Способность огнезащитных геоцементных покрытий к вспучиванию после искусственного старения
Обсуждение экспериментальных данных за отмеченный временной промежуток выдержки (от 7 дней до 2-х месяцев) контрольных составов вспучивающихся геоцементных покрытий на их поверхности не отмечено каких-либо изменений в целостности материала. Наименьшей потерей массы (2,28%) характеризуется состав №1 (рис. 1 А), для состава №2 потеря массы составляет 2,58%, для состава №3 — 3,87%. Что касается значений коэффициента вспучивания покрытий исследуемых составов (рис. 1 Б), то следует отметить, что его величина изменяется по экспоненциальной зависимости:
у =13,45е-0,0145х, у=10,164е-0,0145х и у=7,9532е-0,013х
при величинах достоверности аппроксимации, соответственно:
R2 = 0,9998, R2 = 0,9975 и R2 = 0,9986.
Ниже приведены результаты испытаний защитных покрытий на их вспучиваемость (фото 1). Как видно из полученных данных, наибольшим коэффициентом вспучивания (квп = 5,1), равномерностью вспучивания, а также сохранением адгезии к металлической подложке характеризуется защитное покрытие состава №1. Следует отметить, что данный состав еще имеет запас к вспучиванию. Это видно по изменению цвета покрытия: светло-бежевый цвет гранул и связующего подтверждает вышеотмеченный факт.
Защитное покрытия состава №2 имеет коэффициент вспучивания 3,9, а состава №3 — 3,3, при этом для состава №2 (фото 1, в, г) характерно отслоение покрытия от металлической подложки, а для состава №3 (рис. 1, д, е) — неравномерность вспучивания. Покрытия составов №2 и №3 имеют слабовыраженную способность к дальнейшему вспучиванию — изредка просматриваются участки связующего светло-бежевого цвета.
Как видно из данных на рис. 2 А, после часа огневого воздействия для состава №1 на обратной стороне металлической пластины температура металла не поднималась выше 100 0С. Это говорит о том, что данный состав покрытия имеет временной запас по способности к вспучиванию, а покрытие характеризуется достаточной температуростойкостью и развитой поровой структурой с замкнутым характером пор и имеет низкий коэффициент теплопроводности.
Для состава №2 (фото 2, б) температура на обратной стороне металлической пластины составила 200 0с. Поверхность вспучивания недостаточно развита, что позволяет предположить только роль наполнителя в данном процессе, т. е. в сдерживании температуры пламени.
Для состава №3 (рис. 2 В) температура на обратной стороне металлической пластины составила 310 0с. Отмечена неравномерность вспучивания поверхности покрытия, что характерно для связующего вещества.
Российский тест
По данным российского теста (см. часть I), после 7 циклов старения наилучшим образом проявил себя состав №1. Потеря массы контрольных образцов составляет 1,85%, основных — 2,28% (рис. 3), огнезащитные свойства снижены на 18,6%< 20% [10], что предполагает сохранность к вспучиванию покрытия более 5 лет. На поверхности контрольного образца покрытия состава №1 не обнаружено его повреждений, трещин и отслоений от металлической подложки (фото 3).
Данный состав характеризуется равномерной вспучиваемостью и запасом этого показателя: нижние слои покрытия светло-бежевого цвета (фото 4, а, б), но имеет не очень высокий коэффициент вспучивания — 4,05, а огнезащитные свойства не превышают < 20%.
После 5 и 7 циклов старения (фото 2, б, в) на поверхности защитного покрытия состава №2 были обнаружены: сетка усадочных трещин и изменение цвета — от светло-бежевого до серого с белесым оттенком. Появление трещин обусловлено процессом перекристаллизации части гейландитоподобных новообразований в более устойчивые структуры типа цеолита Р и анальцима.
Для состава №3 после 5 и 7 циклов искусственного старения отмечено незначительное изменение цвета и появление белесового налета, характерного для кристаллогидратов соды, и из полученных экспериментальных данных видно, что наибольшим коэффициентом вспучивания (квп=3,8), равномерностью вспучивания, а также сохранением адгезии к металлической подложке характеризуется защитное покрытие состава №1. Следует отметить, что данный состав еще имеет запас к вспучиванию. Это видно по изменению цвета покрытия — светло-бежевый цвет гранул и связующего подтверждает вышеотмеченный факт (фото 4, а, б).
Защитное покрытия состава №2 имеет коэффициент вспучивания 2,5 (фото 4, в, г).
Процесс вспучивания обеспечивается за счет вспучивания наполнителя. Следов отрыва защитного покрытия от металлической поверхности не обнаружено. Для состава №3 коэффициент вспучивания — 2,1 (фото 4, д, е), характерно незначительное отслоение покрытия от металлической подложки, а также неравномерность вспучивания (в основном за счет вспучивания связующего).
Огневые испытания показали, что после 60 мин. воздействия пламени бензиновой горелки на покрытие наилучшим образом проявил себя состав №1, причем температура на обратной стороне металлической поверхности не превышала 170 0С (рис. 4 А). Для состава № 2 на обратной стороне металлической поверхности зафиксировано повышение температуры до 270 0С (рис. 4 Б), а для состава №3 — повышение температуры до 470 0С (рис. 4 В).
Следует отметить, что и для контрольных составов, и для основных (испытания по российскому тесту) сопротивляемость покрытий огневой атаке обеспечивалась временным интервалом в пределах 15 мин. На графиках (рис. 2 и рис. 4) отмечено присутствие горизонтальных участков температурных кривых, соответствующих данному временному фактору.
После 2 месяцев старения на поверхности образцов защитных покрытий составов №1 и №3 не отмечено каких-либо изменений (фото 5, а, б, д, е), а вот для состава №2 (фото 5, в, г) зафиксировали сетку усадочных трещин. Это обусловлено процессом перекристаллизации части гейландитоподобных новообразований в более устойчивые структуры типа цеолита Р и анальцима.
Американский тест
Сущность испытаний по данному тесту очень проста: выдержка образцов с покрытием в течение 2 месяцев при температуре 70 0С и определение способности покрытий к вспучиванию. Как видно из полученных зависимостей (рис. 5), самой наименьшей потерей массы (независимо от типа образцов) характеризуется защитное покрытие состава №1. В чем же заключена такая стабильность? Очевидно, что это зависит от вида используемого сырья, параметров кавитационной обработки и, естественно, состава новообразований.
По способности к вспучиванию исследуемые составы покрытий ведут себя аналогично образцам, рассмотренным в российском тесте. наибольшим коэффициентом вспучивания (квп=4,5), равномерностью вспучивания, а также сохранением адгезии к металлической подложке характеризуется защитное покрытие состава №1. Следует отметить, что данный состав имеет запас к вспучиванию, что подтверждено наличием светло-бежевого цвета гранул и связующего (фото 6, а, б). Защитное покрытия состава №2 имеет коэффициент вспучивания 2,5 (фото 6, в, г). Процесс вспучивания обеспечивается за счет вспучивания наполнителя. Следов отрыва защитного покрытия от металлической поверхности не обнаружено. Для состава №3 коэффициент вспучивания — 0,5 (фото 6, д, е), а также характерно отслоение покрытия от металлической подложки.
Огневые испытания показали, что после 60 мин. воздействия пламени бензиновой горелки на покрытие наилучшим образом проявил себя состав №1, при этом температура на обратной стороне металлической поверхности не превышала 270 0С (рис. 6 а). Для состава № 2 на обратной стороне металлической поверхности зафиксировано повышение температуры до 480 0С (рис. 6 б), а для состава №3 — повышение температуры до 580 0С (рис. 6 В).
Прогрев металла (составы №2 и №3) до зафиксированных температур является неблагоприятным с точки зрения снижения прочностных свойств, физико-химических превращений составляющих фаз металла, а также его повышенной текучести при температуре выше 450 0С, что подтверждается результатами работы [10].
Обобщая полученные данные можно сделать следующие заключения.
1. В работе показано, что на основе геоцементов можно создавать эффективные экологически безопасные огнезащитные покрытия, которые по своим огнезащитным свойствам не уступают аналогам на органической связке.
2. Независимо от вида тестовых испытаний наибольшей способностью к вспучиванию характеризуется защитное покрытие состава №1. Данный тип покрытия обеспечивает предел огнестойкости металлических конструкций до 60 мин. (температура на обратной стороне металлической поверхности не превышает 100–180–270 0С) и позволяет отнести его к 3 классу огнестойкости.
3. Способность покрытия к вспучиванию после искусственного старения и сохранение свойств (более 5 лет) обеспечиваются за счет механоактивации геоцемента (роторный аппарат с модуляцией потока), использования вместо метакаолина (каолинита), в качестве отвердителя — карбоната кальция и увеличения %-ного содержания наполнителя алюмосиликатного состава, полученного по технологии сиопора.
| Автор: С. Г. Гузий Дата: 28.04.2010 Журнал Стройпрофиль 3-10 Рубрика: теплоизоляционные материалы Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |  |