ОГНЕЗАЩИТНАЯ ФИБРОВЕРМИКУЛИТОБЕТОННАЯ СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ
FIRE-RETARDANT FIBRE-VERMICULITE-CONCRETE CRUDE MIXTURE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано промышленными и строительными организациями для огнезащиты бетонных, железобетонных и металлических конструкций.
Известны огнезащитные составы на портландцементе, гипсе, жидком стекле, глиноземистом цементе с различными добавками [1, 2, 3, 4, 5]. В качестве пористых заполнителей используются вспученный вермикулит и перлит.
Наиболее близким являются сырьевые смеси для изготовления огнезащитных покрытий с использованием портландцемента, вспученного вермикулита, отходов пиления вулканического туфа, смолы древесной омыленной, негашеной извести и строительного гипса [6].
Недостатками этих составов являются недостаточная сырьевая база отходов пиления вулканического туфа, относительно низкая прочность на растяжение и изгиб вермикулитобетона, относительно высокий коэффициент теплопроводности и низкая трещиностойкость покрытия при высоких температурах во время пожара.
Задачей изобретения является расширение сырьевой базы, уменьшение удельного расхода портландцемента, повышение прочности вермикулитобетона, повышение трещиностойкости и огнезащитных свойств покрытия во время пожара.
Задача решается за счет использования в огнезащитной сырьевой смеси портландцемента, вспученного вермикулита, вулканического пепла, негашеной извести, гипса, базальтового волокна и смолы древесной омыленной (СДО).
В исследованиях были использованы портландцемент ПЦ500-ДО производства ЗАО «Белгородский цемент», гипсовое вяжущее Усть-Джегутинского гипсового комбината марки Г-5 БII. В качестве активной минеральной добавки применялся вулканический пепел Заюковского месторождения фракции 0-0,16 мм.
Химический состав вулканического пепла представлен в таблице 1.
Заполнитель - вспученный вермикулит Санкт-Петербургской слюдяной фабрики фракции 0,16-5 мм.
Гранулометрический состав вспученного вермикулита приведен в таблице 2.
<mrow><mfrac bevelled="true"><mi>l</mi><mi>d</mi></mfrac><mo>=</mo><mn>1444</mn></mrow>
Для дисперсного армирования композита применялось базальтовое волокно производства ОАО «Ивотстекло» марки РНБ-9-1200-4c, соотношение длины волокон к диаметру на основе предварительных экспериментов принималось
.
Для улучшения реологических характеристик предлагаемой огнезащитной сырьевой смеси и физико-механических свойств раствора и бетона использовалась поверхностно-активная воздухововлекающая добавка СДО, разработанная ВНИИжелезобетон и ЦНИИЛХИ (ТУ-81-05-2-78).
Воздушную комовую известь предварительно дробят в щековой дробилке, затем тонко измельчают в шаровой мельнице. Вулканический пепел просеивают через сито №0,16 и высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы.
Приготовление смеси осуществляют в смесителе принудительного действия, в котором после подачи воды с добавкой СДО последовательно загружают смесь портландцемента, гипса, извести, базальтового волокна, вулканического пепла, затем - вспученного вермикулита, или предварительно перемешанную всухую смесь портландцемента, гипса, негашеной извести, базальтового волокна, вулканического пепла и вспученного вермикулита. Перемешивание всех компонентов продолжают до получения однородной огнезащитной фибровермикулитобетонной сырьевой смеси. Продолжительность перемешивания смеси составляет 1,5-2 мин.
Для исследования огнезащитной эффективности предлагаемых фибровермикулитобетонных составов формовались армоцементные плиты с огнезащитным слоем. Армоцементный слой формовали на стандартной виброплощадке, фиксацию мелкоячеистой сетки и стержневой арматуры выполняют известными способами. Огнезащитный слой формуют на виброплощадке из смеси подвижностью 3-5 см по погружению конуса СтройЦНИЛа. Огнезащитное покрытие также наносят на металлические и железобетонные конструкции в условиях строительной площадки с применением мелкоячеистой сетки вручную или механизировано с использованием штукатурных агрегатов отечественного или зарубежного производства.
Испытания на огнестойкость проводили на образцах размерами 190×190 мм на электрической печи в горизонтальном положении по температурному режиму «стандартного» пожара, регламентированному ГОСТ 30247.0-94. Предел огнестойкости по несущей способности (R) армоцементных плит оценивали по прогреву тканой сетки в конструктивном слое (на границе слоев) до 300°C. Влажности мелкозернистого бетона армоцементного слоя и огнезащитного состава к моменту испытаний составляли соответственно 3-4% и 8-10%. Во время огневых испытаний двухслойных элементов нарушений их целостности не обнаружено.
Составы огнезащитной фибровермикулитобетонной сырьевой смеси согласно изобретению и их основные физико-механические свойства, пределы огнестойкости двухслойных армоцементных плит приведены в таблице 3. В таблице 3 приведены также результаты испытаний армоцементных плит с огнезащитным слоем на основе контрольных составов с применением отходов пиления вулканического туфа фракции 0-2,5 мм.
Из таблицы 3 видно, что при меньшем расходе портландцемента и при примерно одинаковой плотности, разработанные фибровермикулитобетонные составы имеют более высокие прочности на сжатие и изгиб.
3
Это объясняется тем, что вулканический пепел используется фракции от 0-0,16 мм, что увеличивает содержание химически активной составляющей в отличие от туфового песка фракции до 2,5 мм, используемого в прототипе. Наиболее высокими огнезащитными свойствами обладают составы со средней плотностью 480-570 кг/м.
Введение базальтовых волокон повышает предел прочности при сжатии фибровермикулитобетонного композита в 1,28 раза, при изгибе - в 1,85 раза по отношению к прочности исходной матрицы. По сравнению с прототипом прочность на сжатие фибровермикулитобетонного композита повышается в 2,22 раза, на изгиб - 3,25 раза. Это позволит изготавливать большеразмерные фибровермикулитобетонные изделия. Кроме того, армирование исходной матрицы базальтовыми волокнами повышает трещиностойкость и огнезащитные свойства покрытия за счет восприятия растягивающих температурных напряжений во время пожара.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №893944. МПК C04B 15/02. Сырьевая смесь для изготовления огнезащитного покрытия / Комар А.Г., Топчий В.Д. и др. // Б.И. №48, 30.12.81.
2. Патент РФ №2173309. МПК C04B 41/65. Штукатурный состав для огнезащиты строительных стальных конструкций / Рубинов М.М., Шейнин Е.И., Китайкин В.Д. // Б.И. №25, 10.09.2001.
3. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н. Огнезащита строительных конструкций: современные средства и методы оптимального проектирования // Строительные материалы. 2002. №6. С. 2-5.
4. Авторское свидетельство СССР №275342. МПК E04B 1/94. Состав для покрытия металлических элементов / Щипанов А.И., Лабозин П.Г. // БИ №22, 03.07.1970.
5. Руководство по выполнению огнезащитных и теплоизоляционных штукатурок механизированным способом. М.: Стройиздат, 1977. - 46 с.
6. Хежев Т.А., Хежев Х.А. Патент РФ №2372314. Огнезащитная сырьевая смесь // Бюл. №31. 2009.