ОГНЕСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ И ОГНЕЗАЩИТНАЯ НАНОСИМАЯ РАСПЫЛЕНИЕМ ВЯЖУЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО БЕТОНА ХОЛОДНОГО ПЛАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛИРУЕМОЙ ПЛОТНОСТЬЮ
FIRE-RESISTANT COATING AND FIRE-RESISTANT SPRAYING BINDER COMPOSITION FOR HIGH-STRENGTH COLD-MELTING CONCRETE WITH CONTROLLED DENSITY

Ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка является частичным продолжением заявки US 15/228829 от 4 августа 2016, теперь патент US 9670096, выданный 6 июня 2017, и находящейся одновременно на рассмотрении заявки US 15/474074 от 30 марта 2017, содержания которых введено в настоящий документ ссылкой во всей их полноте.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к наносимым распылением огнезащитным материалам и способам их получения, для защиты стали, древесины, бетона и других строительных и промышленных материалов, которые требуют защиты от неожиданных возгораний. Более конкретно, изобретение относится к наносимым распылением огнезащитным материалам и способах их получения, которые значительно снижают образование диоксида углерода и других парниковых газов при их производстве, в отличие от портландцемента и типичных геополимерных цементов. В частности, настоящее изобретение относится к совершенно новому подходу к применению наносимого распылением огнезащитного материала на основе цемента геополимерного типа для повышения прочности, сцепления и термостойкости, соответственно, который демонстрирует динамические характеристики, обеспечивающие повышенную жаропрочность, повышенную прочность на сжатие, повышенную прочность сцепления и повышенную защиту от коррозии на стальных компонентах, на которые он нанесен.
Уровень техники
Наносимые распылением огнезащитные вяжущие материалы не являются новым понятием. Например, хорошо известно о нанесении распылением огнезащитных суспензий на металлические конструктивные элементы и другие поверхности зданий, чтобы создать на них теплостойкое покрытие. Патенты US 371913 и US 3839059, введенные в настоящий документ ссылкой, описывают
композиции на основе гипса, которые, помимо гипсового вяжущего, содержат легкий неорганический заполнитель, такой как вермикулит, волокнистый материал, такой как целлюлоза, и воздухововлекающую добавку.
Цементы геополимерного типа включают активируемый щелочью геополимер с добавкой золы-уноса и шлаковый геополимерный цемент. (Часто путают значения терминов "геополимерный цемент" и "геополимерный бетон". Цемент представляет собой вяжущее, тогда как бетон является композиционным материалом, получаемым в результате смешения цемента с водой (или щелочным раствором в случае геополимерного цемента) и заполнителями, диспергированными в вяжущем, и затвердевания.
2
2
3
Зола-унос, в Великобритании известная также как "зола от сжигания пылевидного топлива", является продуктом сжигания мелких частиц угля, которые выносятся из котлоагрегата с дымовыми газами. Золу, которая падает на дно котлоагрегата, называют зольным остатком. В современных электростанциях, работающих на угле, зола-унос обычно улавливается электростатическими осадителями или другим оборудованием для фильтрации частиц, прежде чем дымовые газы достигнут вытяжных труб. Компоненты золы-уноса сильно различаются в зависимости от источника и подпитки углем для сжигания, но любая зола-унос содержит значительное количество диоксида кремния (SiO) (как аморфного, так и кристаллического), оксида алюминия (AlO) и оксида кальция (CaO), являющихся основными минеральными соединениями в угленосных породных пластах. В прошлом золу-унос обычно выбрасывали в атмосферу, но в настоящее время стандарты по контролю за загрязнением воздуха требуют улавливать ее до выпуска, устанавливая очистное оборудование. В US золу-унос обычно складируют на угольных электростанциях или захоранивают. Около 43% используется повторно, часто в качестве пуццолана для производства гидравлического цемента или гидравлического гипса и для полной или частичной замены портландцемента в производстве бетона. Пуццоланы обеспечивают схватывание бетона и гипса и придают бетону большую защиту от воздействия влаги и химической коррозии.
Сжигание более твердого, более древнего антрацита и битуминозного угля типично производит золу-унос класса F. Эта зола-унос по своей природе является пуццолановой и содержит менее 7% извести (CaO). Обладая свойствами пуццоланов, стекловидный оксид кремния и оксид алюминия в золе-уносе класса F требуют вяжущего вещества, такого как портландцемент, негашеная известь или гашеная известь, в смеси с водой для реакции и образования вяжущих соединений. Альтернативно, добавление химического активатора, такого как силикат натрия (жидкое стекло) в золу класса F может образовать геополимер. В частности, геополимерные цементы базируются на таких минимально обработанных натуральных материалах или промышленных побочных продуктах, чтобы значительно снизить их углеродный след, будучи также очень устойчивыми ко многим обычным проблемам долговечности бетона.
4
Зола-унос, получаемая от сжигания более позднего лигнита или полубитуминозного угля, в добавление к обладанию пуццолановыми свойствами, имеет также некоторую способность к самоцементированию. В присутствии воды зола-унос класса C твердеет и со временем упрочняется. Зола-унос класса C обычно содержит более 20% извести (CaO) и, в отличие от золы класса F, самоцементирующаяся зола-унос класса C не требует активатора. Содержания щелочей и сульфата (SO) обычно выше, чем в золе-уносе класса C.
В шлаковом геополимерном цементе часто используется гранулированный молотый доменный шлак (GGBFS), который получают гашением шлака (побочный продукт черной металлургии) от плавки железа в доменной печи водой или паром с образованием стекловидного гранулированного продукта, который затем сушат и измельчают в тонкий порошок.
Вторичная переработка золы-уноса и GGBFS-материалов становится все более популярной в последние годы из-за повышения расходов на захоронение, интереса к устойчивому развитию и снижения углеродного следа в строительстве.
Использование цементных и бетонных композиций геополимерного типа в наносимых распылением огнезащитных
материалах является относительно новым. Цементы геополимерного типа имеют довольно высокую термостойкость по сравнению с портландцементом, но существуют проблемы с использованием этого материала как огнезащитного покрытия.
3
3
Заявка WO 2015/144796A1 описывает огнезащитную вяжущую композицию для покрытия, содержащую органические полимеры и доменный шлак. Изобретение предлагает композицию, имеющую объемную плотность 0,8 г/см или меньше и содержащую: (a) 25-65 вес.% неорганического вяжущего, содержащего (i) 83-100 вес.% кальциево-алюминатного цемента, (ii) 0-14 вес.% сульфата кальция, (iii) 0-9 вес.% портландцемента, причем весовые проценты (i), (ii), (iii) рассчитаны на сумму (i)+(ii)+(iii), (b) 0,5-15 вес.% одного или более органических полимеров, (c) 30-75 вес.% одного или более неорганических наполнителей, причем объемная плотность наполнителей меньше 0,5 г/см, и причем весовые проценты рассчитаны на полный вес всех нелетучих компонентов композиции.
В патенте US 5718759 описан огнезадерживающий вяжущий материал, состоящий из пуццоланового заполнителя и смеси портландцемента и молотого доменного шлака (колонка 1, строки 15-20; колонка 1, строки 58-67; колонка 2, строки 57-65; колонка 6, строки 5-24). Описывается вяжущая композиция, которая подходит для использования в водостойких строительных материалах, в том числе стяжек полов, подкладочных обшивок, самовыравнивающихся напольных материалов, материалов для ямочного ремонта дорожного покрытия, фибролита, огнезащитных аэрозолей, причем огнезадерживающие материалы содержат от примерно 20 вес.% до примерно 75 вес.% β-полугидрата сульфата кальция, от примерно 10 вес.% до примерно 50 вес.% портландцемента, от примерно 4 вес.% до примерно 20 вес.% летучей кремнеземной пыли и от примерно 1 вес.% до примерно 50 вес.% пуццоланового заполнителя. Портландцементный компонент может также быть смесью портландцемента с золой-уносом и/или молотым доменным шлаком.
В патенте US 8519016 описывается легкая вяжущая композиция,
содержащая золу-унос, соль щелочного металла и лимонной кислоты, силикат щелочного металла, пенообразователь для увлечения воздуха и воду (колонка 3, строки 46-62; колонка 4, строки 20-25; колонка 4, строки 60-67; колонка 8, строки 1-5). Изобретение относится к способу получения легкой вяжущей композиции с улучшенной прочностью на сжатие для таких продуктов как цементные плиты. Согласно этому способу, смешивают золу-унос, соль щелочного металла и лимонной кислоты, силикат щелочного металла, пенообразователь для увлечения воздуха, воду и, в предпочтительном варианте осуществления, стабилизатор пены. Композиции, которые включают золу-унос, выбранную из группы, состоящей из золы-уноса класса C, золы-уноса класса F и их смесей, соли щелочного металла и лимонной кислоты, силикаты щелочного металла, пенообразователи и, предпочтительно, стабилизатор пены, такой как поливиниловый спирт, не требуют использования замедлителей схватывания. Композиции, содержащие золу-унос класса F, факультативно могут содержать портландцемент типа III.
3
3
Патент US 8167998 описывает легкую готовую бетонную смесь, содержащую комбинацию крупных заполнителей, таких, как молотый гранулированный доменный шлак, зола-унос, стекло, оксид кремния, вспученный сланец, перлит и/или вермикулит, а также замедлители схватывания, такие как бораты. В его самом широком контексте этот патент описывает легкую готовую бетонную смесь, которая содержит 8-20 об.% цемента, 11-50 об.% песка, 10-31 об.% предварительно вспученных частиц, 9-40 об.% крупного заполнителя и 10-22 об.% воды, причем сумма содержаний используемых компонентов не превышает 100 об.%. Предварительно вспученные частицы имеют средний диаметр от 0,2 мм до 8 мм, объемную плотность от 0,02 г/см до 0,64 г/см, коэффициент формы от 1 до 3. Осадка конуса композиции, измеренная согласно ASTM C143, составляет от 2 до 8 дюймов (5,08-20,32 см). После схватывания легкой готовой бетонной смеси в течение 28 дней она имеет прочность на сжатие, измеренную согласно ASTM C39, по меньшей мере 1400 фунтов на квадратный дюйм (psi) (9,65 МПа).
Заявка WO 2016/016385A1 описывает геополимеры,
использующиеся в качестве вяжущего для огнестойкого изоляционного материала (стр. 1, строки 3-7; стр. 6, строки 2-9; стр. 7, строки 30-33; стр. 8, строки 5-15). Эта ссылка иллюстрирует использование геополимера в композиции покрытия для компонента строительной конструкции; компонент с покрытием для использования в строительстве, причем покрытие содержит геополимер; способ покрытия компонента, включающий нанесение отверждающейся геополимерной смеси на поверхность компонента и отверждение смеси с образованием отвержденного геополимерного покрытия; а также применение геополимера в качестве строительного раствора.
Патентная публикация US 2014/0047999 описывает цементный композиционный материал, стойкий к кислотам и высокой температуре, содержащий золу-унос и молотый шлак. Этот патент направлен в широком смысле на способ получения кислото- и термостойких цементных композиционных материалов, в которых матрицей является только одна активированная щелочью зола-унос класса F, зола-унос класса F в комбинации с молотым шлаком или только один молотый шлак. Зола-унос класса F дает низкокачественные активируемые щелочью цементные системы. С другой стороны, отсутствие оксида кальция приводит к очень высокой стойкости к умеренно- или высококонцентрированным неорганическим или органическим кислотам. Высокая прочность и низкая проницаемость цементных систем чисто на золе-уносе класса F достигается при использовании в композиции неуплотненной летучей кремнеземной пыли, аморфного диоксида кремния, полученного как побочный продукт в производстве ферросилиция. Осажденные наночастицы оксида кремния получены из растворимых силикатов, а наночастицы летучей кремнеземной пыли получены от сжигания тетрахлорида кремния в потоке водорода.
Патентная публикация US 2015/0321954 описывает геополимерный цемент, содержащий золу-унос и гранулированный доменный шлак. Этот патент описывает твердый активатор компонентов для использования в геополимерном цементе, содержащем алюмосиликатный материал, активатор содержит смесь силиката натрия и карбоната натрия для активации геополимерного
цемента путем повышения химической активности алюмосиликатного материала в геополимерном цементе при образовании геополимерного бетона.
Патент EP 0807614B1 описывает распыление бетона, содержащего кальциево-алюминатное стекло, алюмосиликат и пуццолановый материал.
3
С прежними огнезащитными обработками существуют дополнительные проблемы. Например, архитекторы должны соблюдать много спецификаций на строительные конструкции и компоненты, которые составляют их скрытую и открытую инфраструктуру. Такие спецификации могут включать также равновесную плотность нанесенного огнезащитного покрытия. Типичными спецификациями являются плотность 15, 20, 25, 40 и 50 фунтов на кубический фут (pcf) (соответственно 240, 400, 641 и 801 кг/м).
Нанесение огнеупорного покрытия предпочтительно осуществляют распылением с помощью обычного распылительного оборудования, хотя ремонт покрытия можно провести и с использованием более вязкого материала, наносимого шпателем. Нанесенное покрытие должно также иметь хорошие реологические свойства, отверждаться полностью и без существенной усадки и демонстрировать хорошую прочность сцепления с основой, на которую оно нанесено.
Для определения огнестойкости покрытия, нанесенного на металлическую основу, применяется два типа стандартных испытаний. В обоих измеряется время, требующееся защищенной основе для достижения температуры 1000°F (537,8°C). Это время обычно понимается как время, необходимое для того, чтобы обитатели защищенной конструкции могли покинуть помещение. Таким образом, большее время означает более длительный период, имеющийся в распоряжении для освобождения конструкции.
Первое испытание можно найти в стандарте ANSI/UL263 "Fire Tests of Building Construction Materials" (испытание ANSI UL263 эквивалентно ASTME119). В этом испытании применяется повышенный уровень нагрева до 2000°F (1093°C) в течение заданного периода времени. Вторым испытанием является ANSI/UL1709 "Rapid Rise Fire
Tests of Protection Materials for Structural Steel", в этом испытании применяется нагрев до температуры 2000° за 5 минут. Испытание ANSI/UL1709 обычно считается более жестким.
Было бы желательным иметь эффективное геополимерное покрытие, которое можно было бы наносить распылением, затиркой или аналогичными методами, позволяющими нанести эффективное огнестойкое покрытие на инфраструктуру зданий.
Было бы также желательным иметь огнестойкое геополимерное покрытие, которое имеет хорошие реологические свойства, прочность сцепления и высокую долговечность.
Было бы также желательным иметь геополимерное покрытие, которое позволяет обеспечить заданную равновесную плотность после отверждения, чтобы удовлетворить различным строительным спецификациям, и которое будет демонстрировать хорошие пределы огнестойкости в действующими стандартами на проведение испытаний.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к материалам и способам получения наносимого распылением вяжущего огнезащитного материала с контролируемой плотностью на основе бетона холодного плавления для применения в строительстве и эксплуатации для защиты стали, дерева, бетона и других строительных и промышленных материалов, которым требуется защита от неожиданных возгораний.
Одной целью разработки продукта по настоящему изобретению было создание композиции, которая значительно снижает образование диоксида углерода и других парниковых газов при производстве, в отличие от портландцемента и типичных геополимерных цементов или бетонов.
Другой целью разработки настоящего изобретения было создать эффективное геополимерное покрытие, которое может обеспечить эффективное несгораемое покрытие на строительной инфраструктуре.
Следующей целью было получить огнестойкое геополимерное покрытие, которое имеет хорошие реологические свойства, прочность сцепления и высокую долговечность.
Следующей целью разработки настоящего изобретения было создать геополимерное покрытие, которое позволяет обеспечить заданную равновесную плотность после отверждения, чтобы удовлетворить различным строительным спецификациям, и которое будет демонстрировать хорошие пределы огнестойкости с действующими стандартами на проведение испытаний.
Еще одной целью является повышение качества продукта путем снижения повреждений конструктивных элементов, например, от воздействия климатических условий (таких, как экстремальная или переменная погода), экстремальной жары, повреждений, вызываемых химическими соединениями, такими как хлориды, сульфаты, кислоты и т.п., или повреждений нанесенного распылением огнезащитного материала от ударной нагрузки при транспортировке или строительных работах.
Еще одной целью для описанных здесь материалов и способов является предложить промышленности, такой как строительная промышленность, продукт, который значительно снижает образование диоксида углерода и других парниковых газов при производстве, в отличие от портландцемента и типичных геополимерных цементов. Далее, другим преимуществом изобретения является то, что оно использует базовые процессы и материалы, которые можно внедрить в существующие производственные мощности и методологии.
В соответствии с целями и задачами, какие отмечены выше и какие выявятся из следующего описания, геополимерные покрытия согласно изобретению и способ защиты по меньшей мере части здания указанной композицией основаны на нанесении на здание огнестойкого материала, который содержит смесь:
(a) 15-50 вес.% по меньшей мере одного легкого заполнителя, имеющего насыпную плотность менее 1,0 и диаметр от примерно 0,025 мм до примерно 12,5 мм;
(b) 5-60 вес.% по меньшей мере одного активируемого щелочью вяжущего материала;
(c) 2-15 вес.% по меньшей мере одного активатора для указанного активируемого щелочью вяжущего материала;
(d) 0-15 вес.% по меньшей мере одного замедлителя схватывания;
(e) 0-5 вес.% по меньшей мере одного белкового материала или синтетического белкового материала;
(f) 0,01-5 вес.% по меньшей мере одного щелочестойкого волокна;
(g) 0-2 вес.% оксида магния;
(h) 0-4 вес.% водопонижающей добавки;
(i) 0-4 вес.% добавки, улучшающей реологические свойства; и
(j) воду.
Что касается GGBFS и золы-уноса, можно использовать какой-либо один из этих материалов или можно комбинировать оба материала как часть вяжущего материала.
В некоторых случаях, когда попытки изменения объемного веса и объема являются очень затруднительными, используется белок или синтетический белковый материал, достигающий тех же характеристик, что и белок, которые способны образовать слабую ковалентную связь с гидроксидами и силикатами, изменяя тем самым концентрацию ионов гидроксидов и силикатов в целях удержания воды, сохранения стабильного объема в процессе отверждения и снижения липкости/клейкости силикатов. Концентрации белка могут варьироваться от примерно 0,05 вес.% до примерно 2,5 вес.% от вяжущей массы.
Другие объекты и преимущества настоящего изобретения выявятся из следующего описания, проводимого в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых в целях иллюстрации и примера представлены некоторые варианты осуществления настоящего изобретения. Любые чертежи, содержащиеся в данном документе, составляют часть настоящего описания и включают типичные варианты осуществления настоящего изобретения и иллюстрируют различные его объекты и отличительные признаки.
Подробное описание изобретения
Геополимерные покрытия согласно изобретению имеют вязкость, подходящую для нанесения распылением, и содержат огнестойкую смесь, которая включает смесь компонентов, образующих огнестойкое покрытие, смесь, которая позволяет нанести покрытие с заданной равновесной плотностью при малой усадке или без усадки, хорошей прочностью на сжатие и повышенной прочностью
сцепления. Такие покрытия являются экологичными и находят широкое применение в жилых зданиях и сооружениях, торговых помещениях и сооружениях и в многоквартирной застройке.
Если не указано иное, все потребности в материале выражены в весовых процентах, то есть как масса конкретного компонента, отнесенная к массе всей указанной смеси, включая воду, и умноженная на 100%.
Настоящее изобретение относится к бетонному вяжущему огнезащитному материалу с контролируемой плотностью, который можно наносить обычным распылительным оборудованием для огнестойких покрытий, чтобы достичь желаемой заданной равновесной плотности. Предлагаемый настоящим изобретением продукт полезен для защиты стали, дерева, бетона и других строительных и промышленных материалов, которым требуется защита от неожиданных возгораний.
Одной проблемой при создании композиции было предотвратить разложение и расплавление геополимера при воздействии температур порядка 1000-1200°F (537,8-649°C). Эта проблема была решена путем разработки расходуемой системы легких частиц, которые рассеивают тепло в течение 1, 2, 3 и 4 часов воздействия температуры 2000°F (1093°C), чтобы нижележащая сталь в течение периода воздействия не нагревалась выше 999°F (537,2°C) и до более низких температур при большей толщине в случае менее стойких основ, таких как дерево и бетон.
3
3
3
3
3
3
Другой уникальной задачей было подобрать состав смеси так, чтобы достичь стабильной заданной проектной равновесной плотности в пределах от примерно 15 фунтов на кубический фут (pcf) (240 кг/м) до примерно 60 pcf (961 кг/м), с конкретными целевыми плотностями 15 pcf (240 кг/м), 25 pcf (400 кг/м), 40 pcf (641 кг/м) и 50 pcf (801 кг/м), при сохранении относительной прочности на сжатие в диапазоне 200-3000 psi (1,4-20,7 МПа), предпочтительно примерно 200 psi (1,4 МПа), 750 psi (5,2 МПа), 1800 psi (12,4 МПа) и 3000 psi (20,7 МПа) в целях долговечности.
Эти проблемы были решены благодаря использованию легких
заполнителей разных типов и разных размеров, что уменьшает предел прочности на сдвиг в когезионных (влажных) условиях, тем самым снижая давление насоса, и образует пористые структуры.
Композиции согласно настоящему изобретению используют стекловидные активаторы, которые мобилизуют другие стеклоподобные материалы и расходуют эти материалы, полимеризуя их под действием высокой температуры с получением стекла, оксидов, гидроксидов и гидратов металлов в различных формах. Эта полимеризация снижает потерю массы при определении равновесного объемного веса материала. Потеря массы при нагреве типично усиливается, когда легкие частицы поглощают жидкость в процессах смешения и нанесения. Нанесение композиции под давлениями, типичными для промышленных распылительных устройств, также может искусственно уплотнить композицию, в результате чего она демонстрирует повышенную кажущуюся плотность.
Анализ результатов испытаний систем рассеивания тепла по настоящему изобретению при 2000°F (1093°C) четко показал, что рассеяние тепла при температуре выше и ниже 2000°F (1093°C) происходит при разных относительных толщинах системы, применимых для других температур. Температура испытания 2000°F (1093°C) была выбрана в соответствии с современной стандартной промышленной практикой, как предписано Американским обществом специалистов по испытаниям и материалам (American Society for Testing and Materials, ASTM) и Компанией по стандартизации и сертификации в области техники безопасности (Underwriter Laboratories, UL), что отражено в протоколах UL 263 (ASTM E119) и UL 1709.
Хотя применимы все меры, используемые для решения проблем, выбирают одну или более мер на основе области применения, используемого насоса, а также от способа нанесения в случае, когда насос не применяется.
Следует отметить, что огнезащитные материалы, наносимые распылением или мастерком, не должны при сгорании во время пожара, когда расходуемый материал может воздействовать на людей, образовывать ядовитый дым. Таким образом, когда расходуемый материал может воздействовать на людей, не следует
использовать в обрабатываемых смесях компоненты и их остатки, которые при воздействии температур выше 1999°F (1092,8°C) образуют токсичный дым.
Конкретные материалы, использующиеся в настоящем изобретении, выбираются в значительной степени на основе стоимости, способности к перекачиванию, эффективности контроля объемного веса и поглощения воды. Что касается поглощения воды, материалы, использующиеся в настоящем изобретении, сильно отличаются от других наносимых распылением огнезащитных продуктов тем, что в смеси по настоящему изобретению не используется портландцемент. В смесях, содержащих портландцемент, вода поглощается смесью и затем почти полностью теряется, когда материал высыхает до своей равновесной плотности. Эта потеря веса затрудняет получение композиции, стабильно достигающих желаемой целевой равновесной плотности нанесенного покрытия.
Когда в композицию по изобретению добавляют воду, вода смешивается с метасиликатом натрия, тетраборатом натрия и другими растворимыми материалами и активирует их. В результате эти материалы полимеризуются и связывают воду в форме, которая не испаряется полностью на стадии сушки. Таким образом, вода, входящая в поры любого поглощающего материала, остается в легких поглощающих материалах и только повышает плотность легких частиц. При использовании материалов, слабо поглощающих воду, полученная смесь имеет более стабильную плотность и позволяет лучше контролировать конечное покрытие.
Вода должна быть питьевого качества, чтобы обеспечить более высокую степень согласованности свойств и поведения полученной композиции. Например, компонент, сбалансированный с различными типами источников воды, должен учитывать изменение pH, содержание минералов, фторида и других химикатов и компонентов.
Количество воды, используемой в композиции по изобретению, должно определяться из стандартных опытов с пробным замесом, чтобы достичь желаемых плотности, прочности и вязкостных характеристик для нанесения распылением с помощью
нагнетательного насоса. Воду обычно добавляют в смесь в массовых количествах от примерно 10 вес.% до примерно 65 вес.%, предпочтительно в количестве 10-50 вес.%, чтобы концентрация воды была эффективной для получения подвижности смеси, определяемой по осадке конуса, и других характеристик, соответствующих проектным требованиям для намеченной цели, вертикального или потолочного ремонта или покрытия, наносимого мастерком, до наносимых распылением материалов покрытия на различные элементы конструкции, включая металл, бетон и дерево
Заполнители
Заполнители должны содержать или состоять из легких заполнителей, имеющих как можно меньший удельный вес, но обычно не более 1,0, предпочтительно меньше или равный примерно 0,60, еще более предпочтительно менее или равный примерно 0,40. Важно, чтобы выбранные заполнители не образовывали токсичного дыма при воздействии температур выше 1999°F (1092°C). Подходящие легкие наполнители могут включать вермикулит, вулканический пепел, боксит, другие вспученные вулканические минералы, пеностекло, стеклянные шарики, алюминиевые шарики, вспученный сланец, ценосферы, которые могут быть искусственными, и/или побочные продукты сжигания угля, белок или синтетический белок, создающие воздушные поры, пенополистирол, хлопок и другие искусственные или натуральные материалы, создающие пустоты. Низкопоглощающие заполнители, такие, как пеностекло с покрытием, имеют более низкую способность поглощать жидкость и поэтому предпочтительны.
Вермикулит сильно поглощает воду, но можно использовать относительно высокие концентрации вермикулита, чтобы контролировать плотность. Вермикулит также легко перекачивается.
Пенополистирол имеет низкую способность поглощения и значительно улучшает прокачивание. Он также является в некоторой степени огнеопасным, так что используются более низкие концентрации, чтобы сохранить хорошую огнестойкость. При сгорании пенополистирола он образует диоксид углерода и водяной пар, который несколько изолирует слой, но он также начинает разлагаться при температурах порядка 180-240°F (82-116°C), так
что предпочтительно использовать более мелкие частицы и низкие концентрации пенополистирола, чтобы поры, остающиеся после разложения под действием температуры, были малыми и меньшими по объему.
Перлит имеет более низкую способность поглощать воду, чем вермикулит, и является хорошим изолятором. Перлит с более высокой плотностью представляет собой более твердые частицы, но его труднее прокачивать, так что концентрация этого материала должна быть сбалансирована с количеством вермикулита и пенополистирола, чтобы снизить износ прокачивающего оборудования. Предпочтительно использовать перлит самой низкой плотности, чтобы уменьшить давление наноса и лучше контролировать объемный вес смеси.
Пеностекло в смеси по изобретению имеет низкие изоляционные свойства и предпочтительно имеет покрытие, чтобы снизить поглощающую способность. Однако пеностекло является несколько абразивным и повышает давление прокачивания, так что его концентрация в любой смеси должна быть сбалансирована с учетом этих эффектов, вносимых другими материалами смеси.
Для целей прокачивания выгодно использовать минимум 2 разных размера заполнителя, чтобы снизить уплотнение материалов с прерывистым гранулометрическим составом во время прокачивания. Выгодны округлые частицы и в большинстве случаев предпочтительны стабильные ценосферы, полученные от сжигания угля, или керамические, алюминиевые или стеклянные искусственные ценосферы.
3
Комбинированный заполнитель предпочтительно присутствует по весу в количестве от примерно 15 вес.% до примерно 50 вес.% в расчете на конечную смесь, включая воду. Концентрацию отдельных компонентов комбинированного заполнителя и полную концентрацию следует устанавливать и сбалансировать так, чтобы достичь подходящих характеристик прокачивания в случае пневматического нанесения, прочности и плотности. Объем заполнителя и вяжущих материал подбирают так, чтобы достичь плотности, предусмотренной проектом, которая может варьироваться от примерно 15 pcf до примерно 50 pcf (240-801 кг/м).
Конкретное количество заполнителя, используемого в композиции по изобретении, следует определять из стандартных опытов с пробными замесами, которые нацелены на получение желаемых плотности, прочности и вязкости прокачивания. Для проектов, в которых используется пневматическая проективная пульверизация, максимальный размер заполнителя следует выбирать в зависимости от предполагаемого оборудования. Обычно эффективным является максимальный номинальный размер заполнителя около 5 мм. При прокачке с роторно-статорными насосами желательна высокая концентрация вермикулита. При прокачивании с насосами перистальтического или поршневого типа полезно повышенное количество полистирола, с концентрациями от примерно 2,5 до 15 процентов, особенно при прокачивании на большую высоту.
Вяжущие материалы
Вяжущие материалы следует соединять с сухими заполнителями до расфасовывания в мешки или другую упаковку. Вяжущие материалы предпочтительно включают по меньшей мере одно из золы-уноса (класс C или класс F) и гранулированного молотого доменного шлака (GGBFS). Зола-унос класса C обычно имеет высокую концентрации известь, т.е., от более 15 вес.% до 30 вес.%, зола-унос класса F обычно содержит менее 7 вес.% извести. Как GGBFS, так и зола-унос являются продуктами и отходами сжигания промышленных материалов при высоких температурах и, соответственно, оба материала имеют довольно высокую жаропрочность, что делает их отличными компонентами для теплостойкого покрытия.
Зола-унос и гранулированный молотый доменный шлак (GGBFS) предпочтительно добавляют в достаточной концентрации, чтобы получить желаемые прочность смеси, изменение объема изменение объема, карбонизацию и реологические свойства. Подходящими являются концентрации до примерно 70 вес.%, предпочтительно до примерно 60 вес.%, еще более предпочтительно в диапазоне примерно 5-50 вес.%, в частности, в диапазоне 15-50 вес.%. Концентрации золы-уноса и GGBFS в смеси следует выбирать путем балансировки массовых и объемных количеств золы-уноса и/или
GGBFS в составе смеси пока, не будут достигнуты характеристики, определенные в проектных требованиях.
Если добавка желательных количеств GGBFS или золы-уноса не позволяет достичь намеченной прочности на сжатие, можно добавить гидроксид кальция в количестве от примерно 1 вес.% до примерно 10 вес.%, чтобы повысить прочность. Типично и предпочтительно, суммарное количество лежит в диапазоне от примерно 5 вес.% до примерно 70 вес.%. Количество одного или обоих материалов зависит от их индивидуальных характеристик, в том числе от содержания кальция, содержания алюминия, содержания углерода (потери при прокаливании) и содержания кремния.
Использование смеси двух или трех вяжущих материалов выгодно для производственных целей, чтобы уменьшить эффект непостоянства одного из материалов (если переменные свойства являются проблемой выбранного источника таких материалов).
3
3
3
Можно использовать природные пуццолановые материалы, такие как каолин, аттапульгитовая глина, а также другие натуральные или искусственные минералы. Эти глинистые материалы предпочтительно имеют содержание диоксида кремния/ пероксида натрия выше примерно 40% и не образуют токсичного дыма при воздействии температур выше 1999°F (1092,8°C). Можно провести стандартные опыты для определения оптимальной концентрации каждого материала, но эффективным является полное количество вяжущих материалов от 100 (для низкой плотности) до 800 (для высокой плотности) фунтов на кубический ярд (59-474 кг/м), предпочтительно 100-700 lb/yd (59-415 кг/м).
Зола-унос и GGBFS являются пуццоланами и вяжущими материалами, что позволяет не использовать в композиции портландцемент. Зола-унос и GGBFS-материалы активируются щелочной солью. В композициях согласно настоящему изобретению используется любой один из них или оба этих материала. GGBFS желателен как усилитель прочности благодаря повышенному содержанию гидроксида кальция, так как гидроксид кальция является очень активным. Зола-унос также содержит немного гидроксида кальция, но в GGBFS он составляет примерно 30-50%, и
он не настолько эффективен, чтобы повышать прочность композиции. Конкретные количества этих материалов, использующихся в конечной композиции, определяют из стандартных опытов с пробными замесами, чтобы получить наилучшую прочность и объемный вес для достижения целевой равновесной плотности.
Активаторы для вяжущих материалов
Активаторы для вяжущих материалов предпочтительно включают метасиликат натрия или калия или пентагидрат метасиликата натрия или калия. Точное количество каждого добавляемого материала зависит от желаемой прочности смеси, изменения объема, карбонизации и реологических характеристик. Обычно подходящие количества лежат в интервале от примерно 2 вес.% до примерно 25 вес.%, предпочтительно 4-20 вес.% от конечной смеси. Концентрацию метасиликата натрия или калия или пентагидрата метасиликата натрия или калия в смеси следует выбирать путем подбора массовых и объемных количеств в составах смеси до тех пор, пока характеристики не будут соответствовать проектным требованиям. В случае, когда время перемешивания является очень коротким, например, при непрерывном перемешивании и нагнетании для нанесения распылением, часто выгодно повышение содержания пентагидрата, чтобы обеспечить полное введение силикатных материалов, или уменьшение размера частиц пентагидрата метасиликата или метасиликата позволяет ускорить реакции с водой. Количество метасиликата калия или натрия или пентагидрата метасиликата натрия или калия снижается, когда используется портландцемент или другие цементы.
Если нанесение проводится в промышленной зоне, подверженной воздействию переносимых по воздуху кислотных частиц, желательны повышенные концентрации метасиликата, чтобы увеличить содержание диоксида кремния, пероксида натрия или калия в покрытии и повысить относительную стойкость к воздействию кислот. При промышленном применении в зоне, подверженной действию кислот, смесь будет стойкой ко всем низким концентрациям кислот, кроме фтористоводородной кислоты. Повышение содержания метасиликата будет естественно повышать равновесный объемный вес и, таким образом, поэтому необходимо сбалансировать легкие или пористые
материалы. В случаях, когда зона применения подвергается воздействию умеренных или экстремальных погодных (температурных) условий и осадкам, содержание метасиликата типично поддерживают выше 7%, чтобы иметь достаточную стойкость для противостояния этим эффектам.
Метасиликат натрия является щелочной солью. Метасиликат натрия активирует пуццолановые компоненты в золе-уносе и GGBFS, снижая проницаемость и повышая прочность. Метасиликат натрия несет самую большую ответственность за повышение веса поглощающего заполнителя, поэтому его концентрация должна быть эффективно сбалансирована с учетом поглощающей способности, присущей заполнителям, использующимся в смеси.
Композиции согласно настоящему изобретению называются здесь бетоном "холодного плавления", чтобы указать содержащие диоксид кремния и алюминий пуццоланы в качестве отвержденных или отверждающихся композиций, которые активируются и связываются щелочами, образуя затвердевший материал, и в которых не используется жидкий гидроксид щелочного металла, например, LiOH, в качестве основного активатора или модификатора pH. Эксперименты, проведенные авторами изобретения, показали, что использование жидких гидроксидов щелочного металла, таких как LiOH, приводит к отвержденным композициям, которым не хватает необходимых прочностных характеристик, чтобы получить эффективное огнестойкое покрытие. Предлагаемые изобретением бетонные композиции холодного плавления дают высококачественный материал с контролируемыми временем схватывания, объемом и плотностью.
Замедлитель схватывания
Материалы, повышающие время схватывания, следует выбирать на основе эффективности материала в используемой комбинации компонентов. Обычно, если с самым недорогим материалом и относительной концентрацией достигается время схватывания 1 час, это является достаточным, чтобы позволить чистовую обработку слоя, если таковая потребуется.
Подходящие замедлители схватывания включают тетраборат натрия, цитрат натрия дигидрат, лимонную кислоту, борную кислоту
и кремниевую кислоту. Замедлители схватывания обычно добавляют в композиции по изобретению в количестве в диапазоне от примерно 0 до примерно 15,0 вес.% от веса смеси, включая воду, чтобы увеличить время схватывания и/или жизнестойкость.
Тетраборат натрия является предпочтительным замедлителем схватывания и ингибитором коррозии для стальных конструкций. Такие замедлители схватывания, как тетраборат натрия, позволяют геополимерной смеси по изобретению набирать прочность с достаточной скоростью, чтобы сохранить когезию, позволяя одновременно мастеру произвести финишную отделку нанесенного слоя. Конкретное количество тетрабората натрия определяется из стандартного эксперимента, но обычно его добавляют в количестве примерно 40-60 вес.% от веса метасиликата.
Вещества, предотвращающие растрескивание
Микроволокна являются важным компонентом для снижения растрескивания конечного слоя в результате испарения и автогенного изменения объема вследствие полимеризации материала. Можно выбирать любые микроволокна, но эти волокна не должны производить токсичный дым при воздействии температур выше 1999°F (1092,8°C). Волокна, подходящие для предотвращения образования трещин в композиции по изобретению, включают щелочестойкие стекловолокна, керамические волокна, или базальтовые волокна из-за их более низкой водопотребности, высокой термостойкости и снижения прочности на сдвиг связной смеси. Стандартные опыты позволят определить конкретную концентрацию волокон для оптимального эффекта, но обычно эффективным является количество в диапазоне 0,01-5 вес.%. Можно использовать волокна разной длины. Подходящие длины волокон лежат в интервале от примерно 3 мм до примерно 20 мм, предпочтительно 4-10 мм и еще более предпочтительно в интервале 5-8 мм.
Дополнительные агенты
Дополнительные материалы, использующиеся для контроля изменения объема и повышения прочности, включают водопонижающие агенты и расширяющие агенты. Для портландцементных смесей существуют различные промышленные водопонижающие добавки и
компенсаторы усадки, которые эффективны в огнезащитных и огнестойких смесях геополимерного типа. Например, сульфированный формальдегид является эффективным для снижения водопотребности. Сульфированный формальдегид добавляют как часть вяжущего материала в концентрациях от примерно 0,001 вес.% до примерно 0,5 вес.%, предпочтительно в количестве примерно 0,001-0,01 вес.%, более предпочтительно в количестве 0,0015-0,004 вес.% от всей смеси. Следует использовать только количество сульфированного формальдегида, достаточное до снижения водопотребности до ее максимума. Добавление большего количества сульфированного формальдегида не требуется. Формальдегид является химически токсичным и, следовательно, его концентрацию нужно ограничить ниже максимального предельного значения.
Использование песка, силикатов, алюмосиликатов, алюмосиликатных глин и других инертных и активных материалов также дает эффект снижения водопотребности.
Оксид магния добавляют, чтобы контролировать общую усадку. Он фактически является расширяющей добавкой, но если поддерживать добавленную концентрацию достаточно низкой (например, в диапазоне примерно 0,0001-0,5 вес.%, предпочтительно от 0,0007 до примерно 0,03 вес.%), он эффективно противодействует усадке, которую иначе мог бы иметь нанесенный материал. Наиболее предпочтительная концентрация составляет около 0,0015 вес.% от всей смеси. Оксид магния следует добавлять только в той степени, чтобы установить оптимальные значения изменения объема или расширения. Добавление слишком большого количества оксида магния может быть вредным из-за чрезмерного расширения конечной композиции, которое перевешивает другие источники усадки. Добавление правильного количества оксида или гидроксида магния придает положительное изменение объема, которое только компенсирует усадку других компонентов нанесенной смеси.
Тиксотропные свойства выгодны для приложений, наносимых распылением. В этих случаях содержание воды во много раз повышают, чтобы уменьшить давление насоса и снизить равновесные плотности. Добавление очень тонких жаростойких материалов,
таких, без ограничений, как летучая кремнеземная пыль, белая сажа, очищенная аттапульгитовая глина и другие тиксотропные материалы, полезно для повышения стабильности нанесенного слоя и для снижения отслаивания влажного нанесенного слоя при одновременном сохранении или повышении прочности. Такие очень мелкозернистые материалы помогают также заполнить пустоты в отвержденной смеси и, тем самым, помогают повысить прочность конечного покрытия.
Композиции по настоящему изобретению могут составляться так, чтобы соответствовать ряду целевых плотностей после нанесения на защищаемую конструкцию. Методики проектирования, относящиеся к достижению желаемого объема смеси и равновесной плотности, будут разными. Если для целей транспортировки или нанесения насосы не применяются, можно провести стандартные проектные расчеты, включающие определение объема и объемного веса, исходя их опубликованных/опытных данных по плотности. Если насосы применяются для транспортировки или в целях нанесения, жидкости в результате давления, создаваемого насосом, будут попадать внутрь поглощающих заполнителей. Жидкость или ее часть будет содержать воду и силикат натрия или калия, которые не испаряются полностью; оставшиеся неулетучившиеся вещества будут повышать плотность/объемный вес материалов, это повышение должно быть компенсировано в форме снижения объемного веса из-за повысившейся плотности. Способы компенсации повышения плотности включают подбор состава поглощающих заполнителей, повышение концентрации слабо поглощающих заполнителей или введение механизма образования пористости, такого как вовлечение воздуха, или добавление материалов с контролируемой низкой степенью упрочнения (CLSM), какие поставляются компаниями Fritz, BASF, W.R. Grace, Euclid или SIKA, в концентрациях, определяемых в опытах с пробными замесами.
В некоторых случаях, когда изменение объемного веса и объема является очень проблематичным, можно добавить белок. Такие белки включают синтетические белковые материалы, способные образовывать слабые ковалентные связи с гидроксидами и силикатами в смесях. Эти ковалентные связи изменяют концентрацию
ионов гидроксидов и силикатов, которые могли бы удерживать воду. Считается, что в результате этого добавленный белковый материал помогает смеси сохранять стабильный объем в процессе отверждения и снижает липкость/клейкость силикатов. Концентрации белка могут варьироваться от примерно 0,05 вес.% до примерно 5,0 вес.% от веса всех компонентов.
Белковый компонент, подходящий для настоящего изобретения в качестве вещества, снижающего липкость, содержит большие биомолекулы, или макромолекулы, включающие один или более длинноцепочечных аминокислотных остатков. Предпочтительный белок имеет в основе казеин, а также его натриевые и калиевые соли. Смотри патенты US 619040 и US 1537939, содержание которых введено в настоящий документ ссылкой. Белок добавляют как часть вяжущего материала в концентрациях от примерно 0,05 вес.% до примерно 5 вес.%, с условием, что белок добавлен в минимальной концентрации, которая будет создавать ковалентную связь между силикатами смеси и образованными в ней гидроксидами, временно устраняя липкость/клейкость смеси и уменьшая изменение ее объема.
После того как все компоненты будут соединены, материал должен перемешиваться в течение периода в интервале от примерно 10 секунд до 4 минут. Продолжительности перемешивания 30-60 секунд часто достаточно для наиболее распространенных значений вязкостей, использующихся с традиционным оборудованием для распыления. Компоненты смеси, использующееся в настоящем изобретении, могут меняться и сбалансированы так, чтобы достичь плотностей влажной и сухой равновесной смеси, требуемых проектным заданием и лежащими в диапазоне примерно от 15 pcf до 90 pcf (240-1442 кг на кубический метр), предпочтительно 15-50 pcf (240-801 кг на кубический метр) для сухой равновесной плотности, и прочности на сжатие от примерно 100 до 5000 psi (0,69-34,4 МПа), предпочтительно 200-3000 psi (1,4-20,7 МПа). Компоненты смеси предпочтительно меняют так, чтобы не происходило образования трещин вследствие пластической усадки, усадки при высыхании или автогенной усадки, и кроме того, меняют, чтобы приспособиться к изменяющимся типам насосов и
перепаду высот прокачки.
Чтобы получить заполнитель, поры и вяжущий материал, который можно наносить мастерком или пневматически выбрасывать на место (например, распылять на по меньшей мере часть защищаемого архитектурного сооружения) и который стоек к изменению погодных условий, воде, кислотам, сульфатам, хлоридам и воздействию тепла в течение времени до 4 и более часов при температуре 2000°F/1093°C (кривая нагрева по UL, как определено в методе ANSI/UL263 (ASTM E119)), следует соединить сухие материалы, добавить воду и перемешивать в течение как можно более длительного времени, но предпочтительно в течение периода от минимум 10 секунд до примерно 5 минут, предпочтительно 30-120 секунд в случае непрерывного перемешивания и использования насосного устройства, и в течение периода от 30 секунд до 4 минут, предпочтительно от минимум 60 секунд до примерно 3 минут, если используется дозирующее устройство прерывистого действия.
После укладки отверждение может протекать в любых подходящих окружающих условиях, пока не будет достигнута заданная прочность, или отверждение можно ускорить, повысив температуру вблизи материала до уровня от примерно 95°F (35°C) до примерно 180°F (82°C). Можно провести отверждение с электропрогревом, устанавливая походящие значения напряжения и силы тока и пропуская импульсами электрический ток через бетон до достижения желаемой прочности.
В следующих таблицах приведены подходящие диапазоны (вес.%) различных компонентов, использующихся для различных композиций согласно изобретению.
Таблица 1.
3
Целевая плотность 15 pcf (240 кг/м) (пневматическое нанесение; вермикулит+пенополистирол)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,06-0,1
водопонижающая добавка
оксид магния
0,02-0,5
0,04-0,08
контроль усадки
вермикулит размер #3
10-50
10-20
легкий заполнитель
пенополистирол
0,01-5
0,3-1
легкий заполнитель
GGBFS
5-50
10-20
вяжущее
зола-унос класса F
5-50
15-25
вяжущее
тонкий метасиликат натрия
3-15
4-8
активатор
тетраборат натрия
1-7
1,5-4,5
водопонижающая добавка
базальтовые микроволокна 6мм
0,01-5
0,1-1
обеспечение трещиностойкости
летучая кремнеземная пыль
0,01-5
0,08-0,4
улучшение реологических свойств
белок
0,01-5
0,05-0,4
улучшение отверждения
Таблица 2.
3
Целевая плотность 15 pcf (240 кг/м) (любой способ; вермикулит+пенополистирол)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
вермикулит размер #3
10-49,99
10-25
легкий заполнитель для расклинцовки
пенополистирол (EPS)
0,01-5
0,2-0,9
легкий заполнитель для расклинцовки
GGBFS
5-50
10-20
вяжущее
зола-унос
5-50
10-25
вяжущее
тетраборат натрия
1-7
1-5
замедлитель схватывания
тонкий метасиликат натрия
2-15
3-8
активатор
оксид магния
0,02-0,5
0,04-0,1
добавка, уменьшающая усадку
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,05-0,1
водопонижающая добавка
белок
0,01-5
0,09-0,16
улучшение отверждения
летучая кремнеземная пыль
0,01-5
0,14-0,23
улучшение реологических свойств
базальтовые микроволокна 6мм
0,01-5
0,1-0,7
обеспечение трещиностойкости
вода
20-60
38-48
активатор/смазка
Таблица 3.
3
Целевая плотность 15 pcf (240 кг/м) (вермикулит+перлит)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
вермикулит #3
5-50
10-18
легкий заполнитель
перлит
1-20
2-7
легкий заполнитель
GGBFS
5-50
8-14
вяжущее
Зола-унос
5-50
11-16
вяжущее
гидроксид кальция
0-10
1-7
вяжущее
тетраборат натрия
1-7
1-3
замедлитель схватывания
тонкий метасиликат натрия
3-15
2-7
активатор
оксид магния
0,02-0,5
0,02-0,1
добавка, уменьшающая усадку
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,05-0,1
водопонижающая добавка
белок
0,01-5
0,09-0,2
улучшение отверждения
летучая кремнеземная пыль
0,01-5
0,15-0,25
улучшение реологических свойств
стеклянные микроволокна 6мм
0,01-5
0,2-0,5
обеспечение трещиностойкости
вода
20-60
38-48
активатор/смазка
Таблица 4.
3
Целевая плотность 15 pcf (240 кг/м) (распыление; вермикулит+перлит)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,06-0,1
водопонижающая добавка
оксид магния
0,02-0,5
0,04-0,08
добавка, уменьшающая усадку
вермикулит размер #3
10-50
10-20
легкий заполнитель
перлит 0,3-1мм
1-20
2-10
легкий заполнитель
GGBFS
5-50
7-15
вяжущее
зола-унос класса F
5-50
10-25
вяжущее
тонкий метасиликат натрия
3-15
3-10
активатор
тетраборат натрия
1-7
1-4
замедлитель схватывания
стеклянные микроволокна 6мм
0,01-5
0,3-1,2
обеспечение трещиностойкости
летучая кремнеземная пыль
0,01-5
0,1-0,25
улучшение реологических свойств
белок
0,01-5
0,09-0,2
улучшение отверждения
вода
20-60
35-50
активатор/смазка
Таблица 5.
3
Целевая плотность 15 pcf (240 кг/м) (вермикулит+перлит+EPS)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
вермикулит размер #3
3-15
6-10
легкий заполнитель для расклинцовки
перлит
1-20
5-10
легкий заполнитель для расклинцовки
пенополистирол
0,1-3
1-3
легкий заполнитель для расклинцовки
GGBFS
5-50
15-23
вяжущее
зола-унос
5-50
22-30
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
4-9
активатор
тетраборат натрия
1-7
2-5
замедлитель схватывания
оксид магния
0,02-0,5
0,04-0,08
добавка, уменьшающая усадку
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,05-0,1
водопонижающая добавка
белок
0,01-5
0,09-0,22
улучшение отверждения
летучая кремнеземная пыль
0,01-5
0,2-0,3
улучшение реологических свойств
стеклянные микроволокна 6мм
0,01-5
0,03-0,25
обеспечение трещиностойкости
вода
20-60
22-35
активатор/смазка
Таблица 6
. Целевая плотность 40 pcf (641 г/л) (вермикулит+EPS)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
вермикулит #3
5-25
10-15
легкий заполнитель для расклинцовки
пенополистирол
0,2-5
2-4
легкий заполнитель для расклинцовки
GGBFS
5-50
12-20
вяжущее
зола-унос
5-50
17-24
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
4-7
активатор
тетраборат натрия
1-7
2-5
замедлитель схватывания
оксид магния
0,02-0,5
0,04-0,08
добавка, уменьшающая усадку
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,05-0,1
водопонижающая добавка
белок
0,01-5
0,13-0,18
улучшение отверждения
летучая кремнеземная пыль
0,01-5
0,15-0,25
улучшение реологических свойств
стеклянные микроволокна 6мм
0,01-5
0,35-0,45
обеспечение трещиностойкости
вода
15-70
30-40
активатор/смазка
Таблица 7.
3
Целевая плотность 40 pcf (641 кг/м) (вермикулит)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,06-0,1
водопонижающая добавка
оксид магния
0,02-0,5
0,04-0,08
добавка, уменьшающая усадку
вермикулит размер #3
5-25
8-18
легкий заполнитель
GGBFS
5-50
5-20
вяжущее
зола-унос класса F
5-50
15-30
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
4-8
активатор
тетраборат натрия
1-7
1,5-4
водопонижающая добавка
стеклянные микроволокна 6мм
0,01-5
0,2-0,8
обеспечение трещиностойкости
летучая кремнеземная пыль
0,01-5
0,1-0,8
улучшение реологических свойств
белок
0,01-5
0,08-0,25
улучшение отверждения
вода
20-60
30-50
активатор
Таблица 8.
3
2
Целевая плотность 40 pcf (641 кг/м) (вермикулит+Ca(OH))
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
вермикулит #3
5-25
10-15
легкий заполнитель
GGBFS
0-50
10-16
вяжущее
зола-унос
0-50
15-22
вяжущее
гидроксид кальция
0,1-10
1-3
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
4-7
активатор
тетраборат натрия
1-7
1-5
замедлитель схватывания
оксид магния
0,02-0,5
0,04-0,08
добавка, уменьшающая усадку
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,05-0,1
водопонижающая добавка
белок
0,01-5
0,12-0,18
улучшение отверждения
летучая кремнеземная пыль
0,01-5
0,15-0,25
улучшение реологических свойств
стеклянные микроволокна 6мм
0,01-5
0,3-0,5
обеспечение трещиностойкости
вода
20-60
38-48
активатор/смазка
Таблица 9.
3
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м) (вермикулит+EPS)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
перлит 1-2мм
3-8
5-6
легкий заполнитель
пенополистирол
0,10-3
1-2,5
легкий заполнитель
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,05-0,1
водопонижающая добавка
вермикулит размер #3
3-15
4-8
легкий заполнитель
оксид магния
0,02-0,5
0,04-0,1
добавка, уменьшающая усадку
GGBFS
5-50
10-25
вяжущее
зола-унос класса F
5-50
20-30
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
5-10
активатор
тетраборат натрия
1-7
2-5,5
водопонижающая добавка
стеклянные микроволокна 6мм
0,01-5
0,3-1
обеспечение трещиностойкости
летучая кремнеземная пыль
0,01-5
0,01-1
улучшение реологических свойств
белок
0,01-5
0,01-0,5
улучшение отверждения
вода
15-70
20-40
активатор
Таблица 10.
3
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м) (вермикулит+перлит+EPS)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
вермикулит #3
3-15
4-8
легкий заполнитель для расклинцовки
перлит
1-20
3-8
легкий заполнитель для расклинцовки
пенополистирол
0,1-3
1-3
легкий заполнитель для расклинцовки
GGBFS
5-50
15-23
вяжущее
зола-унос
5-50
22-30
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
4-8
активатор
тетраборат натрия
1-7
2-5
замедлитель схватывания
оксид магния
0,02-0,5
0,04-0,08
добавка, уменьшающая усадку
сульфированный формальдегид
0,05-0,5
0,05-0,1
водопонижающая добавка
белок
0,01-5
0,09-0,22
улучшение отверждения
летучая кремнеземная пыль
0-5
0,2-0,3
улучшение реологических свойств
стеклянные микроволокна 6мм
0-5
0,03-0,25
обеспечение трещиностойкости
вода
20-60
22-35
активатор/смазка
Таблица 11.
3
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м) (вермикулит+GGBFS)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
вермикулит #3
7-25
10-15
легкий заполнитель для расклинцовки
GGBFS
20-50
35-44
вяжущее
метасиликат натрия
1-15
4-8
активатор
оксид магния
0-2
0,04-0,08
добавка, уменьшающая усадку
тетраборат натрия
1-7
2-5
замедлитель схватывания
сульфированный формальдегид
0-4
0,05-0,1
водопонижающая добавка
белок
0-4
0,09-0,2
улучшение отверждения
летучая кремнеземная пыль
0-4
0,15-0,25
улучшение реологических свойств
стеклянные микроволокна 6мм
0-4
0,2-0,5
обеспечение трещиностойкости
вода
20-60
38-45
активатор/смазка
Таблица 12.
3
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м) (зола-унос)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
вермикулит #3
5-25
10-15
легкий заполнитель для расклинцовки
зола-унос
0-50
32-45
вяжущее
гидроксид кальция
0-10
1-5
вяжущее
метасиликат натрия
1-15
4-8
активатор
тетраборат натрия
1-7
2-5
замедлитель схватывания
оксид магния
0-2
0,04-0,08
добавка, уменьшающая усадку
сульфированный формальдегид
0-2
0,05-0,1
водопонижающая добавка
белок
0-2
0,09-0,2
улучшение отверждения
летучая кремнеземная пыль
0-2
0,15-0,25
улучшение реологических свойств
стеклянные микроволокна 6мм
0-5
0,2-0,5
обеспечение трещиностойкости
вода
20-60
33-45
активатор/смазка
Таблица 13.
3
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м) (зола-унос+GGBFS)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Предпочтительный диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
вермикулит #3
5-25
10-15
легкий заполнитель для расклинцовки
GGBFS
0-50
10-16
вяжущее
зола-унос
0-50
15-22
вяжущее
гидроксид кальция
0-10
1-3
вяжущее
метасиликат натрия
1-15
4-7
активатор
тонкий метасиликат натрия
1-15
4-7
активатор
оксид магния
0-2
0,04-0,08%
добавка, уменьшающая усадку
сульфированный формальдегид
0-2
0,05-0,1
водопонижающая добавка
белок
0-4
0,09-0,2
улучшение отверждения
летучая кремнеземная пыль
0-4
0,15-0,25
улучшение реологических свойств
стеклянные микроволокна 6мм
0-5
0,2-0,5
обеспечение трещиностойкости
вода
20-60
38-48
активатор/смазка
Таблица 14.
3
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
пеностекло 1-2мм
5-20
легкий заполнитель для расклинцовки
пеностекло 0,5-1мм
5-20
легкий заполнитель для расклинцовки
вермикулит размер #3
0-20
легкий заполнитель для расклинцовки
GGBFS
5-45
вяжущее
зола-унос класса F
5-45
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
активатор
тетраборат натрия
0-15
замедлитель схватывания
стеклянные микроволокна 6мм
0,05-10
обеспечение трещиностойкости
летучая кремнеземная пыль
0-5
улучшение реологических свойств
белок
0,05-5
улучшение отверждения
SIKA CLSM Entrainment
0-5
контроль усадки
вода
5-30
активатор/смазка
Таблица 15.
3
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
пеностекло 1-2 мм
5-30
легкий заполнитель для расклинцовки
ценосферы
5-20
легкий заполнитель для расклинцовки
стеклянные шарики 3M, 0,05-0,1мм
0,05-200
легкий заполнитель для расклинцовки
вермикулит #3
0-10
легкий заполнитель для расклинцовки
перлит 0,3-1 мм
0-15
легкий заполнитель для расклинцовки
GGBFS
5-45
вяжущее
зола-унос класса F
5-45
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
активатор
тетраборат натрия
1-15
замедлитель схватывания
стекловолокна 6 мм
0,05-10
обеспечение трещиностойкости
летучая кремнеземная пыль
0,05-5
улучшение реологических свойств
белок
0,05-5
улучшение отверждения
вода
5-30
активатор/смазка
Таблица 16.
3
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
перлит 1-2 мм
0,05-30
легкий заполнитель для расклинцовки
ценосферы
5-20
легкий заполнитель для расклинцовки
перлит 0,3-1 мм
0-15
легкий заполнитель для расклинцовки
GGBFS
5-60
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
активатор
тетраборат натрия
1-15
замедлитель схватывания
стеклянные микроволокна 6 мм
0,05-10
обеспечение трещиностойкости
летучая кремнеземная пыль
0,05-5
улучшение реологических свойств
белок
0,05-5
улучшение отверждения
вода
5-30
активатор/смазка
Таблица 17.
3
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м)
<b>Компонент</b>
<b>Диапазон (вес.%)</b>
<b>Функция</b>
перлит 1-2 мм
5-30
легкий заполнитель для расклинцовки
гидроксид кальция
5-20
вяжущее
Вермикулит #3
0-15
легкий заполнитель для расклинцовки
зола-унос класса F
5-60
вяжущее
метасиликат натрия
3-15
активатор
тетраборат натрия
0-15
замедлитель схватывания
стеклянные микроволокна 6 мм
0,01-10
обеспечение трещиностойкости
летучая кремнеземная пыль
0-5
улучшение реологических свойств
белок
0,05-5
улучшение отверждения
вода
5-30
активатор/смазка
Примеры
Примеры 1-12
Были приготовлены смеси согласно настоящему изобретению и испытаны на прочность, равновесную плотность, прочность сцепления и способность защищать обработанную основу, например, если не указано иное, 0,25-дюймовую сталь, от воздействия температуры 2000°F, как определено в методиках ANSI/UL1709 или ANSI/UL263 (ASTM E119). Отверждение проводили при указанной температуре и 50%-ной влажности. Температуры измеряли с помощью скрытой термопары. Результаты приведены в таблицах ниже.
Пример 1.
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м
)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
малая осадка (вес.%) нанесение мастерком(осадка 1-3"/2,54-7,62 см)
умеренная осадка (вес.%)нанесение распылением(осадка 2-6"/5,08-15,24 см))
пеностекло 1-2мм
12,7
12,4
пеностекло 0,5-1мм
14,9
11,3
вермикулит размер #3
0,0
3,9
GGBFS
16,9
21,4
зола-унос класса F
27,0
21,4
метасиликат натрия
6,2
8,6
тетраборат натрия
4,2
0,0
стеклянные микроволокна 6мм
0,5
0,5
летучая кремнеземная пыль
0,0
0,8
белок
0,1
0,1
SIKA CLSM Entrainment
0,0
0,3
вода
17,6
19,3
75°F/23,9°C
прочность, 24 часа, psi/МПа
390/2,69
210/1,45
прочность, 28 дней, psi/МПа
2250/15,5
1730/11,9
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
50,3/805,8
53,5/857,1
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
21000/144,8
14880/102,6
120°F/48,9°C
прочность, 24 часа, psi/МПа
1100/7,58
850/5,86
прочность, 8 часов, psi/Мпа
2110/14,5
1770/12,2
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
50,3/805,8
53,5/857,1
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
21750/150
14210/98,0
Испытание на тепловое воздействие согласно UL 1709
Слой толщиной 7/8" (2,22 см)
температура (°F/°C)
1 час
-
832/444
2 часа
-
913/489,4
3 часа
-
931/499
Слой толщиной 1 1/8" (2,86 см)
1 час
-
744/396
2 часа
-
867/464
3 часа
885/474
Слой толщиной 1 3/8" (3,49 см)
1 час
-
639/337
2 часа
-
840/449
3 часа
-
851/455
Слой толщиной 1 5/8" (4,12 см)
1 час
-
428/220
2 часа
-
751/399
3 часа
-
772/411
Пример 2.
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м
)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
малая осадка (вес.%) нанесение мастерком(осадка 1-3")
умеренная осадка (вес.%)нанесение распылением(осадка 2-6")
пеностекло 1-2мм
21,5
18,1
ценосферы
3,4
3,2
стеклянные шарики 3M 0,05-1мм
2,2
2,1
вермикулит, размер #3
0
, 3,8
перлит 0,3-1 мм
7,5
7,1
GGBFS
20,4
13,3
зола-унос класса F
20,4
19,3
метасиликат натрия
6,8
6,4
тетраборат натрия
3,7
3,5
стеклянные микроволокна 6мм
0,34
0,51
летучая кремнеземная пыль
0,13
0,54
белок
0,41
0,39
вода
13,3
15,7
75°F/23,9°C
прочность, 24 часа, psi/МПа
285/1,97
235/1,62
прочность, 28 дней, psi/МПа
1880/6,07
1390/9,58
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
51,8/830
49,2/788,2
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
18550/59,0
15230/105,0
120°F/48,9°C
прочность, 24 часа, psi/МПа
970/6,69
805/5,55
прочность, 8 часов, psi/Мпа
1905/13,13
1740/12,0
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
51,8/830
49,2/788,2
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
21310/146,9
19890/137,1
Испытание на тепловое воздействие согласно UL 1709
Слой толщиной 7/8"
температура (°F/°C)
1 час
-
885/474
2 часа
-
910/488
3 часа
-
920/493
Слой толщиной 1 1/8"
1 час
-
709/376
2 часа
-
786/419
3 часа
-
799/426
Слой толщиной 1 3/8"
1 час
-
588/309
2 часа
-
710/377
3 часа
-
750/399
Слой толщиной 1 5/8" на стали ¼"
1 час
-
444/229
2 часа
-
625/329
3 часа
-
715/379
Пример 3.
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м
)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
малая осадка (вес.%) нанесение мастерком(осадка 1-3")
умеренная осадка (вес.%)нанесение распылением(осадка 2-6")
перлит 1-2мм
17,39
15,4
ценосферы
6,78
6,5
перлит 0,3-1мм
1,7
1,1
GGBFS
47,3
48,6
метасиликат натрия
8,4
7,1
тетраборат натрия
3,0
2,4
стеклянные микроволокна 6мм
0,42
0,69
летучая кремнеземная пыль
0,17
0,56
белок
0,17
0,17
вода
14,7
17,5
75°F/23,9°C
прочность, 24 часа, psi/МПа
215/1,48
165/1,14
прочность, 28 дней, psi/МПа
1240/8,55
990/6,82
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
53,1/850,7
49,0/785
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
14430/99,5
11990/82,7
120°F/48,9°C
прочность, 24 часа, psi/МПа
670/4,62
505/3,48
прочность, 8 часов, psi/Мпа
1190/8,20
1510/10,4
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
52,3/837,8
54,4/871,5
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
14310/98,7
12005/82,8
Испытание на тепловое воздействие согласно UL 1709
Слой толщиной 7/8" на стали ¼" (°F/°C)
1час
-
799/426
2 часа
-
857/458
3 часа
-
911/488
Слой толщиной 1 1/8" на стали ¼" (°F/°C)/
1 час
-
795/424
2 часа
-
825/441
3 часа
-
888/476
Слой толщиной 1 3/8" на стали ¼" (°F/°C)
1 час
-
628/331
2 часа
-
770/410
3 часа
-
855/457
Слой толщиной 1 5/8" на стали ¼" (°F/°C)
1 час
-
489/254
2 часа
-
589/309
3 часа
-
734/390
Пример 4.
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м
)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
малая осадка (вес.%) нанесение мастерком(осадка 1-3")
умеренная осадка (вес.%)нанесение распылением(осадка 2-6")
перлит 1-2мм
17,5
16,7
гидроксид кальция
4,3
4,2
вермикулит, размер #3
3,1
3,0
зола-унос
42,8
42,0
метасиликат натрия
9,7
9,6
тетраборат натрия
5,6
4,6
стеклянные микроволокна 6мм
0,52
0,67
летучая кремнеземная пыль
0,17
0,17
белок
0,17
0,17
вода
16,2
18,9
75°F/23,9°C
прочность, 24 часа, psi/МПа
580/4,0
465/3,23
прочность, 28 дней, psi/МПа
2450/16,9
2405/16,6
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
51,2/820,2
52,8/845,9
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
22860/157,6
25140/173,3
120°F/48,9°C
прочность, 24 часа, psi/МПа
2370/16,3
2440/16,8
прочность, 8 часов, psi/Мпа
2405/16,6
2510/17,3
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
55,3/886
52,8/845,9
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
21000/144,8
23880/164,7
Испытание на тепловое воздействие согласно UL 1709
Слой толщиной 7/8" на стали ¼" (°F/°C)
1 час
-
731/388
2 часа
-
805/429
3 часа
-
922/494
Слой толщиной 1 1/8" на стали ¼" (°F/°C)
1 час
-
610/321
2 часа
-
723/384
3 часа
-
842/450
Слой толщиной 1 3/8" на стали ¼" (°F/°C)
1 час
-
577/303
2 часа
-
688/364
3 часа
-
799/426
Слой толщиной 1 5/8" на стали ¼" (°F/°C)
1 час
-
365/185
2 часа
-
592/311
3 часа
-
653/345
Пример 5.
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м
) (вермикулит+зола-унос+GGBFS)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
высокая вязкость (вес.%) нанесение мастерком
низкая вязкость (вес.%)нанесение распылением
сульфированный формальдегид
0,080
0,080
вермикулит, размер #3
12,1
11,4
оксид магния
0,060
0,060
GGBFS
16,7
15,7
зола-унос класса F
23,4
22,0
метасиликат натрия
6,7
6,3
тетраборат натрия
3,4
3,1
стеклянные микроволокна 6мм
0,4
0,4
летучая кремнеземная пыль
0,2
0,2
белок
0,2
0,2
вода
36,8
40,8
75°F/23,9°C
прочность, 28 дней, psi/МПа
1890/13,0
1240/1,65
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
50,2/804,2
50,2/804,2
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
14890/102,7
14560/100,4
120°F/48,9°C
прочность, 8 часов, psi/Мпа
490/
420/2,9
прочность, 24 часа, psi/МПа
1560/
1440/9,9
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
50,2/804,2
50,2/804,2
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
14880/
14500/100,0
Испытание на тепловое воздействие согласно UL263/ASTM E119
слой на колонне из стали W5 X19 (дюймы/см)
Конечная точка 1000°F (538°C) (мин)
0,5/1,27
-
57
1,0/2,54
-
88
1,5/3,81
-
175
2,0/5,08
-
241
Пример 6.
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м
) (вермикулит+зола-унос)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
высокая вязкость (вес.%) нанесение мастерком
низкая вязкость (вес.%)нанесение распылением
сульфированный формальдегид
0,080
0,080
оксид магния
0,06
0,06
вермикулит, размер #3
12,35
11,56
зола-унос класса F
39,16
36,67
гидроксид кальция
2,00
2,00
метасиликат натрия
6,81
6,38
тетраборат натрия
3,41
3,19
стеклянные микроволокна 6мм
0,43
0,40
летучая кремнеземная пыль
0,22
0,21
белок
0,17
0,16
вода
37,46
41,45
75°F/23,9°C
прочность, 28 дней, psi/МПа
2240/15,4
2280/15,7
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
49,1/786,6
50,0/801
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
19880/137
18620/128,4
120°F/48,9°C
прочность, 8 часов, psi/Мпа
620/4,27
780/5,38
прочность, 24 часа, psi/МПа
1870/12,9
1800/12,4
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
49,1/786,6
50,0/801
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
20200/139,3
18980/130,9
Испытание на тепловое воздействие согласно UL263/ASTM E119
Слой на колонне из стали W5 X19 (дюймы/см)
Конечная точка 1000°F (538°C) (мин)
0,5/1,27
-
62
1,0/2,54
-
128
1,5/3,81
-
192
2,0/5,08
-
267
Пример 7.
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м
) (вермикулит+GGBFS)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
высокая вязкость (вес.%) нанесение мастерком
низкая вязкость (вес.%)нанесение распылением
сульфированный формальдегид
0,080
0,080
оксид магния
0,06
0,06
вермикулит, размер #3
12,14
11,38
GGBFS
40,18
37,66
метасиликат натрия
6,70
6,28
тетраборат натрия
3,35
3,14
стеклянные микроволокна 6мм
0,42
0,39
летучая кремнеземная пыль
0,22
0,20
белок
0,16
0,15
вода
36,83
40,80
сульфированный формальдегид
0,080
0,080
75°F/23,9°C
прочность, 28 дней, psi/МПа
2860/19,7
2730/18,8
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
49,0/785
48,8/782
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
22310/153,8
19680/135,7
120°F/48,9°C
прочность, 8 часов, psi/Мпа
720/5,0
770/5,3
прочность, 24 часа, psi/МПа
2970/20,5
2960/20,4
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
49,0/785
48,8/782
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
21000/144,8
24390/168,2
Испытание на тепловое воздействие согласно UL263/ASTM E119
Слой на колонне из стали W5 X19 (дюймы/см)
Конечная точка 1000°F (538°C) (мин)
0,5/1,27
-
63
1,0/2,54
-
125
1,5/3,81
-
185
2,0/5,08
-
255
Пример 8.
Целевая плотность 50 pcf (801 кг/м
) (вермикулит+перлит+EPS)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
высокая вязкость (вес.%) нанесение мастерком
низкая вязкость (вес.%)нанесение распылением
перлит l-2мм
5,66
5,46
пенополистирол
1,89
1,82
сульфированный формальдегид
0,080
0,080
вермикулит, размер #3
6,61
6,37
оксид магния
0,06
0,06
GGBFS
18,88
18,19
зола-унос класса F
26,43
25,46
метасиликат натрия
7,55
7,28
тетраборат натрия
3,78
3,64
стеклянные микроволокна 6мм
0,47
0,46
летучая кремнеземная пыль
0,24
0,23
белок
0,18
0,18
вода
28,31
30,92
75°F/23,9°C
прочность, 28 дней, psi/МПа
3150/21,7
3210/22,1
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
48,9/783,4
49,1/787
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
24850/171,3
26660/183,8
120°F/48,9°C
прочность, 8 часов, psi/Мпа
680/4,7
750/5,2
прочность, 24 часа, psi/МПа
2930/20,2
3140/21,7
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
48,9/783,4
49,1/787
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
24000/165,5
25800/177,9
Испытание на тепловое воздействие согласно UL263/ASTM E119
Слой на колонне из стали W5 X19 (дюймы/см)
Конечная точка 1000°F (538°C) (мин)
0,5/1,27
-
47
1,0/2,54
-
77
1,5/3,81
-
161
2,0/5,08
-
253
Пример 9.
Целевая плотность 40 pcf (641 кг/м
) (вермикулит)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
высокая вязкость (вес.%) нанесение мастерком
низкая вязкость (вес.%)нанесение распылением
сульфированный формальдегид
0,080
0,080
оксид магния
0,06
0,06
вермикулит, размер #3
13,08
11,98
GGBFS
14,30
12,27
зола-унос класса F
20,00
18,90
гидроксид кальция
2,50
2,50
метасиликат натрия
6,16
5,64
тетраборат натрия
3,08
2,82
стеклянные микроволокна 6мм
0,39
0,35
летучая кремнеземная пыль
0,20
0,18
белок
0,15
0,14
вода
40,01
45,08
75°F/23,9°C
прочность, 28 дней, psi/МПа
1960/13,5
1820/12,5
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
39,6/634
39,9/639
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
11240/77,5
10990/75,8
120°F/48,9°C
прочность, 8 часов, psi/Мпа
590/4,1
590/4,07
прочность, 24 часа, psi/МПа
1960/13,5
1990/43,7
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
39,6/634
39,9/639
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
12110/83,5
11890/82,0
Испытание на тепловое воздействие согласно UL263/ASTM E119
Слой на колонне из стали W5 X19 (дюймы/см)
Конечная точка 1000°F (538°C) (мин)
0,5/1,27
-
66
1,0/2,54
-
94
1,5/3,81
-
188
2,0/5,08
-
278
Пример 10.
Целевая плотность 40 pcf (641 кг/м
) (вермикулит +EPS)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
высокая вязкость (вес.%) нанесение мастерком
низкая вязкость (вес.%)нанесение распылением
сульфированный формальдегид
0,080
0,080
пенополистирол
2,44
2,33
оксид магния
0,06
0,06
вермикулит, размер #3
12,20
11,63
GGBFS
16,27
15,51
зола-унос класса F
22,77
21,71
метасиликат натрия
6,51
6,20
тетраборат натрия
3,25
3,10
стеклянные микроволокна 6мм
0,41
0,39
летучая кремнеземная пыль
0,21
0,20
белок
0,16
0,15
вода
35,79
38,77
75°F/23,9°C
прочность, 28 дней, psi/МПа
960/6,6
820/5,65
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
39,2/628
40,8/654
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
13200/91,0
12860/88,7
120°F/48,9°C
прочность, 8 часов, psi/Мпа
780/5,4
790/5,45
прочность, 24 часа, psi/МПа
1980/137
1910/13,2
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
39,0/625
37,6/602
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
13240/91,3
13100/90,3
Испытание на тепловое воздействие согласно UL263/ASTM E119
Слой на колонне из стали W5 X19 (дюймы/см)
Конечная точка 1000°F (538°C) (мин)
0,5/1,27
-
66
1,0/2,54
-
93
1,5/3,81
-
192
2,0/5,08
-
267
Пример 11.
Целевая плотность 25 pcf (400 кг/м
) (вермикулит+перлит +EPS)
3
<b>Компонент</b>
<b>Консистенция строительного раствора</b>
высокая вязкость (вес.%) нанесение мастерком
низкая вязкость (вес.%)нанесение распылением
перлит 1-2мм
7,44
7,41
пенополистирол
2,01
2,03
сульфированный формальдегид
0,080
0,080
вермикулит, размер #3
8,33
8,21
оксид магния
0,06
0,06
GGBFS
17,66
17,54
зола-унос класса F
24,33
24,38
метасиликат натрия
7,55
7,28
тетраборат натрия
3,78
3,64
стеклянные микроволокна 6мм
0,47
0,46
летучая кремнеземная пыль
0,24
0,23
белок
0,18
0,18
вода
27,86
28,51
75°F/23,9°C
прочность, 28 дней, psi/МПа
2470/17,0
2560/17,6
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
24,4/391
25,3/405
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
18960/130,7
18900/130,3
120°F/48,9°C
прочность, 8 часов, psi/Мпа
340/2,3
400/2,8
прочность, 24 часа, psi/МПа
2260/15,6
2290/15,8
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
24,4/391
25,3/405
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
19110/131,8
19240/132,7
Испытание на тепловое воздействие согласно UL263/ASTM E119
Толщина слоя (дюйм/см)
Конечная точка 1000°F (538°C) (мин)
0,5/1,27
-
44
1,0/2,54
-
70
1,5/3,81
-
159
2,0/5,08
-
245
Пример 12.
Целевая плотность 15 pcf (240 кг/м
) (вермикулит)
3
Компонент
высокая вязкость (вес.%) нанесение распылением
оксид магния
0,060
вермикулит, размер #3
15,34
перлит 0,3-1мм
5,00
GGBFS
10,96
зола-унос класса F
13,75
тонкий метасиликат натрия
4,79
гидроксид кальция
4,00
тетраборат натрия
2,10
стеклянные микроволокна 6мм
0,72
летучая кремнеземная пыль
0,15
белок
0,12
вода
43,07
75°F/23,9°C
прочность, 28 дней, psi/МПа
455/3,1
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
14,1/226
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
2990/20,6
120°F/48,9°C
прочность, 8 часов, psi/Мпа
165/1,14
прочность, 24 часа, psi/МПа
620/4,27
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
14,1/226
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
3680/25,4
Испытание на тепловое воздействие согласно UL263/ASTM E119
Слой на колонне из стали W5 X19 (дюймы/см)
Конечная точка 1000°F (538°C) (мин)
0,5/1,27
51
1,0/2,54
79
1,5/3,81
118
2,0/5,08
188
Пример 13.
Целевая плотность 15 pcf
3
(240 кг/м)
Компонент
высокая вязкость (вес.%) пневматическое нанесение
сульфированный формальдегид
0,080
оксид магния
0,060
вермикулит, размер #3
15,03
пенополистирол
0,68
GGBFS
13,66
зола-унос класса F
19,13
тонкий метасиликат натрия
5,47
тетраборат натрия
2,73
базальтовые микроволокна 6мм
0,48
летучая кремнеземная пыль
0,18
белок
0,13
вода
42,36
75°F/23,9°C
прочность, 28 дней, psi/МПа
525/3,62
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
15,0/240
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
3292/227
120°F/48,9°C
прочность, 8 часов, psi/Мпа
180/1,24
прочность, 24 часа, psi/МПа
605/4,17
равновесная плотность, pcf/(кг/м<sup>3</sup>)
15,0/240
прочность сцепления, 28 дней, psi/МПа
3300/22,75
Испытание на тепловое воздействие согласно UL263/ASTM E119
Слой на колонне из стали W5 X19 (дюймы/см)
Конечная точка 1000°F (538°C) (мин)
0,5/1,27
57
1,0/2,54
83
1,5/3,81
125
2,0/5,08
196
Все описанные выше композиции демонстрируют низкую усадку или отсутствие усадки, обеспечивают отличную огнестойкость защищаемой основы и являются композиции, стабильно обеспечивающими равновесные плотности, соответствующие спецификациям архитектурного проекта для обрабатываемых зданий. Испытанные покрытия дают жителям время, чтобы покинуть горящее здание, от примерно одного до более чем трех часов. Все эти преимущества достигаются благодаря геополимерному покрытию, в котором с успехом используются отходы от сжигания угля и металлообработки, снижая одновременно углеродный след продукта благодаря отказу от использования портландцемента и сопутствующего образования парниковых газов, связанного с производством портландцемента.
Все патенты и публикации, упомянутые в данном документе, отражают уровень специалистов в области, к которой относится настоящее изобретение. Все патенты и публикации введены в настоящий документ ссылкой в той же степени, как если бы каждая отдельная публикация была конкретно и отдельно указана как введенная ссылкой.
Следует понимать, что хотя был проиллюстрирован конкретный вариант изобретения, оно не ограничивается этим конкретным вариантом или устройством, показанным и описанным здесь. Специалистам должно быть очевидным, что можно ввести различные изменения без отступления от сущности и объема изобретения, и изобретение не следует рассматривать как ограниченное показанным и описанным в настоящем описании и включенными в него чертежами/фигурами.
Специалист легко поймет, что настоящее изобретение хорошо адаптировано для осуществления поставленных задач и достижения упомянутых, а также присущих ему целей и преимуществ. Описанные здесь варианты осуществления, способы, процедуры и методы представляют в настоящее время предпочтительные варианты осуществления и предназначены для иллюстрации, но не ограничения объема изобретения. Специалистам в данной области могут прийти в голову изменения и другие применения, которые соответствуют сущности изобретения и ограничены объемом приложенной формулы. Хотя изобретение было описано в связи в частными предпочтительными вариантами осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не должно неоправданно ограничиваться такими конкретными вариантами осуществления. Действительно, различные модификации описанных вариантов осуществления изобретения, которые очевидны для специалистов в данной области техники, должны рассматриваться как находящиеся в пределах объема следующей формулы изобретения.