СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПУСТОТ Российский патент 2003 года по МПК C04B28/24 C04B28/26 

Изобретение может быть применено в строительстве для заполнения пустот в строительных конструкциях зданий и сооружений для ограничения распространения пламени, а также тепло- и звукоизоляции.

Известен способ борьбы с эндогенными пожарами путем введения в пустоты и трещины горных выработок заранее приготовленного тампонажного раствора (Руководство по изоляции пожаров в шахтах, опасных по газу. - М.: Недра, 1971, с.119-121). В качестве материала применяют цементный раствор, пасты и мастики. Использование данного способа для строительных конструкций приводит к их утяжелению. Из-за длительного времени отверждения растворы растекаются, что приводит к их повышенному расходу и ухудшению герметизации пустот.

Известен способ герметизации кабельных проходок (Смелков Г.И. Огнезащита кабельных проходок. Обзор противопожарных требований и методов испытаний//Пожаровзрывобезопасность - 1998.- 2 - с.29-38) для ограничения распространения огня путем заливки композиции пенопласта ФК-75 в заранее приготовленную опалубку или заделки заранее приготовленными из ФК-75 блоками. Недостатком данного способа является большая удельная плотность (250-300 кг/м^-3), необходимость устройства опалубки и невозможность регулирования свойств герметизирующего раствора на месте применения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для огнезащитной заделки проходов коммуникаций в различных конструкциях (патент РФ 2037022, кл. Е 04 В 1/94, опубл. 09.06.1995), который включает приготовление смеси, содержащей наполнитель, жидкое стекло и подачу ее в пустоты. Предлагаемое устройство не может быть использовано в труднодоступных местах, например заделка пустот межэтажных перекрытий зданий и сооружений возможна лишь при вскрытии полов. Кроме того, заделка пустот приведет к существенному утяжелению строительных конструкций, т.к. кажущаяся плотность устройства составляет не менее 300 кг/м^-3, что приведет к преждевременному обрушению строительной конструкции в условиях пожара.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, - повышение пожарозащищенности зданий и сооружений за счет ограничения распространения пламени по пустотам строительных конструкций путем их герметизации.

Этот результат достигается тем, что при осуществлении способа герметизации строительных пустот, включающего приготовление герметизирующей смеси, содержащей наполнитель и жидкое стекло, и подачу ее в пустоты, в качестве наполнителя в герметизирующую смесь вводят материал, содержащий тонкоизмельченный кремний, который предварительно подвергают механохимической активации в присутствии щелочи, мас.%:
Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний - 90,0-99,8
Щелочь - 0,2-10,0
Механохимическая активация материала, содержащего тонкоизмельченный кремний в присутствии щелочи при указанном соотношении компонентов, является отличием от прототипа и доказывает новизну заявляемого технического решения.

Известно совместное дополнительное введение гидроксидов Na и Аl в состав, содержащий жидкое стекло и кремний (патент РФ 2026844, МПК 6 С 04 В 28/24, 38/02), однако активирующего эффекта при этом практически не наблюдается. В результате осуществления заявляемого технического решения перемешанные компоненты за счет активированного материала, содержащего тонкоизмельченный кремний, вступают в реакцию вспенивания и отверждаются гораздо быстрее, что приводит к снижению потерь тепла в окружающую среду и, как следствие, уменьшается усадка, материалоемкость, увеличивается кратность, улучшается герметизация (смесь не отстает от стенок), увеличивается диапазон температур, при которых возможно использование данного способа, отпадает необходимость дополнительного нагрева, происходит испарение воды за счет выделения тепла, при этом просушивание и отверждение материала происходит более интенсивно, благодаря этому смесь меньше растекается и не расслаивается, материал заполняет пустоту строительной конструкции. Проникновение герметизирующего раствора может регулироваться временем его отверждения, которое зависит от соотношения материала, содержащего тонкоизмельченный кремний:щелочь, в процессе механохимической активации и содержания уже активированного кремния в используемом составе.

Способ осуществляется следующим образом. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний, измельчают до порошкообразного состояния в шаровой мельнице, затем производят отсев до фракции -100 мкм. После этого фракцию -100 мкм загружают в шаровую мельницу и производят механохимическую активацию сухим методом в присутствии щелочи в течение 10 мин. Далее полученный материал смешивают с жидким стеклом, при постоянном перемешивании после начала реакции вводят дополнительный наполнитель, после чего полученную смесь вводят в пустоты строительной конструкции.

Пример 1. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции -100 мкм и массой 100 г, обрабатывали в шаровой мельнице в течение 10 мин. Из полученного образца брали навеску 50 г, которую смешивали с 50 г жидкого стекла. Полученную смесь нагревали при перемешивании до 25^oС и помещали в форму, температура которой составляла 18^oС. Через 30 мин происходило вспенивание, отверждение и высыхание герметизирующего состава, полученный образец имел кажущуюся плотность 158 кг/м^-3, усадка отсутствовала.

Пример 2. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции -100 мкм и массой 100 г, обрабатывали в шаровой мельнице в течение 10 мин. Навеску 45 г обрабатывали 20%-ным раствором NaOH в количестве 5 г, после чего добавляли 50 г жидкого стекла, смесь при перемешивании нагревали до 25^oС и помещали в форму, температура которой составляла 18^oС. Через 28 мин происходило вспенивание, отверждение и высыхание герметизирующего состава. Полученный образец имел кажущуюся плотность 145 кг/м^-3, усадка отсутствовала.

Пример 3. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции -100 мкм и массой 97,83 г, смешивали с 2,17 г NaOH, полученную смесь обрабатывали в шаровой мельнице в течение 10 мин. После обработки навеску массой 46 г смешивали с 4 г воды и 50 г жидкого стекла и помещали в форму, температура которой составляла 18^oС. Через 8 мин произошло вспенивание, отверждение и высыхание герметизирующего состава. Полученный образец имел кажущуюся плотность 126 кг/м^-3, усадка отсутствовала.

Пример 4. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции -100 мкм и массой 93,75 г, смешивали с 6,25 г NaOH, полученную смесь обрабатывали в шаровой мельнице в течение 10 мин. Из полученного образца брали навеску 32 г, которую смешивали с 50 г жидкого стекла, после начала реакции вводили дополнительный наполнитель - молотый песок фракции -100 мкм и массой 18 г помещали в форму, температура которой составляла 18^oС. Через 26 мин происходило вспенивание, отверждение и высыхание герметизирующего состава, полученный образец имел кажущуюся плотность 220 кг/м^-3, усадка отсутствовала.

Пример 5. Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний фракции -100 мкм и массой 93,75 г, смешивали с 6,25 г NaOH, полученную смесь обрабатывали в шаровой мельнице в течение 10 мин. Из полученного образца брали навеску 32 г, которую смешивали с 55 г жидкого стекла, после начала реакции вводили дополнительный наполнитель зола-унос производства кремния фракции -100 мкм массой 13 г и помещали в форму, температура которой составляла 18^oС. Через 27 мин происходило вспенивание, отверждение и высыхание герметизирующего состава. Полученный образец имел кажущуюся плотность 185 кг/м^-3, усадка отсутствовала.

Результаты исследований влияния способа приготовления герметизирующего состава на его технологические свойства при температуре формы 18^oС представлены в таблице 1.

Как видно из данных, представленных в таблице 1, материал, содержащий тонкоизмельченный кремний, в результате механохимической обработки в присутствии 0,2-10% щелочи приобретает повышенную активность, что приводит к снижению времени отверждения и кажущейся плотности полученных материалов. Уменьшение содержания щелочи менее 0,2% не дает существенного увеличения активности. Увеличение содержания щелочи более 10% нецелесообразно, поскольку отверждение начинается практически мгновенно и гомогенизировать смесь с жидким стеклом не удается. Как видно из опытов 2 и 3, при одинаковом содержании щелочи в составе время отверждения в случае механохимической обработки в 3, 4 раза меньше.

Приготовленные смеси легко текучи, могут подаваться в труднодоступные места, а после вспенивания материал имеет кажущуюся плотность не более 160 кг•м^-3. В качестве материала, содержащего тонкоизмельченный кремний, может быть использован сам кремний, а также его отходы на различных стадиях получения и переработки. Например, шлаки, представленные в таблице 2.

С целью улучшения свойств снижения расхода материала, содержащего тонкоизмельченный кремний, и для регулировки времени отверждения и текучести могут вводиться наполнители. В качестве дополнительных наполнителей используются: молотый песок, шлак, зола-унос, доломит и т.п. Это приводит к увеличению времени отверждения и кажущейся плотности, но образцы, для приготовления которых используется активированный кремний, имеют меньше время отверждения и кажущуюся плотность (пример 9,10,11).

Использование: в строительстве для заполнения пустот в строительных конструкциях зданий и сооружений для ограничения распространения пламени, а также тепло- и звукоизоляции. Технический результат - повышение пожарозащищенности зданий и сооружений за счет ограничения распространения пламени по пустотам строительных конструкций путем их герметизации. Способ включает приготовление герметизирующей смеси, содержащей наполнитель и жидкое стекло, и подачу ее в пустоты. В качестве наполнителя в герметизирующую смесь вводят материал, содержащий тонкоизмельченный кремний, который предварительно подвергают механохимической активации в присутствии щелочи. Механохимическую активацию проводят при следующем соотношении компонентов, мас.%: материал, содержащий тонкоизмельченный кремний - 90,0-99,8; щелочь - 0,2-10,0. В герметизирующую смесь вводят дополнительный наполнитель. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ герметизации пустот, включающий приготовление герметизирующей смеси, содержащей наполнитель и жидкое стекло, и подачу ее в пустоты, отличающийся тем, что в качестве наполнителя в герметизирующую смесь вводят материал, содержащий тонкоизмельченный кремний, который предварительно подвергают механохимической активации в присутствии щелочи. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что механохимическую активацию проводят при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Материал, содержащий тонкоизмельченный кремний - 90,0-99,8
Щелочь - 0,2-10,0
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в герметизирующую смесь вводят дополнительный наполнитель.