СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ ОГНЕЗАЩИТНАЯ
DRY FIRE-RESISTANT CONSTRUCTION MIX

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов, в частности к сухим строительным смесям (далее по тексту - ССС) для приготовления строительных штукатурных растворов, используемых для огнезащиты деревянных, фибробетонных и армоцементных строительных конструкций внутри помещений.
Известен штукатурный материал, включающий вспученный вермикулит, гипс, песок. (Василенко Н.В., Патент №2203236 (13) С2 от 07.02.2001). 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 штукатурный слой покрывается трещинами, и огонь проникает к защищаемой конструкции.
Известна огнезащитная сырьевая смесь (Пожнин А.П., Шиняева Т.Б., патент 2073662 (13) С1, 18.03.1992), содержащая, мас.%:
Портландцемент
35-45
Комплексная добавка ННХК
5-10
Легкоплавкая глина
15-20
Вспученный вермикулит фракции менее 1,25 мм
3-5
Стекловолокно длиной меньше 10 мм
0,3-0,6
Вермикулит необожженный
Остальное
2
2
2
Недостатком указанной смеси является наличие портландцемента в качестве вяжущего, который содержит Са(ОН), который при температуре свыше 550°C разлагается по реакции: Са(ОН)→СаО+HO. При тушении пожара водой (или в контакте с влажным воздухом) идет обратная реакция, при этом продукт гидратации увеличивается в объеме в 2 раза, из-за чего образуются трещины, которые способствуют проникновению огня внутрь конструкции.
Известна сырьевая смесь, содержащая в качестве вяжущего гипс, в качестве заполнителя - вспученный вермикулит (Лузин В.П., Лузина Л.П., патент №2230715 (11) от 1.07.2002 (Центральный научно-исследовательский институт геологии)), содержащая, мас.%:
Гипс
70-80
Вспученный вермикулит
20-30
Недостатком известной строительной смеси является отсутствие армирующих и функциональных добавок, что приводит к недостаточной прочности, удобоукладываемости, водоудерживающей способности растворной смеси, а также слишком быстрым срокам схватывания растворной смеси.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является сырьевая смесь для изготовления огнезащитного покрытия (Хежев Т.А., Хежев Х.А, патент №2385851 от 11.09.2008, Россия) включающая, мас.%:
Гипс
14,6-21,7
Вспученный вермикулит
33,4-50
Отходы пиления вулканического туфа
22,5-33,3
Негашеная известь
7,83-11,5
Смола древесная омыленная
0,07-0,1
Недостатком указанной смеси является крупность зерен заполнителя - максимальный размер зерен вспученного вермикулита 5 мм, вулканического туфа - 2,5 мм, что не подходит для применения в отделочных работах (ГОСТ 31377-2008 «Смеси сухие строительные штукатурные на гипсовом вяжущем. Технические условия»). Также большое содержание легкого заполнителя (33,4-50% по массе) определяет небольшую прочность на изгиб и сжатие (0,6 и 0,85 МПа соответственно).
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение огнезащитной эффективности, трещиностойкости, увеличение прочности при сжатии и изгибе, улучшение реологических свойств растворной смеси за счет введения эффективных минеральных и модифицирующих добавок, а также расширение линейки сухих строительных смесей на гипсовом вяжущем с применением местных сырьевых материалов, обуславливающих ее огнезащитные свойства.
Сущность изобретения заключается в том, что сухая строительная смесь огнезащитная, включающая гипсовое вяжущее, вспученный легкий заполнитель и поверхностно-активную добавку и отличающаяся тем, что в качестве вспученного заполнителя используется вспученный вермикулит фракции менее 1,25 мм и вспученный перлит фракции менее 1,25, в качестве активной минеральной добавки - легкоплавкая глина, в качестве волокнистого наполнителя - стекловолокно длиной менее 5 мм, в качестве поверхностно-активного вещества - воздухововлекающая добавка Silipon 1880, в качестве замедлителя схватывания - винная кислота, в качестве адгезионной добавки - редиспергируемый порошок Vinnapas 5010N, в качестве загустителя - Amitrolit 8882, в качестве водоудерживающей добавки - эфир целлюлозы Mecellose FMC 7150, что обеспечивает наибольшую прочность при наименьшей плотности, соответствие свойств смеси ГОСТ 31377-2008 «Смесь сухая штукатурная на гипсовом вяжущем. Технические условия» и огнезащитную эффективность до 180 мин при толщине защитного слоя 20 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гипсовое вяжущее
68-73
Вспученный вермикулит
13-15
Вспученный перлит
4-6
Стекловолокно (длиной менее 5 мм)
1,5-2,5
Легкоплавкая (кембрийская) глина
6-8
Воздухововлекающая добавка (Silipon 1880)
0,02-0,04
Замедлитель схватывания (винная кислота)
0,05-0,1
Редиспергируемый порошок (Vinnapas 5010N)
1,0-1,5
Загуститель (Amitrolit 8882)
0,1-0,2
Эфир целлюлозы (Mecellose FMC 7150)
0,1-0,2
Для проверки заявленного состава были приготовлены четыре состава смеси с различным содержанием вспученных компонентов. Составы и свойства огнезащитной ССС (по объему) приведены в табл.1. Высокотемпературные испытания образцов ССС проводились в лабораторной печи марки «Тулячка»-10П с программным управлением, где был выбран температурный режим испытаний, приближенный к стандартному температурному режиму печи ВНИИПО. В течение 180 минут температура печи достигала 1100°C, при этом резкий подъем температуры до 800°C достигался в течение первых 40 минут.
Таблица 1
Свойства растворов ССС с разным содержанием вспученных вермикулита (В) и перлита (П).
№ п/п
Состав, по объему (гипс:вспуч. вермикулит:вспуч. перлит)
Свойства раствора
Свойства образцов после высокотемпературных воздействий
Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
Предел прочности при сжатии, МПа
Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
Предел прочности при сжатии, МПа
Объемная усадка, %
1
Г:В:П=1:1,25:0,25
690
3,1
620
0,78
13
2
Г:В:П=1:1:0,5
670
3,8
610
0,74
16
3
Г:В:П=1:0,75:0,75
650
2,7
570
0,55
17
4
Г:В:П=1:0,5:1
630
2,0
530
0,38
20
Влияние функциональных добавок, улучшающих технические и реологические свойства растворов, представлено в табл.2.
Таблица 2
Влияние функциональных добавок на свойства огнезащитной сухойстроительной смеси (ССС)
Свойство / состав
ССС без функциональных добавок
ССС с функциональными добавками
Водопотребность (В/Г отношение)
1
0,8
Подвижность (расплыв конуса, мм)
160
163
Время начала схватывания, мин
10
45
Предел прочности при сжатии, МПа
2,8
3,1
Предел прочности при изгибе, МПа
1,6
1,7
Средняя плотность, кг/м
690
630
Водоудерживающая способность, %
93
97
Разработанная огнезащитная сухая строительная смесь обладает свойствами, указанными в табл.3.
Таблица 3
Технические свойства огнезащитной ССС на вспученном вермикулите и перлите с применением функциональных добавок
Измеряемый параметр
Методика испытаний согласно
Результаты испытаний
Цвет
визуально
Светло-серый
Влажность ССС, % по массе
ГОСТ 31376-2008
0,2
Содержание зерен размером: 1,25 мм
ГОСТ 31376-2008
0,8
0,2 мм
10
0,125 мм
12
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
ГОСТ 5802-86
550-580
Подвижность растворной смеси
ГОСТ 31376-2008
167
Жизнестойкость растворной смеси (начало схватывания), мин
ГОСТ 31376-2008
40-45
Водоудерживающая способность растворной смеси, %
ГОСТ 31376-2008
97
Средняя плотность раствора, кг/м<sup>3</sup>
ГОСТ 5802-86
650-680
Истинная плотность, г/см<sup>3</sup>
ГОСТ 25898-83
2,51
Истинная пористость, %
ГОСТ 25898-83
64
Предел прочности при сжатии, МПа
ГОСТ 31376-2008
2,9
Предел прочности при изгибе
ГОСТ 31376-2008
1,5
Класс горючести
ГОСТ 30244-94
(НГ - негорючий)
Класс пожарной опасности
КМ0
Адгезия к бетонному основанию, МПа
ГОСТ 31376-2008
0,3
Теплопроводность, Вт/(м·К)
ГОСТ 30256-94
0,15
Класс пожарной опасности КМ0 подтвержден испытаниями аккредитованной лаборатории «МЧС - ТЕСТ-Северо-Запад».
Разработанную огнезащитную сухую смесь рекомендуется производить на существующих технологических линиях по производству ССС. Подготовительное отделение состоит из склада инертных материалов, транспортных средств и бункеров с разгрузочными устройствами. Бункеры исходных материалов заполнятся при помощи пневмотранспорта. Заполнение бункеров добавок осуществляется вручную. Смесительный модуль включает линии дозирования и перемешивания компонентов в следующем порядке: гипсовое вяжущее, вспученные заполнители, волокнистый наполнитель, добавки (замедлитель, адгезионная добавка, водоудерживающая добавка). После перемешивания ССС с помощью винтового конвейера подается на упаковку. Приготовление растворной смеси осуществляется на месте производства работ. ССС затворяют водой из расчета 0,5-0,65 л на 1 кг сухой смеси с помощью электроинструмента - миксера со специальной насадкой, например BOSCH W11E со скоростью перемешивания 240-400 об/мин. Время перемешивания 2-3 мин.