СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОГО КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
CRUDE MIXTURE FOR PRODUCING FIRE-RESISTANT STRUCTURAL MATERIAL

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в строительстве, судостроении, атомной промышленности для защиты от пожара служебных и жилых помещений в составе огнестойких конструкций.
Известна сырьевая смесь (композиция) для изготовления плит (а.с. №867911 A1, C04B 43/00, опубл. 30.09.1981), включающая, мас.%:
Вермикулит
48-68
Жидкое стекло
23-37
Воды
7-8
Силикатные отходы
нефтехимического синтеза
1-3
Алкилсиликонат натрия
1-3
Известна сырьевая смесь (композиция) для изготовления тепловой изоляции (а.с. №996399 A1, C04B 43/00, опубл. 15.02.1983), включающая, мас.%:
Вспученный вермикулит
35-59
Растворимое стекло
29-39
Алкилсиликонат натрия
1-4
Перлит
11-18
Недостатком рассмотренных смесей является низкая водостойкость и высокое водопоглощение плит, полученных из приведенных композиций, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик в условиях повышенной влажности и повышенных или пониженных температур.
Известна сырьевая смесь и способ получения теплоизоляционно-конструкционного материала из вспученного вермикулита путем смешения его с жидким стеклом и добавкой и последующего горячего прессования, где с целью повышения эксплуатационных характеристик и производительности за счет снижения продолжительности изготовления в смесь вводят отвердитель и вспученный вермикулит фракции 1-10 мм с содержанием в нем фракции 1,25-3,5 мм от 20 до 85%, а прессование осуществляют при 100-170°С и давлении 1,0-2,0 МПа в течение 1-2 мин на 1 см толщины изделий, при снятом давлении при сохранении объема (а.с. №1601089, C04B 28/26, 1990).
К недостаткам данной смеси относится наличие пятен на поверхности плит, обусловленных реакцией быстрого отверждения связующего и осаждением продуктов взаимодействия (солей) жидкого стекла с отвердителем вместе с паровоздушной смесью при снятии давления после прессования в течение 1-2 мин.
Наиболее близким по составу, технической сущности и достигнутому результату является сырьевая смесь для получения огнезащитного конструкционно-отделочного материала содержит, мас.% (на сухое):
вспученный вермикулит
58-77,
растворимое стекло - силикат натрия
10-25,
триполифосфат щелочного металла
2-10
и дополнительно молотый каолин
1-4
и/или молотый мел
3-5,
и/или минеральное волокно -
остальное
(патент RU №2169717 C1, C04B 28/26, опубл. 27.06.2001) - Прототип.
Недостатками смеси являются:
- использование триполифосфата натрия по сравнению с предлагаемым в изобретении гексаметафосфатом натрия уступает последнему в части придания смеси водоотталкивающих свойств и обеспечения экологической безопасности в процессе его использования.
- ненормируемое введение в состав смеси добавки минерального волокна не дает возможности выявить его влияние на характеристики материала, кроме того, практически невозможно осуществить равномерное распределение минерального волокна по объему смеси.
Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик: повышение водостойкости, снижение водопоглощения и повышение механической прочности, особенно в условиях хранения и эксплуатации материала в диапазоне от -40°C до +50°C и при комплексном воздействии 100% влажности окружающей среды и повышенных температур до +35°C, а также экологических и технологических условий формования плит.
Дополнительным техническим результатом является повышение упруго-вязких характеристик смеси, что увеличивает эластичность смеси.
Технический результат достигается тем, что в сырьевую смесь для изготовления огнестойкого конструкционного материала, содержащую вспученный вермикулит, добавку и силикатное связующее, дополнительно введен доломит, а в качестве добавки использован гексаметафосфат натрия, при следующем соотношении компонентов, масс.% на сухое:
Вспученный вермикулит
56-64
Жидкое стекло
20-24
Гексаметафосфат натрия
3-5
Доломит
13-15
Кроме того, технический результат достигается тем, что в состав сырьевой смеси дополнительно введены следующие компоненты, масс.%:
Синтетический латекс
3,0-3,5
Гидрофобизирующий водный раствор метилсиликоната
Натрия
1,0-1,5
Введение в смесь гексаметафосфата натрия и доломита, и их совместное взаимодействие в процессе горячего прессования позволяет в полном объеме осуществить физико-химический процесс отверждения смеси и формование плит на ее основе. Введение гексаметафосфата натрия образует двойные силикатные нерастворимые соли, образующие твердый водостойкий каркас материала. В процессе отработки технологии изготовления материала было установлено, что оптимальным количеством введения в сырьевую смесь гексаметафосфата натрия, обеспечивающим равномерное распределение компонента в объеме смеси, является 3-5 масс.%.
Гидрофобизирующая жидкость образует тонкую пленку, снижающую капиллярную впитываемость материала.
При отработке технологии введения в смесь гидрофобизирующей жидкости использовались различные кремнеорганические жидкости типа ГКЖ-131, плитонит-актив и другие. Наиболее технологичной, обеспечивающей технический результат, была выбрана гидрофобизирующая жидкость - плитонит-актив, представляющая собой водный раствор метилсиликоната натрия.
Модификация жидкого стекла синтетическим латексом позволяет улучшить упруго-вязкие характеристики материала. Содержание гидрофобизирующего водного раствора метилсиликоната натрия и латекса синтетического должно быть регламентировано и не должно превышать в сумме 4,5 масс.% для сохранения предела огнестойкости 1000°C и негорючести.
Способ получения конструкционно-отделочного материала заключается в следующем.
Исходное сырье в сухом виде подается в смесительную установку последовательно: вермикулит вспученный, доломит, гексаметафосфат натрия
Через форсунку подается жидкое стекло, которое может быть модифицировано синтетическим латексом.
Процесс смешения компонентов в смесительной установке при скорости вращения вала смесителя от 30 до 40 об/мин, поэтапно: сухая смесь от 4 до 5 мин, с добавлением жидких компонентов - от 3 до 4 мин.
Подготовленная композиция подается ленточным транспортером в формующую машину на металлические поддоны, предварительно обработанные антиадгезивами.
Затем в холодном прессе производится подпрессовка под давлением от 1,0 до 1,5 МПа, продолжительность подъема давления от 4 до 5 с, продолжительность выдержки под давлением 6 с.
После подпрессовки сформированная плита подается в горячий пресс типа ПСО229.
Прессование плит производится при следующих технологических режимах:
- температура нагревательных плит в диапазоне от 160°C до 180°C;
- прессование плит осуществляется с плавным сбросом давления;
- продолжительность прессования производится до окончания видимого выпара пара не менее 2 ч.
После размыкания пресса плиты охлаждают до температуры 70°С и выгружают из пресса.
Образцы изготовленного материала (плит) подвергаются испытаниям по определению плотности, прочности при сжатии, при изгибе, водопоглощения.
В предлагаемой сырьевой смеси для получения огнезащитного конструкционно-отделочного материала:
Вспученный вермикулит
ГОСТ 12865-67
Плотность, кг/м<sup>3</sup>, не более
100
Марка ВВФ-1,0, размер зерен
от 0,5 до 1,0 мм
Жидкое стекло
ГОСТ 13078-81
Стекло жидкое натриевое,
массовая доля окиси натрия, %
от 8,0 до 12,2
Силикатный модуль
от 2,7 до 3,4
Плотность, г/см<sup>3</sup>
от 1,36 до 1,45
Гексаметафосфат натрия
ГОСТ 20291-81
Массовая доля полифосфата натрия
в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, %, не менее
51,5
Доломит
ГОСТ 14050-93
Суммарная массовая доля карбонатов
кальция и магния, % не менее
85
Зерновой состав, % полные
остатки на ситах:
5 мм, не более 0
3 мм, не более 1
1 мм, не более 3
Латекс синтетический
ТУ 38.303-04-03-90
Латекс синтетический ДВХБ-70 - водная
дисперсия сополимера винилден-хлорида и бутадиена
- массовая доля сухого вещества, %, не менее
26,0
- массовая доля хлора, %, в пределах
35,0-37,0
Гидрофобизирующая жидкость - плитонит актив ТУ 2313-017-51552155-2006:
Гидрофобизирующий водный раствор метилсиликоната натрия
3
- плотность, г/см - от 1,04 до 1,07
- сухой остаток, % - от 9,0 до 17,0
- PH раствора - от 8,0 до 12,0.
Примеры осуществления изобретения, масс.%:
Пример 1
Вспученный вермикулит ВВФ-1,0
58
Жидкое стекло
24
Гексаметафосфат натрия
3
Доломит
15
Пример 2
Вспученный вермикулит ВВФ-1,0
61
Жидкое стекло
20
Гексаметафосфат натрия
5
Доломит
14
Гидрофобизирующая жидкость
«Плитонит актив»
1
Пример 3
Вспученный вермикулит ВВФ-1,0
62
Жидкое стекло
20
Гексаметафосфат натрия
5
Доломит
13
Гидрофобизирующая жидкость
«Плитонит актив»
1,5
Пример 4
Вспученный вермикулит ВВФ-1,0
58
Жидкое стекло
24
Гексаметафосфат натрия
3
Доломит
15
Латекс синтетический
3,0
Пример 5
Вспученный вермикулит ВВФ-1,0
64
Жидкое стекло
20
Гексаметафосфат натрия
3
Доломит
13
Латекс синтетический
3,5
Пример 6
Вспученный вермикулит ВВФ-1,0
56
Жидкое стекло
24
Гексаметафосфат натрия
5
Доломит
15
Гидрофобизирующая жидкость
«Плитонит актив»
1,2
Латекс синтетический
3,3
Результаты испытаний образцов приведены в таблице 1.
Таблица 1
№ примерапоказатели
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
Прочность на изгиб, МПа
Прочность на сжатие, МПа
Водопоглощение, % по массе
1
980
4,2
5,1
47
2
950
4,1
5,0
45
3
948
4,2
5,0
45
4
945
4,3
5,2
47
5
940
4,2
5,1
46
6
925
4,3
5,2
47
Техническим результатом изобретения является повышение водостойкости, снижение водопоглощения по сравнению с аналогичными материалами при сохранении прочностных характеристик и показателей огнестойкости.