CC BY
152
УДК 678
Ф.А. Шутов, И.В. Щербанев, А.Б. Сивенков
ПЕНОКОМПОЗИТ PENOCOM®: НОВЫЙ ОГНЕСТОЙКИЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
Пенокомпозит PENOCOM® призван удовлетворить потребность строительного рынка России в легких огнестойких, экологически безопасных и энергосберегающих материалах на основе отечественного полимерного (неполиуретанового) сырья. PENOCOM® изготавливается по заливочной технологии без подвода тепла и давления извне, имеет группу горючести Г1 и плотность 30—500 кг/м3. На основе PENOCOM® производятся SIP- и сэндвич-панели, скорлупы для теплоизоляции магистральных нефтепроводов и локальных теплотрасс. Оценена огнестойкость модельных трехслойных строительных конструкций со средним слоем из PENOCOM®.
Пенокомпозит; теплоизоляционный материал; огнестойкий материал; строительные конструкции.
F.A. Shutov, I.V. Scherbanev, A.B. Sivenkov
FOAMED COMPOSITE PENOCOM®: NOVEL FIRERESISTANT THERMAL INSULATIVE MATERIAL FOR BUILDING CONSTRUCTIONS
Foamed composite PENOCOM® has been designed to fulfill requirements of Russian market in low-density fire resistant, environmentally benign and energy saving materials and constructions based on local polymeric (non-polyurethane) raw materials. The PENOCOM® is produced by casting technology without applying external heating and pressure. It has fire resistant grade G1 (self retarding) and range of densities from 30 до 500 kg/m3. The PENOCOM® is used for manufacturing SIP- and sandwich-panels and for shells of oil- and pipe-lines. The fire resistance of various small-size model three-layer panels with PENOCOM® as a middle layer has been estimated.
Foam composite; thermal insulation material; fire-proof material; building construction.
Разработанный нами материал PENOCOM® принадлежит к инновационным материалам, поскольку в комплексе объединяет ряд уникальных свойств и призван удовлетворить потребность строительного рынка в огнестойком, энергосберегающем материале, изготавливаемом по экологически безопасной технологии на основе отечественного полимерного (неполиуретанового и неминерального) сырья.
В отличие от некоторых видов отечественных легких теплоизоляционных строительных материалов, пенокомпозит PENOCOM® полностью соответствует требованиям Федерального закона № 123-ФЗ («Технический регламент о требованиях пожарной безопасности») и относится к группе горючести Г1. При длительном (до 2 часов) воздействии пламени пропановой горелки (1500 °С) он не разрушается, а только коксуется. Материал обладает гораздо более высокой химической и биологической стойкостью по сравнению с пенополистиролом и пенополиуретаном, он устойчив к кислотам и щелочам, и не подвержен воздействию грызунов.
Семейство материалов PENOCOM® отличается широким диапазоном плотностей (30 до 500 кг/м3) и, соответственно, очень широким диапазоном теплопроводности и прочности. Например, коэффициент теплопроводности материала плотностью 55 кг/м3 составляет 0,037 ккал/м час °С (т.е. соответствует теплопроводности пенополистирола ПСБ более низкой плотности), а с плотностью 200 кг/м3 - 0,054 ккал/м час °С. Такой диапазон технических характеристик позволяет использовать PENOCOM® высокой плотности не только как эффективный теплоизоляционный, но одновременно и как конструкционный материал.
Материалы семейства PENOCOM® получили федеральные сертификаты соответствия, горючести и санитарно-гигиенической безопасности. Учитывая повышенные требования к экологической безопасности, предъявляемой к современной теплоизоляции в строительстве, данные материалы прошли дополнительную экологическую экспертизу Федерального Агентства по Техническому Регулированию и Метрологии. По данным Агентства они экологически безопасны как при изготовлении, так и при эксплуатации. При этом концентрация выделяемых материалом таких токсичных веществ, как фенол, формальдегид, стирол, бензол, толуол и т.д. (всего 16 веществ), гораздо ниже ПДК (предельно допустимых концентраций).
Исходные композиции для получения PENOCOM® состоят их смеси двух жидких компонентов, выпускаемых отечественной промышленностью, также ряда жидких и твердых добавок (рецептура находится в стадии патентования). Для получения материала компоненты смешивают и полученную смесь заливают в форму, где она вспенивается без подвода тепла и давления извне. Таким образом, данная технология является энергосберегающей.
Вспенивание и отверждение пенопласта завершается в пределах 2-3 мин и может производиться в широком диапазоне температур наружного воздуха от -15 до +35 °C. Для снижения себестоимости и для регулирования плотности и повышения прочностных характеристик и водостойкости в композицию добавляются комплексные многоцелевые добавки. Важно отметить, что получение материалов PENOCOM® разной плотности достигается только за счет изменения соотношения компонентов композиции без изменения химического состава компонентов.
Получение изделий из PENOCOM® осуществляется по двум технологиям: вспениванием либо в открытых, либо в закрытых формах любых размеров и конфигураций. В первом случае (свободное вспенивание) композиция заливается в открытые полости: SIP- и сэндвич-панели, полые кирпичные и бетонные кладки, чердачные и кровельные перекрытия и т.д. Такая технология осуществляется как в заводских условиях, так и непосредственно на строительных площадках. При вспенивании в закрытых формах изготавливаются, например, скорлупы для теплоизоляции магистральных нефтепроводов, локальных паро- и теплотрасс; стандартные блоки 200х300х600 мм (заменяющие блоки из пено- и газобетона); монопанели с упрочненным поверхностным слое; а также огнестойкие прозрачные перегородки, рамы дверей и окон, заполненные PENOCOM® и т.д.
Испытания элементов ограждающих конструкций с теплоизоляционным материалом «Пеноком» проводились в малогабаритной огневой печи (рис. 1-4) в условиях стандартного температурного режима пожара:
Tf - To = 345 lg (8т + 1),
где Tf и T0 - текущая и начальная температура в камере печи, °С, соответственно; т - время, мин.
Указанный температурный режим пожара достигался с помощью специальной газовой горелки с регулируемой подачей газа (пропана). Термопары обеспечивали автоматизированную регистрацию среднеобъемной температуры в печи, а также температуры на поверхности и внутри образца. Вертикально ориентированные образцы имели размер 150х150 мм, толщину 100 мм и плотность 50 кг/м3.
Стандартный температурный режим пожара используется для экспериментального определения предела огнестойкости строительных конструкций по ГОСТ 30247.0 и ГОСТ 30247.1 [1, 2]. Следует отметить, что отечественные методы количественной оценки предела огнестойкости строительных конструкций в печных устройствах и реализации температурно-временного режима пожара подобны стандартам ISO 834 и ASTM Е-119 [3, 4].
В работе были проведены исследования огнестойкости модельных (малоразмерных) трехслойных ограждающих конструкций с теплоизоляцией среднего слоя из материала РБМОСОМ®. Параметры огнестойкости оценивались по потере теплоизолирующей способности в условиях стандартного температурного режима пожара с различными вариантами наружных облицовок:
♦ конструкция №1: цементно-стружечная плита (ЦСП) - РБМОСОМ® - два слоя гипсокартоновой (ГК) плиты;
♦ конструкция №2: слой древесностружечной плиты OSB - РБМОСОМ® -слой О8Б;
♦ конструкция №3: один слой магнезита - РБМОСОМ® - два слоя ГК;
♦ конструкция №4: один слой OSB - РБМОСОМ® - два слоя ГК;
♦ конструкция №5: два слоя ГК - РБМОСОМ® - два слоя ГК.
Рис. 1. Вид образца до испытаний Рис. 2. Образец загружен в печь
Рис. 3. Конечная стадия испытаний Рис. 4. Выемка образца после
испытаний
Критерием оценки огнестойкости элементов модельных конструкций была выбрана потеря теплоизолирующей способности конструкции, а именно: время достижения критической температуры 180 °С внутри образца. Результаты огневых испытаний показывают, что время достижения критической температуры для пяти исследованных модельных трехслойных конструкций при трехмерном температурном воздействии заметно различается, а именно:
♦ для конструкции №1 за 7 минут;
♦ для конструкций №2 и №4 за 5 минут (рис.5);
♦ для конструкций №3 и №5 за 15 минут (рис. 6).
По результатам огневых испытаний установлено, что модельные трехслойные строительные конструкции с теплоизоляцией РБМОСОМ® и внешним слоем из магнезита и/или двумя слоями гипсокартона, вполне перспективны для использования в качестве полноразмерных противопожарных ограждающих конструкций. Для окончательного заключения необходимо проведение классификационных огневых испытаний полноразмерных панелей по ГОСТ 30247.0-94 и ГОСТ 30247.1-94.
Разработанные огнестойкие теплоизоляционные материалы PENOCOM®, изготавливаемые на основе отечественного сырья и современных энергосберегающих и экологически безопасных технологий, позволят решить многие проблемы строительной индустрии России. Промышленное производство этих материалов и строительных конструкций на их основе начато в 2011 г. на заводе ЗАО «Домостроительство», группой компаний FACHMANN в Московской области [5, 6].
Время испытаний, мин.
Рис. 5. Результаты испытаний огнестойкости трехслойной модельной конструкции №4: один слой 08Б - РЕЫОСОМ® - два слоя Гипсокартона (1 - среднеобъемная температура в печи; 2 - температура на поверхности образца; 3 - температура внутри образца на расстоянии 4 см от поверхности)
Время испытаний, мин.
Рис. 6. Результаты испытаний огнестойкости трехслойной модельной конструкции №3: один слой магнезита - РЕЫОСОМ® - два слоя Гипсокартона (1 - среднеобъемная температура в печи; 2 - температура на поверхности образца; 3 - температура внутри образца на расстоянии 4 см от поверхности)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования. - М.: Изд-во стандартов, 1996.
2. ГОСТ 30247.1-94. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. - М.: Изд-во стандартов, 1996.
3. ISO 834-75. Elements of building constructions. Fire-resistance test methods. General requirements.
4. ASTM Е-119. Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials.
5. Shutov F.A. et al. Foam Based on Reactive Oligomers, Technomic, Society of Plastics Engineers USA, 1982.
6. Шутов Ф.А. Передовая технология каркасно-панельного домостроения СИП (SIP), РФ, Ассоциация СИП, 2012. - С. 93-97.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор С.В. Пузач.
Шутов Федор Анатольевич - ООО «НПК ПЕНОКОМ»; e-mail: [email protected]; 115409, Москва, ул. Москворечье, 55, корп. 1; тел.: +74956556835; президент.
Shutov Fyodor Anatol’evich - “NPK PENOCOM, Inc.”; e-mail: [email protected]; 55, Moskvorechie, korp. 1, Moscow, 115409, Russia; phone: +74956556835; president.
Щербанев Игорь Владимирович - e-mail: [email protected]; генеральный директор.
Scherbanev Igor Vladimirovich - e-mail: [email protected]; general manager.
Сивенков Андрей Борисович - Академия Государственной противопожарной службы МЧС России; e-mail: [email protected]; 129311, Москва, ул. Бориса Галушкина, 4; тел.: 84956172626, 89161745244; заместитель начальника УНЦ ППБС - начальник научноисследовательского отдела проблем пожарной профилактики в строительстве и сертификации; к.т.н.; доцент.
Sivenkov Andrey Borisovich - State Fire Academy (University), Ministry of Civil Protection and Emergency Situation and Disaster Management of Russia; e-mail: [email protected]; 4, B. Galushkina, Moscow, 129344, Russia; phone: +74956172626, 89161745244; vice director of education and research center in fire protective treatment and certification; cand. of eng. sc.; associated professor.
УДК 630.432
В.В. Богданова, О.И. Кобец
СИНТЕЗ ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ ГОРЕНИЯ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ И ТОРФА НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛОВ И ИХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
С использованием в качестве исходных реагентов недефицитных природных силикатов (бентонита, трепела), неорганических кислот и щелочных агентов получены суспензии ортофосфатов двух-, трехвалентных металлов-аммония, обладающие комплексными огнезадерживающими свойствами одновременно к древесине и торфу. Исследованы факторы, оказывающие влияние на их огнезащитно-огнетушащую эффективность и атмо-сферостойкость: фазовый состав, дисперсность и массовое соотношение жидкостного и нерастворимого компонентов суспензий, а также степень удерживания азот- и фосфорсодержащих соединений в материале. Установлено, что лучшие огнезадерживающие свойства и атмосферостойкость характерны для суспензий с большим содержанием мелкодисперсных частиц аморфного нерастворимого компонента как в нано-, так и в микродиапазоне. Предположено, что в этом случае обеспечивается прочное удерживание огнезащитного средства в порах горючего материала.
Суспензии фосфатов металлов-аммония; огнезащитно-огнетушащие свойства по отношению к древесине и торфу; атмосферостойкость.
