СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ
CRUDE MIXTURE FOR MAKING FIREPROOF COATING

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и предназначено для огнезащиты стальных, железобетонных и армоцементных конструкций в гражданском, промышленном и сельском строительстве.
Известны огнезащитные составы на портландцементе, гипсе, жидком стекле, глиноземистом цементе с различными добавками [1, 2, 3]. В качестве пористых заполнителей используются вспученный вермикулит и перлит.
Наиболее близкими являются сырьевые смеси для изготовления огнезащитных покрытий с использованием гипса, вспученного перлита и гранулированной минеральной ваты [4], имеющие следующий состав, мас.%:
гипс
59-85
вспученный перлит
12,5-25
гранулированная минеральная вата
2,6-16.
Недостатками этих составов являются высокий расход гипса, относительно высокий коэффициент теплопроводности и низкая трещиностойкость покрытия при высоких температурах во время пожара.
Одним из материалов, являющихся эффективной заменой части гипса и заполнителя для огнезащитных составов, может быть туфовый песок - отходы пиления вулканического туфа. Целесообразность использования отходов пиления вулканического туфа в качестве заполнителя теплоогнезащитного раствора и бетона обусловлена высокой огнеупорностью 1200-1280°С, пористостью, кроме того, пылевидные фракции туфового песка являются активной гидравлической добавкой, снижающей расход вяжущего.
Задачами, поставленными изобретением, являются уменьшение удельного расхода гипса без снижения прочности, уменьшение теплопроводности огнезащитного бетона и раствора, повышение трещиностойкости покрытия и расширение сырьевой базы.
Задачи решаются за счет использования в огнезащитной сырьевой смеси гипса, вспученного вермикулита, отходов пиления вулканического туфа, негашеной извести и смолы древесной омыленной (СДО).
Гипс полуводный марки Г-5, нормально твердеющий, среднего помола соответствовал требованиям ГОСТ 125-79.
Известь воздушная кальциевая порошкообразная Угловского известкового комбината соответствовала требованиям ГОСТ 9179-77.
Для улучшения реологических характеристик огнезащитной смеси и физико-механических свойств раствора и бетона использовалась поверхностно-активная воздухововлекающая добавка СДО, разработанная ВНИИжелезобетоном и ЦНИИЛХИ (ТУ-81-05-2-78).
Химический состав отходов пиления вулканического туфа представлен в таблице 1.
Таблица 1
Содержание основных компонентов в % от массы
SiО<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
СаО
MgO
TiO
Na<sub>2</sub>О+К<sub>2</sub>О
SО<sub>3</sub>
п.п.п.
73,1
13,75
1,75
1,65
1,12
0,23
3,87
0,12
2,0
Максимальный размер зерен отходов пиления вулканического туфа составлял 2,5 мм.
3
Вспученный вермикулит - Ковдорского месторождения с наибольшей крупностью зерен 5 мм и насыпной плотностью 140 кг/м.
Гранулометрические составы вермикулита и туфового песка приведены в таблице 2.
Таблица 2
Гранулометрический состав заполнителей
Наименование материала
Частные остатки на ситах, %
Прошло сквозь сито 0,14
2,5
1,25
0,63
0,315
0,14
Вермикулит
26,0
21,3
30,6
14,4
5,1
2,6
Туфовый песок
-
15
18
21
11
35
Воздушную комовую известь предварительно дробят в щековой дробилке, затем тонко измельчают в шаровой мельнице. Отходы пиления вулканического туфа просеивают через сито №2,5 и высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы. Вспученный вермикулит просеивают через сито №5.
Приготовление смеси осуществляют в смесителе принудительного действия, в котором после подачи воды с добавкой СДО последовательно загружают смесь гипса и извести, затем - туфового песка и вспученного вермикулита или предварительно перемешанную всухую смесь гипса, негашеной извести, туфового песка и вспученного вермикулита. Перемешивание всех компонентов продолжают до получения однородной огнезащитной сырьевой смеси. Продолжительность перемешивания смеси составляет 1,5-2 мин.
Для исследования огнезащитной эффективности предлагаемых огнезащитных 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 литьевым способом и осуществляют естественную сушку в воздушно-сухих условиях. Огнезащитное покрытие также наносят на металлические, железобетонные и армоцементные конструкции в условиях строительной площадки вручную или механизированно 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°С. 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 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 сравнительных испытаний армоцементных плит с огнезащитным слоем на основе контрольных составов, близких к составам прототипа. Это обусловлено тем, что огнезащитные свойства составов прототипов определялись для стальных несущих элементов.
Таблица 3
Армоцементный слой толщиной, мм
Огнезащитный слои толщиной, мм
Соотношение компонентов в смеси, мас.%
Средняя плотность ρ, кг/м<sup>3</sup>
Предел прочности, МПа
Предел огнестойкости плит, мин
гипс
вермикулит
туфовый песок
известь
СДО
по несущей способности (R)
по теплоизолирующей способности (Е)
при сжатии
при изгибе
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Армоцементные плиты с огнезащитным слоем на основе контрольных составов, близких к составам прототипа
20
15
66,6
33,4
-
-
-
730
1,6
1,1
42
47
20
15
50
50
-
-
-
540
0,9
0,6
62
65
20
20
50
50
-
-
-
540
0,9
0,6
200
80
20
25
50
50
-
-
-
540
0,9
0,6
240
97
Армоцементные плиты с огнезащитным слоем на основе разработанных составов
20
15
21,7
33,4
33,3
11,5
0,1
720
1,65
1,1
48
50
20
15
14,6
50
22,5
7,83
0,07
540
0,85
0,6
68
70
20
20
14,6
50
22,5
7,83
0,07
540
0,85
0,6
220
87
20
25
14,6
50
22,5
7,83
0,07
540
0,85
0,6
260
107
3
Из таблицы 3 видно, что при меньшем расходе гипса и при примерно одинаковой плотности и прочности на сжатие и изгиб огнезащитных бетонов (растворов) предлагаемые составы обеспечивают более высокие пределы огнестойкости армоцементных плит, что обусловлено пористостью и гидравлической активностью отходов пиления вулканического туфа, а также воздухововлечением СДО. Наиболее высокими огнезащитными свойствами обладают составы со средней плотностью 540 кг/м. Использование негашеной извести в качестве возбудителя скрытой гидравлической активности туфового песка позволяет уменьшить расход гипса в 2 и более раза без снижения прочности огнезащитного раствора. Кроме того, замедляются сроки схватывания, и повышается коэффициент размягчения гипсовых бетонов и растворов.
Источники информации
1. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н. Огнезащита строительных конструкций: современные средства и методы оптимального проектирования // Строительные материалы. 2002. №6. С.2-5.
2. Авторское свидетельство СССР №275342. МПК Е04В 1/94. Состав для покрытия металлических элементов / Щипанов А.И., Лабозин П.Г. // БИ №22, 03.07.1970.
3. Руководство по составам и применению теплоизоляционных и огнестойких перлитовых штукатурок. М.: Стройиздат, 1975. - 15 с.
4. Руководство по выполнению огнезащитных и теплоизоляционных штукатурок механизированным способом. М.: Стройиздат, 1977. - 46 с.