четыре слоя различных материалов, и связующее на основе водорастворимых силикатов (патент RU 2553041, МПК E06B 5/16, 10.06.2015).
Недостатком данной конструкции является низкий предел огнестойкости, который, как показала практика, не превышает 30 минут. Это объясняется тем, что слои, нанесенные на поверхность частиц природного минерального или синтетического силикатного материала, обладающего естественной влажностью, например силикагеля, блокируют химически связанную воду, входящую в их состав. Для того, чтобы частицы силикагеля начали выделять входящую в их состав воду, осуществляя процесс термокомпенсации, температура окружающей среды должна достигать 150-180°C в течении 3-4 часов (основные условия регенерации силикагеля п. 2.2. ГОСТ 3956-76 «Силикагель технический. Технические условия»). В соответствие с п. 5.2 ГОСТ Р 53308 - 2009 «Светопрозрачные ограждающие конструкции и заполнения проемов. Метод испытаний на огнестойкость» потеря теплоизолирующей способности конструкции «I» наступает, в том числе, «в следствие повышения температуры на не обогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°C», то есть на 10°C ниже температуры начала процесса регенерации силикагеля. В данном случае «термокомпенсационные» свойства конструкции ограничивается только теплоемкостью металлического профиля и теплоемкостью материала его заполнения. Кроме того, нанесение четырех блокирующих слоев на указанные частицы значительно осложняет процесс регенерации (выделения влаги) и процесс производства конструкций.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание огнестойкой профильной конструкции, обладающей высокой огнестойкостью и высоким уровнем технологичности.
Поставленная задача решается за счет того, что в огнестойкой профильной конструкции, изготовленной на основе любых типов полых металлических профилей, внутренние полости которых содержат огнестойкое термокомпенсирующее заполнение, и включающей, по меньшей мере, один огнезащитный блок, огнестойкое термокомпенсирующее заполнение, представляет собой материал, содержащий наполнитель в виде частиц или гранул предварительно обезвоженного кремнезема, приведенный диаметр которых составляет 2-5 мм, насыпная плотность - 0,2-0,5 кг/л, исходная влажность по массе 0,5-1%, при этом указанные частицы (гранулы) пропитаны связующим на основе водорастворимых силикатов до плотности 0,8-0,9 кг/л и покрыты оболочкой, состоящей из минерального порошка, и связующее на основе водорастворимых силикатов. В указанном материале связующее на основе водорастворимых силикатов может составлять до 50% от массы пропитанных частиц кремнезема (наполнителя).
В качестве частиц обезвоженного кремнезема могут быть использованы гранулы вермикулита, термолита (обезвоженного диатомита) или трепел, приведенный диаметр которых равен 2-5 мм.
Кроме указанных материалов возможно использование и других гранулированных материалов, на основе кремнезема, имеющих аналогичные характеристики.
Так как частицы (гранулы) указанных материалов являются макропористыми, то при их пропитывании связующим на основе водорастворимых силикатов последнее заполнит и запечатывает открытые поры на поверхности частиц, что позволяет удерживать внутри частиц максимальное количество свободной и химически связанной воды, что приводит к повышению огнезащитных свойств материала в целом.
3
В качестве связующего могут быть использованы растворимые силикаты натрия и/или калия, например водорастворимый силикат натрия (жидкое стекло) с максимальной, промышленно изготавливаемой плотностью 1,47 г/см. Связующее с указанной плотностью производится в больших объемах и обладает всеми необходимыми для производства огнестойкого заполнения свойствами - негорючее, в составе жидкого стекла обязательно содержится вода и, такое связующее, обладает сродством к металлу и остальным компонентам состава.
Минеральный порошок представляет собой вспученный перлит, каолиновую, диатомитовую или вермикулитовую пудру. Слой из минеральной пудры предотвращает растрескивание обработанных частиц при температурах выше 100°C.
Преимущественно огнестойкий термокомпенсирующий материал может содержать на 100 вес. % указанных частиц, 50 вес. % связующего и 100 вес. % минерального порошка. Минеральный порошок может содержать на 100 вес. % не менее 20% алита и 10% белита. Оптимальное соотношение и количество компонентов для получения огнестойкого термокомпенсирующего материала определено в результате серии натурных сертификационных испытаний и является оптимальным с точки зрения соотношения цена - качество состава по теплофизическим и химическим свойствам.
Огнестойкий термокомпенсирующий материал может быть размещен во внутренних полостях любых профилей. Конструкция, изготовленная из профилей с указанным огнестойким термокомпенсирующим материалом, обладает высокой огнестойкостью и технологичностью.
Сущность изобретения поясняется на примере его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - противопожарная светопрозрачная двупольная дверь, выполненная согласно полезной модели, вид спереди.
Фиг. 2 - то же, продольный разрез 1-1.
Фиг. 3 - то же, поперечный разрез 2-2.
Фиг. 4 - гранула наполнителя, разрез.
В качестве примера огнестойкой профильной конструкции была изготовлена противопожарная светопрозрачная двупольная дверь (габаритные размеры: высота - 2500 мм, ширина - 1600 мм), на основе алюминиевых профилей системы «СИАЛ КПТ60» (ООО «ЛПЗ «СЕГАЛ»). Дверь включает дверную коробку 1 и два светопрозрачных дверных полотна 2 и 3. Дверная коробка 1 изготовлена из алюминиевого профиля 4, светопрозрачные дверные полотна 2 и 3 - из алюминиевого профиля 5. Внутри алюминиевых профилей 4 и 5 размещен огнестойкий термокомпенсирующий материал 6.
Светопрозрачные дверные полотна 2, 3 навешены на дверную коробку 1 посредством шести дверных петель 7. Огнезащитные блоки в виде светопрозрачных заполнений 8, 9 прикреплены к алюминиевым профилям 2 и 3 посредством стальных уголков 10, 11 и самонарезающих винтов 12. Между светопрозрачными заполнениями 8, 9 и алюминиевым профилем 5 расположены резиновые уплотнители 13 и 14. На притворах дверных полотен 2, 3 и притворе дверной коробки 1 размещен термоактивный уплотнитель 15 и резиновый уплотнитель 16 от холодного дыма.
3
3
Огнестойкий термокомпенсирующий материал 6 включает в себя наполнитель в виде гранул, содержащих ядро 17, на поверхность которого нанесены слои 18, 19 и связующее (не показано). Ядро 17 представляет собой частицы (гранулы) предварительно обезвоженного и пропитанного связующим на основе водорастворимых силикатов термолита до плотности 0,9 кг/л, приведенный диаметр которых составляет 5 мм. Слой 18 состоит из водорастворимого силиката натрия с плотностью 1,47 г/см в количестве 50 весовых частей к 100 частям частиц (гранул) ядра. Слой 19 состоит из каолиновой пудры, в количестве 80 весовых частей к 100 частям частиц термолита. Связующее представляет собой водорастворимый силикат натрия с плотностью 1,47 г/см.
Изготовление огнестойких профильных конструкций, по предлагаемому техническому решению, производится в следующей последовательности:
- гранулы пропитывают связующим до указанной плотности и покрывают минеральным порошком;
- подготовленные гранулы засыпают во внутренние полости металлического профиля и проливают связующим, выдерживают до схватывания связующего;
- нарезают подготовленный металлический профиль в размер, в соответствие со спецификацией на изделие;
- соединяют нарезанный профиль в сборочные единицы (полотна и коробка двери);
- в полотна дверей устанавливают огнезащитные блоки (светопрозрачные заполнения) и осуществляют окончательную сборку сборочных единиц в изделие.
Серийное производство огнестойких профильных конструкций с применением предлагаемого термокомпенсирующего заполнения не требует дополнительного дорогостоящего оборудования, оснастки и приспособлений, высокой квалификации исполнителя, не требует дополнительных производственных и складских площадей.
Испытания двупольной двери проводились в испытательном центре «Огнестойкость» в соответствие с ГОСТ Р 53308-2009, - «Конструкции строительные. Светопрозрачные ограждающие конструкции и заполнения проемов. Метод испытания на огнестойкость».
Согласно протокола испытаний, предел огнестойкости двери противопожарной светопрозрачной двупольной, определенный по результатам испытаний двух образцов и приведенный к ближайшей меньшей величине из ряда чисел по разделу 10 ГОСТ 30247.0 - 94, составляет EIW 90.
Проведенные испытания двупольной двери, изготовленной на основе профильной системы КПТ60 показали, что указанный термокомпенсирующий материал, размещенный во внутренних полостях профилей предохраняет алюминиевую конструкцию от воздействия внешних температур до 990°C, сохраняя целостность и предотвращая изделие от статического разрушения в течении 90 минут.
Конструкции, изготовленные по настоящей полезной модели на основе любых типов полых металлических профилей по сравнению с ближайшим аналогом (патент RU 2553041) обладают повышенной огнестойкостью, а также технологическими и эксплуатационными преимуществами.
Во всех известных каркасных алюминиевых огнестойких профильных конструкциях используется специализированная огнестойкая профильная система КПТ78 EI, толщина стенок профилей которой составляет 2 мм. В предлагаемом техническом решении, за счет высоких термокомпенсирующих свойств материала внутреннего заполнения, использован алюминиевая профильная система КПТ60 с толщиной стенок профиля 1,5 мм. Таким образом, вес и стоимость испытанной конструкции, без учета заполнений, изначально на 25% ниже, чем вес и стоимость аналогичной конструкции на основе профиля КПТ78.
Из выше изложенного следует, что огнестойкие профильные конструкции, на основе любых типов конфигураций полых металлических профилей, выполненные согласно настоящей полезной модели, обладают повышенной огнестойкостью, сравнительно низким весом и ценой, высокими эксплуатационными характеристиками, при этом надежны и высоко технологичны.