RU2198149C2

RU2198149C2 - Method of voids sealing

Info

Publication number: RU2198149C2
Application number: RU2000102510A
Authority: RU
Inventors: А.Я. Машович; О.М. Заятдинов; Г.А. Белоусов; А.Н. Терехов
Original assignee: Восточно-Сибирский институт МВД России
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: construction engineering; filling of empty spaces in building structures of buildings and structures for restoration of flame travel and heat and sound insulation. SUBSTANCE: method includes preparation of sealing mixture containing filler and water glass and supply of mixture of voids. Filler is used in the form of material containing finely divided silicon which is preliminarily subjected to mechano-chemical activation in presence of alkali. Mechano-chemical activation is carried with the following ratio of components, mas.%: material containing finely divided silicon, 90.0-99.8; alkali, 0.2-10.0. Additional filler is introduced into sealing mixture. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение может быть применено в строительстве для заполнения пустот в строительных конструкциях зданий и сооружений для ограничения распространения пламени, а также тепло- и звукоизоляции. The invention can be applied in construction to fill voids in the building structures of buildings and structures to limit the spread of flame, as well as heat and sound insulation.

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. A known method of dealing with endogenous fires by introducing into the voids and cracks of the mine workings a pre-prepared cement slurry (Guidance on the isolation of fires in mines dangerous for gas. - M .: Nedra, 1971, p.119-121). The material used is cement mortar, pastes and mastics. Using this method for building structures leads to their weight. Due to the long curing time, the solutions spread, which leads to their increased consumption and poor sealing of voids.

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.There is a method of sealing cable penetrations (Smelkov GI Fire protection of cable penetrations. Overview of fire requirements and test methods // Fire and explosion safety - 1998.- 2 - p.29-38) to limit the spread of fire by pouring the foam composition FK-75 in a pre-prepared formwork or embedment with blocks prepared in advance from FC-75. The disadvantage of this method is the high specific gravity (250-300 kg / m ^-3 ), the need for a formwork device and the inability to control the properties of the sealing solution at the place of use.

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.Closest to the proposed technical solution is a device for flame retardant sealing of communication passages in various designs (RF patent 2037022, CL E 04 B 1/94, publ. 09.06.1995), which includes the preparation of a mixture containing filler, liquid glass and its supply into the void. The proposed device cannot be used in hard-to-reach places, for example, filling voids between floors of buildings and structures is possible only when opening the floors. In addition, the filling of voids will lead to a significant increase in the weight of building structures, as the apparent density of the device is at least 300 kg / m ^-3 , which will lead to premature collapse of the building structure in a fire.

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. The technical result to which the invention is directed is to increase the fire protection of buildings and structures by restricting the spread of flame through the voids of building structures by sealing them.

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.This result is achieved by the fact that when implementing the method of sealing building voids, including preparing a sealing mixture containing filler and liquid glass, and feeding it into voids, a material containing finely divided silicon is introduced into the sealing mixture as a filler, which is subjected to mechanochemical activation in the presence of alkali, wt.%:
Material containing finely divided silicon - 90.0-99.8
Alkali - 0.2-10.0
The mechanochemical activation of a material containing finely divided silicon in the presence of alkali at the indicated ratio of components is a difference from the prototype and proves the novelty of the claimed technical solution.

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. A joint additional introduction of Na and Al hydroxides into a composition containing liquid glass and silicon is known (RF patent 2026844, IPC 6 C 04 B 28/24, 38/02), but there is practically no activating effect. As a result of the implementation of the claimed technical solution, the mixed components due to the activated material containing finely divided silicon enter into the foaming reaction and cure much faster, which leads to a decrease in heat loss to the environment and, as a result, shrinkage, material consumption decreases, the multiplicity increases, sealing improves (the mixture does not lag behind the walls), the temperature range increases at which the use of this method is possible, there is no need to additionally of heating, vaporization of water occurs due to evolution of heat, wherein the drying and curing of the material is more intense, due to this mixture was less running and does not separate, the material fills the void of the building structure. The penetration of the sealing solution can be controlled by the curing time, which depends on the ratio of the material containing finely divided silicon: alkali, in the process of mechanochemical activation and the content of already activated silicon in the composition used.

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. The method is as follows. The material containing finely divided silicon is ground to a powder state in a ball mill, then screening is carried out to a fraction of -100 μm. After that, a fraction of -100 μm is loaded into a ball mill and mechanochemical activation is carried out by dry method in the presence of alkali for 10 minutes. Next, the resulting material is mixed with liquid glass, with constant stirring after the start of the reaction, an additional filler is introduced, after which the resulting mixture is introduced into the voids of the building structure.

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.Example 1. A material containing finely divided silicon fraction -100 μm and a mass of 100 g, was processed in a ball mill for 10 minutes A 50 g sample was taken from the obtained sample, which was mixed with 50 g of water glass. The resulting mixture was heated with stirring to 25 ^{° C.} and placed in a mold with a temperature of 18 ^° C. After 30 minutes, foaming, curing and drying of the sealing compound occurred, the resulting sample had an apparent density of 158 kg / m- ³ , and there was no shrinkage.

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.Example 2. A material containing finely divided silicon of a fraction of -100 μm and a mass of 100 g was processed in a ball mill for 10 minutes A sample of 45 g was treated with 20% NaOH in an amount of 5 g, after which 50 g of water glass was added, the mixture was heated to 25 ^° C with stirring and placed in a mold with a temperature of 18 ^° C. After 28 min, foaming, curing and drying of the sealing compound. The resulting sample had an apparent density of 145 kg / m ^-3 , no shrinkage.

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.Example 3. A material containing finely divided silicon fraction -100 μm and a mass of 97.83 g, was mixed with 2.17 g of NaOH, the resulting mixture was processed in a ball mill for 10 minutes After processing, a sample weighing 46 g was mixed with 4 g of water and 50 g of liquid glass and placed in a mold with a temperature of 18 ^o C. After 8 minutes, foaming, curing and drying of the sealing composition occurred. The resulting sample had an apparent density of 126 kg / m ^-3 , no shrinkage.

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.Example 4. A material containing finely divided silicon of a fraction of -100 μm and a mass of 93.75 g was mixed with 6.25 g of NaOH, the resulting mixture was processed in a ball mill for 10 minutes. A 32 g sample was taken from the obtained sample, which was mixed with 50 g of liquid glass, after the start of the reaction, an additional filler was introduced - ground sand of a fraction of -100 μm and weighing 18 g were placed in a mold with a temperature of 18 ^o C. After 26 min, foaming occurred, curing and drying of the sealing composition, the resulting sample had an apparent density of 220 kg / m ^-3 , no shrinkage.

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.Example 5. A material containing finely divided silicon of a fraction of -100 μm and a mass of 93.75 g was mixed with 6.25 g of NaOH, the resulting mixture was processed in a ball mill for 10 minutes. A 32 g sample was taken from the obtained sample, which was mixed with 55 g of liquid glass, after the start of the reaction, an additional fly ash was added, the production of silicon of the -100 μm fraction weighing 13 g and was placed in a mold with a temperature of 18 ^° C. After 27 minutes, foaming, curing and drying of the sealing compound. The resulting sample had an apparent density of 185 kg / m ^-3 , no shrinkage.

Результаты исследований влияния способа приготовления герметизирующего состава на его технологические свойства при температуре формы 18^oС представлены в таблице 1.The results of studies of the influence of the method of preparing the sealing composition on its technological properties at a mold temperature of 18 ^o With are presented in table 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. As can be seen from the data presented in table 1, the material containing finely divided silicon, as a result of mechanochemical treatment in the presence of 0.2-10% alkali, acquires increased activity, which leads to a decrease in the curing time and the apparent density of the obtained materials. A decrease in alkali content of less than 0.2% does not give a significant increase in activity. An increase in alkali content of more than 10% is impractical, since curing begins almost instantly and it is not possible to homogenize the mixture with liquid glass. As can be seen from experiments 2 and 3, with the same alkali content in the composition, the curing time in the case of mechanochemical treatment is 3, 4 times less.

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.The prepared mixtures are easily fluid, can be fed into hard-to-reach places, and after foaming the material has an apparent density of not more than 160 kg • m ^-3 . As a material containing finely divided silicon, silicon itself can be used, as well as its waste at various stages of production and processing. For example, the slag presented in table 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). In order to improve the properties of reducing the consumption of material containing finely divided silicon, and to adjust the curing time and fluidity, fillers can be introduced. As additional fillers are used: ground sand, slag, fly ash, dolomite, etc. This leads to an increase in cure time and apparent density, but samples for which activated silicon is used have less cure time and apparent density (Example 9, 10, 11).

Claims

1. A method of sealing voids, including preparing a sealing mixture containing a filler and liquid glass, and feeding it into voids, characterized in that as a filler in the sealing mixture is introduced a material containing finely divided silicon, which is previously subjected to mechanochemical activation in the presence of alkali.

2. The method according to p. 1, characterized in that the mechanochemical activation is carried out in the following ratio of components, wt.%:
Material containing finely divided silicon - 90.0-99.8
Alkali - 0.2-10.0
3. The method according to claim 1, characterized in that an additional filler is introduced into the sealing mixture.