СТРОИТЕЛЬНАЯ ПЛИТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК C04B28/04 C04B14/10 C04B38/08 C04B14/38 C04B103/63 C04B103/40 

Описание патента на изобретение RU2687816C1

Область техники.

Изобретение относится к области строительства, в частности, к производству легковесных строительных плит из материала на основе портландцемента, обладающих теплоизоляционными и огнезащитными характеристиками, и может быть использовано для защиты от огня в условиях пожара эксплуатируемых в условиях открытой атмосферы несущих металлических и железобетонных конструкций зданий и сооружений.

Предшествующий уровень техники.

Для повышения огнестойкости железобетонных и металлических конструкций нашли широкое применение составы на основе портландцемента с добавлением вспученного перлита или вермикулита, которые наносятся на железобетонные или металлические изделия в виде покрытий.

Так в патенте RU 2521999 (ООО "Огнезащитные технологии и материалы") раскрывается огнезащитный состав в виде сухой смеси, затворяемой водой для нанесения покрытий, который содержит, мас. %: портландцемент 20,0-60,0, вспученный вермикулит 10,0-40,0, хризотиловый асбест 5,0-25,0, шамот 5,0-25,0, вспученный перлит 10,0-30,0, полифункциональный модификатор бетона 0,1-1,0, мелкодисперсный водорастворимый клей 2,0-8,0 и водоудерживающую добавку 0,1-3,0. Состав обладает улучшенной трещиностойкостью за счет перераспределения деформаций по всему массиву материала.

В патенте RU 2415896 (ЗАО «ИНУМиТ») также раскрывается состав покрытия для конструктивной огнезащиты стальных, железобетонных строительных конструкций, содержащий, масс. %: портландцемент 25,0-50,0, каолин 8,0-18,0, редиспергируемый органический полимер 1,5-3,5, эфир целлюлозы 0,1-0,8, вспененный вермикулит - остальное. К достоинствам состава его авторы относят то, что он является однокомпонентным. Применение состава обеспечивает огнезащитную эффективность до 240 мин. Состав устойчив длительное время в условиях открытой атмосферы умеренного климата и пригоден для машинного нанесения на защищаемую поверхность.

Покрытие на основе данного состава выдерживает небольшие вибрации и деформации. Срок службы этого покрытия в условиях эксплуатации при температуре окружающей среды от минус 60 до +70°С и влажности воздуха до 70% составляет 25 лет.

К недостаткам обоих составов следует отнести их использование в качестве огнезащитных покрытий и невозможность их применения в виде плитных материалов, что означает невысокие механико-прочностные свойства покрытий (вследствие отсутствия процедуры формования при их нанесении), невысокую вибростойкость вследствие сцепления с защищаемой поверхностью конструкции только за счет адгезионных сил. Кроме того, Состав по RU 2521999 включает асбест, обладающий известными канцерогенными свойствами и запрещенный к применению во многих отраслях промышленности и строительстве в развитых странах.

Использование легковесных плит для огнезащиты частично устраняет недостатки огнезащитных покрытий, поэтому в предшествующем уровне техники также раскрываются легковесные строительные плиты на основе портландцемента, обладающие теплоизоляционными и огнезащитными характеристиками.

Наиболее близкой плитой к предложенной является строительная теплоизолирующая плита в соответствии с заявкой CN 105777007 (LONGZHE INCORPORATED). Плита содержит связующий материал, выбранный из группы, включающей высокоглиноземистый цемент, сульфоалюминиевый цемент и портландцемент (60-90 ч.), вспученный перлит (70-100 ч.) и гидрофобную добавку (1-8 ч.), где гидрофобная добавка представляет собой стеарат кальция, порошок на основе силана и порошок органического кремния.

Как следует из описания к заявке, плита быстро отверждается и обладает теплосберегающими свойствами, механическими свойствами и огнестойкостью.

Технической проблемой при реализации наиболее близкого технического решения является невозможность осуществления защиты от огня в условиях пожара эксплуатируемых в условиях открытой атмосферы несущих металлических и железобетонных конструкций зданий.

Основной причиной, по которой данный плитный материал, обладая теплоизолирующими свойствами, не может использоваться в качестве эффективных плит для огнезащиты строительных конструкций, является отсутствие в его составе волокнистых компонентов или иных ингредиентов, компенсирующих резкое и неравномерное температурное расширение плит под воздействием быстрого увеличения температуры до 800-1000°С в условиях пожара.

Раскрытие сущности изобретения.

Настоящее изобретение представлено двумя вариантами строительной плиты, и оно позволяет осуществить защиту от огня (в условиях пожара) эксплуатируемых в условиях открытой атмосферы несущих металлических (и железобетонных) конструкций зданий и сооружений путем увеличения предела огнестойкости данных конструкций без значительного увеличения нагрузки на них.

По перовому варианту изобретения предлагается строительная плита, выполненная из материала, содержащего портландцемент, вспученный перлит и гидрофобизатор, где материал дополнительно содержит гидроокись кальция, каолин, двуокись титана и целлюлозное или кремнеземное волокно при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Гидроокись кальция 8,00-12,00 Каолин 7,00-12,00 Двуокись титана 2,00-5,00 Целлюлозное или кремнеземное волокно 7,00-12,00 Гидрофобизатор 2,00-6,00 Перлит вспученный 5,00-9,00 Портландцемент остальное

По второму варианту изобретения предлагается строительная плита, выполненная из материала, содержащего портландцемент, вспученный перлит и гидрофобизатор, где материал дополнительно содержит гидроокись кальция, каолин, двуокись титана и рубленую каолиновую вату при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Гидроокись кальция 6,00-9,00 Каолин 6,00-9,00 Двуокись титана 2,00-5,00 Каолиновая вата 33,00-40,00 Гидрофобизатор 2,00-5,00 Перлит вспученный 3,00-7,00 Портландцемент остальное

Сущность изобретения состоит в следующем.

Как следует из формулы изобретения, строительные плиты по обоим вариантам изобретения выполнены из материала, содержащего портландцемент, вспученный перлит, каолин, гидрофобизатор, двуокись титана и армирующий наполнитель. В качестве наполнителя материал плиты по первому варианту содержит целлюлозное или кремнеземное волокно, а по второму варианту - каолиновую вату.

Кремнеземное волокно, рубленная каолиновая вата и целлюлозное волокно служат для обеспечения армирующего действия для сохранения целостности плиты, подверженной внутренним деформирующим воздействиям при резком увеличении температуры в условиях пожара.

Специфика этих наполнителей обуславливает их различное содержание в плитах: для эффективного упрочнения достаточно 7-12 масс. % кремнеземного или целлюлозного волокна. Эффективное количество каолиновой ваты, которая помимо армирующих выполняет теплоизоляционные функции, по второму варианту изобретения составляет 33,0-40 масс. % и оно достигается за счет некоторого уменьшения количества каолина и портландцемента.

Повышение содержания армирующего наполнителя свыше заявленного приводит к нарушению целостности и монолитности плит и потере их прочности, уменьшение содержания с выходом за заявленное нижнее граничное значение интервала значений приводит к снижению армирующего эффекта и снижению прочности плиты Остальные компоненты и их содержание выбраны из следующих соображений. Цементное связующее в виде портландцемента является основой материала плиты и обеспечивает прочностные, конструкционные и влагозащитные свойства плиты. Повышение содержания в смеси свыше заявленных значений приводит к существенному повышению плотности, жесткости и хрупкости материала, снижение содержания - приводит к нарушению монолитности плиты и потери прочности. Гидроокись кальция обеспечивает целостность и монолитность отвержденного связующего. Повышение содержания приводит к снижению прочности плиты, понижение содержания приводит к нарушению монолитности и, следовательно, прочности плиты.

Каолин и двуокись титана обеспечивают пластичность и «укрывистость» сырого материала при формировании пластины; превышение содержания свыше заявленного приводит к разрыхлению плиты и снижению конструкционных свойств в процессе огневого воздействия; снижение содержания - приводит к ухудшению пластических свойств сырой смеси.

Гидрофобизатор используется для обеспечения поверхностных водоотталкивающих свойств; повышение содержания приводит к выцветанию поверхности плит при созревании и разрыхлении поверхностного слоя; снижение содержания приводит к повышению смачиваемости поверхности плиты и росту водопоглощения.

Перлит вспученный (в виде песка) используется как легкий наполнитель для обеспечения необходимой низкой плотности плиты и снижения теплопроводности (как следствие, увеличения огнезащитной эффективности плит); повышение содержания приводит к существенному снижению прочности плит; понижение содержания приводит к повышению плотности плит и снижению их огнезащитной эффективности.

Содержание всех компонентов в совокупности обеспечивает строительным плитам по первому и второму вариантам получение влагостойких теплоизоляционных, обладающих высокими показателями конструктивных свойств (прочность при сжатии - не менее 5 МПа, прочность на изгиб - не менее 4 МПа) и высокие огнезащитные свойства: предел огнестойкости 45-120 мин.

Примеры реализации изобретения.

Пример по варианту 1.

Навеска портландцемента (100 г, 55,6%) и гидроокиси кальция (20 г, 11,1%) затворяли водой (125 мл) и перемешивается в емкости с помощью мешалки с Z-образными лопастями в течение 1-2 минут до равномерного смачивания. Затем при постоянном перемешивании добавляются поочередно навески каолина (20 г, 11,1%), двуокиси титана (5 г, 2,8%), перлитового песка вспученного (12 г, 6,7%) и гидрофобизатора (8 г, 4,4%), в качестве которого использовался стеарат цинка.

Смесь перемешивается в течении 3-5 минут до полного смачивания. Затем в смесь добавляется целлюлозное (или кремнеземное) волокно (15 г, 8,3%), и смесь перемешивается в течение 5-8 минут до образования однородной творогообразной массы. Смесь выкладывается в подготовленную форму, разравнивается и уплотняется прикаткой. Полученная сырая плита подвергается предварительному созреванию в течение 5-7 суток при комнатной температуре. Далее плита освобождается от оснастки и окончательно созревает в свободном состоянии в течении 28 суток при комнатной температуре и влажности.

Пример по варианту 2.

Навеска портландцемента (100 г, 37,3%) и гидроокиси кальция (20 г, 7,5%) затворяется водой (190 мл) и перемешивается в емкости с помощью мешалки с Z-образными лопастями в течение 1-2 минут до равномерного смачивания. Затем при постоянном перемешивании добавляются поочередно навески каолина (20 г, 7,5%), двуокиси титана (10 г, 3,7%), перлитового песка вспученного (10 г, 3,7%) и гидрофобизатора (8 г, 3,0%). Смесь перемешивается в течении 3-5 минут до полного смачивания. Затем в смесь добавляется рубленная каолиновая вата (100 г, 37,3%) и перемешивается в течение 5-8 минут до образования однородной творогообразной массы. Смесь выкладывается в подготовленную форму, разравнивается и уплотняется прикаткой. Полученная сырая плита подвергается предварительному созреванию в течение 5-7 суток при комнатной температуре. Далее плита освобождается от оснастки и окончательно созревает в свободном состоянии в течении 28 суток при комнатной температуре и влажности.

Плиты после полного созревания (28 суток в свободном состоянии при комнатной температуре и влажности от 20% до 60%) обладает следующими свойствами:

1) огнезащитная эффективность

45 минут при толщине плиты 10 мм;

90 минут при толщине 28 мм;

120 минут при толщине 40 мм;

прочность при сжатии не менее 5 МПа;

прочность на изгиб не менее 4-5 МПа;

плотность - 800-1200 кг/м3

водопоглощение (погружение на 24 ч при 20 гр. С) - не более 2% по массе.

Похожие патенты RU2687816C1

название год авторы номер документа
ОГНЕСТОЙКОЕ ТЕПЛОЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2012
  • Фатхутдинов Равиль Хилалович
  • Уваев Вильдан Валерьевич
  • Маслов Владимир Алексеевич
  • Муслихов Мухтар Нигматзянович
  • Хафизова Сария Абдулловна
  • Жданов Николай Николаевич
  • Фасхутдинов Рафис Асхатович
RU2523818C1
СОСТАВ ОГНЕЗАЩИТНЫЙ 2012
  • Писаренко Сергей Михайлович
  • Березин Владислав Владимирович
RU2521999C1
ПОЛИМЕРНО-КАУЧУКОВАЯ ГИДРОИЗОЛИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ПОНИЖЕННОЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2013
  • Уваев Вильдан Валерьевич
  • Маслов Владимир Алексеевич
  • Хафизова Сария Абдулловна
  • Жданов Николай Николаевич
  • Фатхутдинов Альберт Равилевич
RU2532519C1
ОГНЕЗАЩИТНЫЙ СОСТАВ 2009
  • Авдеев Виктор Васильевич
  • Годунов Игорь Андреевич
  • Коваленко Александр Михайлович
  • Пантюхин Михаил Леонидович
  • Яшин Николай Владимирович
RU2415896C2
ОГНЕЗАЩИТНЫЙ СОСТАВ "ОФП-НВ" 2003
  • Кривцов Ю.В.
  • Ладыгина И.Р.
RU2249579C1
БЕТОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКОГО ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ 2014
  • Рудаков Олег Борисович
  • Перцев Виктор Тихонович
  • Леденев Андрей Александрович
  • Загоруйко Татьяна Викторовна
RU2555730C1
КЕРАМИЧЕСКАЯ СВЯЗКА 2010
  • Холемый Станислав
  • Ханикир Владимир
RU2452612C2
ОГНЕЗАЩИТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ "ФАЙРЕКС-300" И ОГНЕЗАЩИТНАЯ ПРЕГРАДА ДЛЯ КАБЕЛЬНЫХ ПРОХОДОК "ЩИТ-АК-3" 2003
  • Кривцов Ю.В.
  • Ладыгина И.Р.
RU2249568C1
Сырьевая смесь для огнезащитного штукатурного раствора 2023
  • Хежев Толя Амирович
  • Хежев Хасанби Анатольевич
RU2811704C1
СУХАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОГНЕЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ 2017
  • Васкалов Владимир Федорович
  • Ведяков Иван Иванович
  • Остапчук Сергей Михайлович
  • Пивоваров Василий Васильевич
  • Прелов Сергей Александрович
  • Пронин Денис Геннадиевич
RU2660154C1

Реферат патента 2019 года СТРОИТЕЛЬНАЯ ПЛИТА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области строительства, в частности к производству легковесных строительных плит из материала на основе портландцемента, обладающих теплоизоляционными и огнезащитными характеристиками, и может быть использовано для защиты от огня в условиях пожара эксплуатируемых в условиях открытой атмосферы несущих металлических и железобетонных конструкций зданий и сооружений. Строительная плита по первому варианту изобретения выполнена из материала, содержащего, масс. %: гидроокись кальция 8,00-12,00, каолин 7,00-12,00, двуокись титана 2,00-5,00, целлюлозное или кремнеземное волокно 7,00-12,00, гидрофобизатор 2,00-6,00, перлит вспученный 5,00-9,00, портландцемент остальное По второму варианту изобретения строительная плита выполнена из материала, содержащего, масс. %: гидроокись кальция 6,00-9,00,каолин 6,00-9,00, двуокись титана 2,00-5,00, рубленая каолиновая вата 33,00-40,00, гидрофобизатор 2,00-5,00, перлит вспученный 3,00-7,00, портландцемент - остальное. Изобретение позволяет осуществить защиту от огня в условиях пожара эксплуатируемых в условиях открытой атмосферы несущих металлических и железобетонных конструкций зданий и сооружений путем увеличения предела огнестойкости данных конструкций без значительного увеличения нагрузки на них. 2 н.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 687 816 C1

1. Строительная плита, выполненная из материала, содержащего портландцемент, вспученный перлит и гидрофобизатор, отличающаяся тем, что материал дополнительно содержит гидроокись кальция, каолин, двуокись титана и целлюлозное или кремнеземное волокно при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Гидроокись кальция 8,00-12,00 Каолин 7,00-12,00 Двуокись титана 2,00-5,00 Целлюлозное или кремнеземное волокно 7,00-12,00 Гидрофобизатор 2,00-6,00 Перлит вспученный 5,00-9,00 Портландцемент остальное

2. Строительная плита, выполненная из материала, содержащего портландцемент, вспученный перлит и гидрофобизатор, отличающаяся тем, что материал дополнительно содержит гидроокись кальция, каолин, двуокись титана и рубленую каолиновую вату при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Гидроокись кальция 6,00-9,00 Каолин 6,00-9,00 Двуокись титана 2,00-5,00 Каолиновая вата 33,00-40,00 Гидрофобизатор 2,00-5,00 Перлит вспученный 3,00-7,00 Портландцемент остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2687816C1

CN 105777007 A, 20.07.2016
Палка для слепых 1933
  • Пекелис И.Я.
SU39339A1
РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД 2002
  • Кузнецов В.М.
  • Жуков В.П.
  • Коликов В.А.
  • Миронов Ю.И.
  • Дятлов С.И.
RU2235282C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ 2010
  • Сато Казуси
RU2665876C2
EP 3067177 A1, 14.09.2016
US 5964934 A1, 12.10.1999
WO 1994012328 A1, 09.06.1994
WO 2016156295 A1, 06.10.2016
WO 2016142243 A1, 15.09.2016.

RU 2 687 816 C1

Авторы

Ревякин Борис Иванович

Яшин Николай Владимирович

Годунов Игорь Андреевич

Авдеев Виктор Васильевич

Даты

2019-05-16Публикация

2018-04-23Подача