Развитие технологий сделало строительные конструкции более сложными, однако это повлекло за собой новые вызовы в области противопожарной безопасности. Для решения этих проблем были внедрены инновационные огнестойкие материалы, обеспечивающие важную поддержку в обеспечении безопасности зданий.
Среди наиболее часто используемых огнестойких материалов — кальциево-силикатные плиты и плиты из оксида магния. Эти материалы конкурируют между собой в различных сферах применения, например, в противопожарной защите тоннелей. В данной статье мы сравним кальциево-силикатные и магнезиальные плиты с различных точек зрения, чтобы помочь вам определить, какой материал больше подходит для ваших задач.
Что такое магнезиальная плита?
Магнезиальная плита, также известная как магниево-силикатная панель, — это строительный материал, состоящий из оксида магния, магниевого цементного геля, лёгких наполнителей (таких как перлит и растительные волокна), а также наружного слоя, армированного стекловолоконной сеткой.
Процесс производства
Процесс производства магнезиальных плит включает три основных этапа:
Обезгалогенивание: После распалубки полуготовые плиты вымачиваются в воде для удаления галогенов, затем подвергаются вторичному твердению.
Подготовка: Сырьё взвешивается в заданных пропорциях и смешивается в суспензию.
Формование и транспортировка: Нетканый материал и стеклоткань подаются в формовочную машину. Формы подготавливаются заранее, и суспензия заливается в формы, затем масса экструдируется до нужной толщины, нарезается и отправляется в камеру твердения.
Распространённые методы формовки
Существуют четыре распространённые схемы формовки:
- Два и более слоя стеклоткани, один слой массы, один слой нетканого материала.
- Слой массы снизу и сверху, два и более слоя стеклоткани, один нетканый слой.
- Несколько слоёв массы с армированием стеклотканью, без нетканого слоя.
- Аналогично гипсокартону — без среднего слоя массы, с армированием с двух сторон.
Важность выдержки магнезиальных плит
Правильная выдержка магнезиальных плит имеет решающее значение для обеспечения стабильности продукта и предотвращения деформаций. Выдержка делится на два этапа:
- Первичная выдержка: Проводится в форме.
- Вторичная выдержка: Проводится после распалубки.
Процесс выдержки:
Выдержка должна соответствовать химическим реакциям магниевых компонентов. Во время формования важно поддерживать нужные температуру, влажность и продолжительность реакции, чтобы обеспечить следующее взаимодействие:
5MgO + MgCl2 + 13H2O → 5Mg(OH)2·2MgCl2·8H2O
В ходе этой реакции максимально поглощаются свободные MgCl₂ и вода, формируется твёрдое состояние. Это снижает содержание свободной влаги и позволяет получить стабильный, сухой продукт. Таким образом обеспечивается стабильность объёма и минимизируется деформация в процессе эксплуатации.his process ensures that the board achieves volume stability, minimizing deformation during use.
Распространённые проблемы при выдержке (консервации)
Чтобы ускорить производство, некоторые производители применяют высокотемпературный нагрев для быстрого затвердевания поверхности и раннего распалубливания. Однако это может привести к следующим последствиям:
Трещины и деформация: Высокая температура вызывает быструю потерю влаги, что приводит к недостаточному затвердеванию и накоплению свободных MgO и MgCl₂. При последующем воздействии влаги в эксплуатации возможно повторное вступление в реакцию, вызывающее внутренние напряжения и растрескивание.
Низкая стабильность объема: При отсутствии правильной выдержки свободная вода остаётся в структуре, что в условиях высыхания вызывает усадку и внутренние напряжения.
Такие напряжения могут существенно повлиять на целостность изделия и привести к проблемам качества в строительных проектах.
Проблема галогенизации
Помимо трещинообразования и деформаций, магнезиальные плиты подвержены явлению галогенизации. Связующие на основе магния делятся на два типа:
Сульфат магния (MgSO₄): Используется как более стабильная альтернатива. Хотя такие панели менее гигроскопичны, при длительном воздействии влажности они также впитывают воду, что приводит к увеличению массы, снижению прочности и коррозии металлических креплений.
Хлорид магния (MgCl₂): Менее стабильный вариант, активно впитывает влагу из воздуха. В условиях высокой влажности на поверхности может появляться вода, снижается прочность, возникают деформации и трещины — этот процесс называют «растрескиванием от галогенизации».
Исследователи провели термогравиметрический анализ (TGA) магнезиальных плит на основе сульфата магния, чтобы изучить потерю массы при нагревании. Согласно результатам TGA:
- При 600°C: Потеря массы составляет около 32%.
- При 1000°C: Потеря массы увеличивается до примерно 42%.
Эти данные подчёркивают термическую устойчивость плит на основе сульфата магния и дают представление об их поведении при высоких температурах.
При нагреве выделяется свободная и кристаллизованная вода, что способствует огнестойкости, однако процесс дегидратации вызывает сильные деформации и трещины, что приводит к потере структурной целостности. Хотя такие панели считаются негорючими, их огнестойкость ограничена:
Огневые испытания: Трещины появляются при 450°C, деформация и разрушение — при 750°C.
Некоторые магнезиальные панели армированы огнестойким пенополистиролом для улучшения теплоизоляции и снижения массы. Несмотря на то что такой пенополистирол не воспламеняется, он разлагается при высоких температурах, быстро теряя прочность и устойчивость. Поэтому применение магнезиальных плит с полистирольным наполнителем в пассивной противопожарной защите считается небезопасным.
Кальциево-силикатная плита
Кальциево-силикатная плита— это строительный материал, изготовленный из коротких армирующих волокон (таких как неорганические минеральные волокна или целлюлозные волокна) и кремнисто-кальциевых материалов в качестве основных цементирующих веществ. В процессе отверждения паром при высокой температуре и высоком давлении образуется гель силиката кальция, создающий прочную и термостойкую плиту. Для более подробного обзора, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей подробной статьей “Что такое силикатная плита?
Типы кальциево-силикатных плит
Кальциевые силикатные плиты можно классифицировать на плиты из тоберморита и плиты из твёрдого кальциевого силиката, каждая из которых обладает уникальными свойствами и областями применения:
Панели на основе тоберморита: Производятся методом статического гидротермального синтеза, обладают умеренной термостойкостью (до 650°C) и большей массой. Применяются в нефтехимии.
Жёсткие кальциево-силикатные панели: Изготавливаются методом динамического гидротермального синтеза, устойчивы к температуре до 1000°C, имеют низкую усадку, высокую прочность и биосовместимость. Используются в металлургии, химии, а также для теплоизоляции печей и трубопроводов.
Плиты из твёрдого кальциевого силиката
Свойства: Производимые методом динамического гидротермального синтеза, эти плиты обладают высокой термостойкостью (до 1000°C) и низкой плотностью. Твёрдый кальциевый силикат демонстрирует минимальную усадку и исключительную прочность на изгиб, что обеспечивает его высокую стабильность. Волокна материала биосовместимы, что повышает уровень безопасности при широком промышленном использовании.
Области применения: Широко применяются в отраслях с высокими температурами, таких как металлургия, химическая промышленность и производство строительных материалов, особенно в качестве теплоизоляции для трубопроводов и футеровки печей.
Основные отличия
| Характеристика | Панели из тоберморита | Твёрдые кальциево-силикатные панели |
|---|---|---|
|
Максимальная температура
|
650°C
|
1000°C
|
|
Метод производства
|
Статический гидротермальный процесс
|
Динамический гидротермальный процесс
|
|
Плотность
|
Выше
|
Ниже
|
|
Типичные области применения
|
Нефтехимия, применения при низких температурах
|
Металлургия, химическая переработка, высокотемпературные применения
|
Значение автоклавной обработки в производстве кальциево-силикатных плит
Как и в случае с магнезиальными плитами, процесс пропаривания или автоклавной обработки является ключевым этапом производства кальциево-силикатных плит. Во время автоклавирования кремнеземистые и кальциевые компоненты проходят непрерывный гидротермальный синтез, формируя взаимосвязанную кристаллическую структуру, прочно сцепляющуюся с армирующими волокнами. Этот процесс придаёт плитам прочность, но может вызывать структурные дефекты, такие как накопление внутреннего давления, снижение механических свойств и образование трещин, особенно по краям. Эти проблемы устраняются на стадии последующего технического обслуживания.
Решение FireSafe
FireSafe специализируется на производстве огнестойкие плиты из силиката кальция низкой плотности, которые обеспечивают баланс между легкостью конструкции, прочностью и конкурентоспособной ценой в качестве альтернативы продукции Promat. Ассортимент нашей продукции разработан для удовлетворения различных требований к противопожарной защите как в промышленных, так и в коммерческих целях.
Сейсмические испытания и применение
Следующий график демонстрирует результаты 90-минутного испытания на огнестойкость, проведённого китайским поставщиком противопожарной продукции в соответствии со стандартом ASTM E119 на плитах из оксида магния и кальциево-силикатных плит толщиной 8 мм:
Магнезиальная плита: сильно разрушилась (эффект мела), внутренняя стекловолоконная сетка обнажилась, изоляционные свойства были полностью утеряны.
Кальциево-силикатная плита: проявила лишь незначительную деформацию.
Помимо ограниченной огнестойкости, проблема галогенизации, характерная для магнезиальных плит, дополнительно ограничивает их применение. Федерация строительных материалов Китая выпустила официальное предупреждение для подрядчиков в Шанхае, прямо указав, что магнезиальные плиты не подходят для использования во влажных тоннелях.
Кроме того, в «Объявлении о втором каталоге продукции, подлежащей ограничению и выведению из обращения», опубликованном в Пекине, с 2000 года запрещено использование магнезиальных плит в системах внутренней теплоизоляции всех типов зданий.
Департамент автомобильных дорог Гонконга (HyD) прямо запрещает использование плит MgO в тоннельных проектах, как указано в пункте 2.6.3 документа «Руководство по проектированию дорожных тоннельных конструкций и зданий тоннелей».
Ведущая строительная организация Великобритании — Ассоциация окон и навесных фасадов (Window and External Cladding Association) — указала на распространённые проблемы коррозии, связанные с магниево-силикатными панелями. Аналогичные случаи также были зафиксированы в Дании, Канаде и Австралии.
Канадский союз строительных инспекционных ассоциаций (CUBOA), аффилированный с правительством Канады, признал наличие проблем, связанных с магниево-силикатными панелями, о которых сообщалось в Дании, Китае и Австралии. CUBOA рекомендует приостановить использование этих панелей до тех пор, пока Канадский центр оценки строительных материалов (CCMC) не придёт к окончательному заключению.
NHBC — старейшая организация Великобритании, предоставляющая гарантии и страхование для новых жилых домов, а также LABC — ещё один ведущий страховой провайдер, отказались предоставлять страховое покрытие на конструкции с использованием магниево-силикатных панелей.
Заключение
Магнезиальные плиты обладают рядом преимуществ: они лёгкие, гибкие и удобны в обработке. Однако из-за нерешённой проблемы галогенизации они не рекомендуются к применению во влажной среде. Для объектов с повышенной чувствительностью к влаге, таких как тоннели, кальциево-силикатные плиты являются более безопасным и надёжным выбором.
Имея более 12 лет опыта в области пассивной противопожарной защиты, моя команда и я помогли более 100 клиентам — от оптовиков до подрядчиков и застройщиков — подобрать оптимальные решения под их конкретные задачи. Если у вас возникли вопросы или требуется дополнительная информация, свяжитесь с нами для бесплатной консультации или расчёта индивидуального решения без каких-либо обязательств.