УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНОЙ ЗАДЕЛКИ ПРОХОДОВ КОММУНИКАЦИЙ В РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ Российский патент 1995 года по МПК E04B1/94 C04B14/20 

Изобретение относится к устройствам пассивной противопожарной защиты и может быть использовано преимущественно для заделки мест прохода кабелей и других коммуникаций (трубопроводов, воздуховодов и т.п.) через различные строительные конструкции, а также для устройства огнепреградительных поясов. Устройство предназначено и для заделки, в том числе временной, технологических проемов, отверстий (в стенах, полах, потолках и т.д.) для предотвращения распространения пожара из одного помещения в другое в процессе строительства, монтажа оборудования, эксплуатации.

Известна противопожарная подушка марки "ПУ" для заделки кабельных проходов с заполнителем из супертонкого базальтового волокна в чехле из резиностеклоткани [1] Недостатком такой подушки, которая дополнительно должна покрываться огнезащитным составом, является сравнительно невысокая огнестойкость (0,75 ч), отсутствие самоуплотнения при возникновении пожара, а также возможен перегрев токопроводящей части кабеля под нагрузкой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для заделки проходов кабелей в форме гибкой подушки, заполненное огнезащитным, вспучивающимся под действием температуры и благодаря этому уплотняющим заделку материалом. Заполнитель подушки должен содержать по меньшей мере три основных компонента: теплоизоляционный (не менее 90-95 мас. как правило, в виде минеральных волокон, гранул или порошка, в состав которого входит 1-50 мас. преимущественно 3-35 мас. необратимо расширяющийся при температурном воздействии (невспученный вермикулит или перлит); связку (как правило, органическую, термопластичную пластмассу типа полиамида, полиэтилена, полистирола и т.д.) и пылеулавливающее средство 0,5-5 мас. преимущественно 1-3 мас. в виде минерального или силиконового масла. Возможно использование и термореактивных пластмасс, таких как мочевиноформальдегидные, меламиноформальдегидные и др. [2]
Недостатком известного устройства является то, что заполнитель подушки представлен в основном теплоизоляционным компонентом, что препятствует отводу тепла внутрь заделки от кабеля, особенно от его токоведущих металлических частей, и тем самым снижает предел огнестойкости заделки, основным показателем которого является нормируемая температура на так называемом "холодном" конце кабеля (на выходе его с обратной пожару стороны заделки). Высокие теплоизоляционные свойства заполнителя по всему объему заделки будут способствовать перегреву кабеля, находящегося под токовой нагрузкой, что приводит к преждевременному старению, повреждению изоляции и т.п. Известное устройство предусматривает разрушение оболочки со стороны огневого воздействия, поэтому обязательным компонентом заполнителя является связка, которая превращала бы в монолит содержимое подушки, иначе при нарушении целостности чехла произойдет высыпание части заполнителя, что скажется на ухудшении качества заделки. Кроме того, связка практически не в состоянии предотвратить частичное высыпание многократно расширяющихся в объеме минеральных компонентов, таких как вермикулит-сырец или перлит, у которых связкой была покрыта только наружная поверхность зерен. Следует также отметить, что предлагаемые в качестве связок пластмассы являются вредными для здоровья веществами, а воздействие высоких температур усугубляет вредный фактор, связанный с выделением токсичных веществ; кроме того, содержание органической связки сказывается и на снижении огнестойкости заполнителя в целом.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение пожарной безопасности объектов и сооружений. Решение данной задачи заключается в использовании эффекта искусственно создаваемой теплофизической анизотропии, приобретаемой благодаря применению материалов как с высокими теплоизоляционными, так и теплопроводными свойствами, одновременно распределяя их по длине устройства в определенной последовательности путем секционирования внутренней оболочки. В связи с этим материал подушки распределен как минимум в две внутренние, гибкие, водонепроницаемые, изолированные друг от друга и располагаемые в направлении одной из горизонтальных осей подушки секции, причем одна из них заполнена огнезащитным, вспучивающимся под действием температуры и уплотняющим заделку материалом, а другая заполнена негорючим веществом или смесью негорючих веществ, обладающих высокой теплопроводностью. Материал подушки может быть распределен в три внутренние гибкие, водонепроницаемые, изолированные друг от друга секции, причем крайние заполнены огнезащитным, вспучивающимся под действием температуры материалом, а средняя заполнена негорючим веществом, обладающим высокой теплопроводностью.

Для изготовления оболочки используется материал, выдерживающийся без разрушения температуры до 986 ± 49^оС, т.е. максимально возможную температуру стандартного пожара, при которой осуществляются испытания на огнестойкость (в соответствии со СТ СЭВ 1000-78). Таким требованиям отвечает целый ряд материалов: высокотемпературные ткани (на основе кремнеземного, алюмокремнеземного, алюмосиликатного и др. волокон), а также специальные пленки, бумаги и т. п. По нашему мнению, одним из наиболее приемлемых для оболочки материалов, учитывая технико-экономические показатели, освоенность производства, являются кремнеземные ткани.

Заполнение подушки возможно при минимальном количестве из двух компонентов, обеспечивающих теплофизическую анизотропию заделки. 2-х компонентный заполнитель упрощает и технологию получения подушек. Один компонент выполняет роль огнезащитного, вспучивающегося и уплотняющего заделку материала, который, увеличиваясь в объеме при температурном воздействии, приобретает теплоизоляционные свойства, что предотвращает перенос тепла из зоны пожара внутрь заделки. Второй основной компонент используется с целью обеспечения отвода тепла от кабеля внутри заделки (что особенно важно- от его металлической, токоведущей части). Средство предполагает и возможность использования и различных смесей для заполнения крайних секций из двух и более вспучивающихся материалов (например, вермикулита-сырца и перлита, или вермикулита-сырца и органической вспучивающейся связки, или вермикулита-сырца и кремнийорганического силиката и др.), либо смеси вспучивающегося (например, вермикулита-сырца) и инертного материала (с целью экономии первого, либо придания дополнительного противопожарного действия). Так, карбонатсодержащие породы и, в частности, доломит выделяют при воздействии высокой температуры препятствующий горению диоксид углерода, а кремнийорганический силикат натрия воду.

Для заполнения одной части двухсекционной подушки или средней части трехсекцинной подушки возможно использование различных сыпучих материалов с достаточно высокой теплопроводностью (и соответственно с высокой насыпной плотностью): того же доломита, вермикулитовой руды, отходов алюминиевого производства и др. Возможно применение и смесей подобных материалов.

Наличие высокотемпературной оболочки подушки, не теряющей целостности при огневом воздействии, позволяет не вводить в состав заполнителя органическую связку, что не только упрощает технологию получения подушек, но и позволяет обойтиcь без иcточника выделения токсичных газов.

Помещение компонентов в гибкие водонепроницаемые, изолированные секции (как правило, из пленочных синтетических материалов, например, из полиэтилена) обеспечивает их ненамокаемость, сохранность в исходном виде, устраняется необходимость введения пылеподавляющих веществ, обеспечивается несмешиваемость различных по функциональному назначению компонентов, поскольку их смешение будет снижать эффективность их действия в отдельности. При этом возможны два основных варианта секционированной подушки: либо последовательное заполнение внутреннего чехла, соответствующего по размеру наружной оболочке, требуемыми компонентами с проклейкой перегородок между секциями, либо предварительное изготовление отдельных секций и расположение их внутри подушки в заданной последовательности.

Следует отметить, что ряд конкретно рекомендуемых к использованию компонентов заполнителя подушек представлены сравнительно недорогими и производимыми промышленностью материалами: вермикулитовой рудой и вермикулитовым концентратом, выпускаемым ГОКом "Ковдорслюда", жидким стеклом, этилсиликатом, хлоридом натрия, а также побочными продуктами: доломитом отсевом дробления доломитового щебня треста "Апатитстрой" или пылью шинных каналов отходы Кандалакшского алюминиевого завода (Мурманская обл.).

На фиг. 1 показана 2-х секционная подушка; на фиг. 2 фрагмент заделки проходов с использованием 2-х секционных подушек; на фиг. 3 3-х секционная подушка; на фиг. 4 фрагмент заделки проходов с использованием 3-х секционных подушек.

Каждая подушка состоит из наружного чехла 1, изготовленного из кремнеземной ткани КТ одной из марок: II-C8/3, 23Н, 23Н-С5/3, II-Э/0,15. Причем швы на чехле подушек (на фиг. не показаны) могут быть выполнены либо кремнеземной нитью одной из марок указанных тканей, или нитью типа К11С6-250-БА, либо металлическими скобками, либо тонкой проволокой, например, типа Х27105Т.

Противопожарная подушка имеет также внутренний, гибкий, водонепроницаемый чехол 2, который может быть изготовлен из полиэтиленовой пленки толщиной 0,10-0,15 мм. Чехол из полиэтиленовой пленки может быть разделен либо на 2 секции, либо на 3 секции.

Одна из секций или две крайние секции заполнена огнезащитным, вспучивающимся под действием температуры, теплоизоляционным или приобретающими такие свойства материалом, а другая или средняя заполнена негорючим веществом, обладающим высокой теплопроводностью.

Возможны два варианта пожара: с одной из сторон заделки и с двух сторон. В случае, если достаточно выполнение требований односторонней защиты от пожара, возможно осуществлять заделку 2-х секционными подушками; в основном же заделка осуществляется 3-х секционными или спаренными 2-х секционными подушками. При этом функциональные секции подушек должны правильно ориентированы по отношению огня. Например, если пожар произошел в одном из отсеков, то противопожарные мешки 4 и 5, обладая со стороны секции 1 изолирующим (вспучивание вермикулитового концентрата или кремнийорганического силиката натрия) и охлаждающим, разбавляющим или ингибирующим противопожарным действием (CO₂, H₂O, эндоэффект и т. п.) препятствуют горению оболочки 6 и изоляции 7 внутрь заделки. Так как тепловая нагрузка в основном передается по токоведущим металлическим жилам 8, то интенсивному отводу тепла от кабеля способствуют компоненты заполнителя секции 11, имеющие высокую теплопроводность.

В качестве защитного, вспучивающегося под действием температуры и уплотняющего заделку материала для заполнения секции 1 подушек эффективно использовать вермикулитовый концентрат фракции менее 10 мм или его смесь с доломитом размером частиц менее 5 мм или его смесь с кремнийорганическим силикатом натрия в виде частиц размером менее 5 мм, полученного на основе жидкого стекла, этилсиликата, жирных высших кислот или хлорида натрия.

В качестве негорючего материала с высокой теплопроводностью для заполнения секций 11 подушек, например, могут быть использованы: вермикулитовая руда фракции менее 10 мм (средняя насыпная плотность более 1400 кг/м³), имеющая средний минеральный состав, мас. гидрослюда 21,31, оливин-форстерит 31,01, диопсид 24,39, магнетит 4,47, апатит 3,06, полевой шпат 6,80, сунгулит 3,68, сростки минералов 5,28; или отходы алюминиевого производства пыль шинных каналов (ПШК) с размером частиц до 1 мм (средняя насыпная плотность более 1500 кг/м³), содержащая, мас. глинозем 70-80, фторсодержащие соли 10-15, графит 10-5; или доломит (отсев дробления) с размером частиц менее 5 мм (средняя насыпная плотность около 2000 кг/м³).

Для усиления противопожарного действия средства не исключается возможность введения в секцию веществ, вызывающих уменьшение горения, например, кристаллогидратов солей с выраженным эндотермическим характером и т.п. Возможна также подшихтовка материалами с высокой теплопроводностью, такими как металлическая фольга, тонкая стружка или порошок в сочетании с веществами, хорошо поглощающими тепло, например, во время фазового перехода и др.

Проверка на огнестойкость объекта стендовыми испытаниями была проведена во ВНИИПО МВД СССР. Испытаниям подвергался кабельный проход толщиной 300 мм с уплотнением трехсекционными огнезащитными вермикулитсодержащими подушками двух представительных партий из числа разработанных видов. На основании результатов испытаний сделано заключение, что данное устройство для огнезащитной заделки проходов обеспечивает нераспространение горения в течение нормируемых 1,5 ч.

Использование: заделка отверстий в строительных конструкциях, через которые проходят различные коммуникации, включая кабельные. Достигаемый технический результат: повышение пожарной безопасности объектов и сооружений. Сущность: устройство содержит наружную оболочку из высокотемпературостойкого материала, выдерживающего без разрушения температуру стандартного пожара 986 ± 49°С, например кремнеземной ткани. Внутренний чехол из гибкого, водонепроницаемого материала, например полиэтиленовой пленки, разделен на две или три изолированные друг от друга секции. Для обоих вариантов соблюдается пропорция в отношении размеров секций (0,4 - 1,4) : 1 по длине. В случае двухсекционного варианта одна секция заполнена огнезащитным, вспучивающимся материалом, другая - негорючим веществом с высокой теплопроводностью. В случае трехсекционного варианта крайние секции заполнены огнезащитным, вспучивающимся материалом, а средняя - негорючим веществом с высокой теплопроводностью. В качестве огнезащитного вспучивающегося материала может быть использован вермикулитовый концентрат или его смесь с доломитом, или кремнийорганическим силикатом натрия в виде гранул или сыпучего порошка. В качестве негорючего вещества с высокой теплопроводностью могут быть использованы различные неорганические материалы, например вермикулитовая руда, доломит, отходы алюминиевого производства (пыль шинных каналов) и др. Кабельные проходки с уплотнением пространства огнезащитными подушками имеют предел огнестойкости не менее 1,5 ч. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНОЙ ЗАДЕЛКИ ПРОХОДОВ КОММУНИКАЦИЙ В РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ, включающее гибкую оболочку и заполнитель, отличающееся тем, что заполнитель распределен как минимум в две внутренние, гибкие, водонепроницаемые, изолированные одна от другой и расположенные в направлении одной из горизонтальных осей оболочки секции, причем одна из них заполнена огнезащитным, вспучивающимся под действием температуры материалом, а другая негорючим веществом, обладающим высокой теплопроводностью, при этом оболочка выполнена из материала, выдерживающего без разрушения температуру до (986 ± 49)°С. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при распределении заполнителя в три секции крайние заполнены огнезащитным, вспучивающимся под действием температуры материалом, а средняя негорючим веществом, обладающим высокой теплопроводностью. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оболочка выполнена из кремнеземной ткани. 4. Устройство по п п. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве огнезащитного, вспучивающегося под действием температуры материала использован вермикулитовый концентрат фракции менее 10 мм или смесь вермикулитового концентрата с доломитом с размером частиц менее 5 мм при следующем соотношении, мас.

Вермикулитовый концентрат 20 85
Доломит 80 15
или смесь вермикулитового концентрата с полученным на основе жидкого стекла, этилсиликата и хлорида натрия кремнийорганическим силикатом натрия с размером частиц менее 5 мм при следующем соотношении, мас.

Вермикулитовый концентрат 10 90
Кремнийорганический силикат натрия 90 10
5. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в качестве негорючего вещества с высокой теплопроводностью использована вермикулитовая руда фракции менее 10 мм, имеющая средний минеральный состав, мас.

Гидрослюды 21,31
Оливин форстерит 31,01
Диопсид 24,39
Магнетит 4,47
Апатит 3,06
Полевой шпат 6,80
Сунгулит 3,68
Сростки минералов 5,28
или отходы алюминиевого производства пыль шинных каналов с размером частиц до 1 мм, содержащие, мас.

Глинозем 70 80
Фторсодержащие соли 10 15
Графит или 10 15
Доломит с размером частиц менее 5 мм 10 15
6. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что соотношение длин соседних секций, расположенных в направлении горизонтальной оси оболочки, составляет 0,4 1,4: 1.