RU2725720C1

RU2725720C1 - Fire-resistant multilayer article for fire protection of building structures

Info

Publication number: RU2725720C1
Application number: RU2020109956A
Authority: RU
Inventors: Василий Алексеевич Прусаков; Марина Викторовна Гравит; Сергей Порфирьевич Антонов
Original assignee: Василий Алексеевич Прусаков; Марина Викторовна Гравит; Сергей Порфирьевич Антонов
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2020-07-03

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to non-combustible structural passive fire protection devices and can be used to protect a wide range of building structures (columns and beams, links and trusses) buildings and structures, air ducts, mounting hardware (turnbuckles), cable products, as well as structures during construction of subways and tunnels. Fire-resistant multilayer article for fire protection of building structures is an insulation cover made of incombustible multilayer material, layers of which are cross-linked to non-combustible and heat-resistant ceramic, glass-fiber or silica threads. Flame retardant bands made of twisted basalt and silica filaments and having a self-tightening attachment for clasping the jacket stretched on the building structure are sewn to the jacket.EFFECT: invention increases fire resistance of building structures by using a fire-resistant article from a multilayer material with a fire-resistant fastening element of multiple use.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам негорючей конструкционной пассивной противопожарной защиты и может быть использовано как средство огнезащиты для широкого ряда строительных конструкций (колонн и балок, связей и ферм) зданий и сооружений, воздуховодов, монтажной оснастки (талрепов), кабельных изделий, а также при строительстве метрополитенов и тоннелей.The invention relates to devices for non-combustible structural passive fire protection and can be used as a fire protection device for a wide range of building structures (columns and beams, communications and trusses) of buildings and structures, ducts, mounting equipment (lanyards), cable products, as well as in the construction of subways and tunnels.

Известен способ пожарной защиты конструкций (патент ЕР 0600863, 1994 г. ), где для огнезащиты конструкций из металла и композитов используется конструкция, к которой прикреплены маты при помощи штифтов или аналогичных устройств. Маты разделены на секции, которые предпочтительно уложены друг на друга и изготовлены из вспучивающих и керамикообразующих материалов. Однако крепеж с помощью штифтов снижает уровень надежности закрепления матов.A known method of fire protection of structures (patent EP 0600863, 1994), where for the fire protection of structures made of metal and composites, a structure is used, to which mats are attached using pins or similar devices. The mats are divided into sections, which are preferably stacked on top of each other and made of intumescent and ceramic-forming materials. However, fastening with pins reduces the level of reliability of fixing the mats.

Известен теплозащитный огнестойкий комплект (патент РФ на ИЗ №2537819, 2015 г. ) для объектов повышенной опасности, который состоит из наружного огнестойкого покрытия и внутреннего теплозащитного слоя. Недостатком данного комплекта является то, что наружное огнестойкое покрытие представляет собой гомогенизированную композицию на основе органических растворителей и состоит из полимеров, неорганических пигментов, антипиренов и модифицирующих добавок, то есть представляет собой горючий элемент комплекта.Known heat-shielding fire-resistant kit (RF patent for IZ No. 2537819, 2015) for high-risk objects, which consists of an external fire-resistant coating and an internal heat-protective layer. The disadvantage of this kit is that the outer flame retardant coating is a homogenized composition based on organic solvents and consists of polymers, inorganic pigments, flame retardants and modifying additives, that is, it is a combustible element of the kit.

Известно защитное покрытие топливного бака (патент РФ на ПМ №178603, 2018 г. ), выполненное из покрытия, повторяющего форму топливного бака и являющееся полимерно-тканевым изделием, что не позволяет отнести его к негорючим изделиям.A protective coating of the fuel tank is known (RF patent for PM No. 178603, 2018), made of a coating that repeats the shape of the fuel tank and is a polymer-fabric product, which does not allow it to be attributed to non-combustible products.

Наиболее близким аналогом является система повышения функциональной огнестойкости оборудования (заявка РФ на ИЗ №2019107488, 2019 г. ), которое может быть использовано для защиты трубопроводов и выступающей на них запорной арматуры, технологического оборудования с КИПиА, запорно-регулирующей арматуры фланцевых соединений, фильтров, различного емкостного оборудования, в системах переработки и транспортировки горючих газов и жидкостей и на иных участках пожароопасных производств, и содержит гибкую огнестойкую защиту и крепежные элементы. Гибкая огнестойкая защита выполнена в виде огнестойкого чехла из обкладочной ткани, изготовленной из керамического волокна, армированного тонкой металлической проволокой, прошитого при помощи швейных металлизированных нитей со стальным сердечником в параарамидной оплетке и имеющего в развернутом виде конфигурацию, повторяющую форму объекта огнезащиты. Внутри огнестойкого чехла установлен и зафиксирован с помощью стальных пиковок теплоизоляционный вкладыш, выполненный из керамического волокна, а на наружной стороне огнестойкого чехла размещены жестко связанные с ним элементы фиксации и герметизации системы повышения функциональной огнестойкости на объекте огнезащиты. Все края термообкладочного материала огнестойкого чехла прострачиваются простым швом. Огнестойкий чехол имеет отверстие, в которое вкладывают теплоизоляционный вкладыш из керамического волокна, затем сшивают нитями из нержавеющих струн в арамидной оплетке.The closest analogue is the system for increasing the functional fire resistance of equipment (RF application for IZ No.201107488, 2019), which can be used to protect pipelines and stop valves acting on them, process equipment with instrumentation and automation, shut-off and control valves of flange connections, filters, various capacitive equipment, in systems for processing and transportation of combustible gases and liquids and in other areas of fire hazardous industries, and contains flexible fireproof protection and fasteners. The flexible fire-resistant protection is made in the form of a fire-resistant cover made of ceramic cloth reinforced with a thin metal wire, sewn with sewing metallized threads with a steel core in a para-aramid braid and having an expanded configuration that repeats the shape of the fire protection object. A heat-insulating liner made of ceramic fiber is installed and fixed inside the fireproof cover with steel picks, and on the outside of the fireproof cover there are rigidly connected elements for fixing and sealing the system for increasing the functional fire resistance at the fire protection object. All the edges of the heat-covering material of the fire-resistant cover are sewn with a simple seam. The fire-resistant cover has a hole in which a heat-insulating insert made of ceramic fiber is inserted, then they are sewn with threads from stainless strings in an aramid braid.

Однако, описанное изделие не предназначено для защиты строительных конструкций, а нити из стальных струн не обладают физико-механическими характеристиками для обеспечения огнестойкости конструкции от высокотемпературного воздействия в принципе. Также существенным недостатком указанного изобретения является техническая сложность: наличие теплоизоляционного вкладыша, который вкладывается в огнестойкий чехол, прошитого при помощи швейных металлизированных нитей со стальным сердечником в параарамидной оплетке, а также наличие в композиции изделия металлизированных слоев и гибкой стальной сетки, что не обеспечивает стойкость к огневому воздействию, поскольку потеря физических свойств стали, в зависимости от сплава, начинается от 300°С.However, the described product is not intended to protect building structures, and steel wire strands do not have physical and mechanical characteristics to ensure fire resistance of the structure from high-temperature effects in principle. A significant drawback of this invention is its technical complexity: the presence of a heat-insulating liner that is embedded in a fireproof cover sewn with sewing metallized threads with a steel core in a para-aramid braid, as well as the presence of metallized layers and a flexible steel mesh in the product composition, which does not provide resistance to fire exposure, since the loss of physical properties of steel, depending on the alloy, starts from 300 ° C.

Задачей изобретения является повышение огнестойкости строительных конструкций за счет применения огнестойкого изделия из многослойного материала с огнестойким крепежным элементом многократного использования.The objective of the invention is to increase the fire resistance of building structures through the use of a fire-resistant product made of a multilayer material with a fire-resistant fastener reusable.

Поставленная задача решается огнестойким многослойным изделием для огнезащиты строительных конструкций, представляющем собой изоляционный чехол, выполненный из негорючего гибкого многослойного материала, слои которого сшиты друг с другом негорючими и теплостойкими керамическими, стекловолоконными или кремнеземными нитями, отличающемся тем, что к чехлу пришиты хомутные огнестойкие ленты, которые изготовлены из скрученных базальтовых и кремнеземных нитей и имеют самозатягивающийся узел крепления для застегивания натянутого на строительные конструкции чехла.The problem is solved by a fireproof multilayer product for fire protection of building structures, which is an insulating cover made of a non-combustible flexible multilayer material, the layers of which are sewn together with non-combustible and heat-resistant ceramic, fiberglass or silica yarns, characterized in that clamped fire-retardant tape is sewn to the cover which are made of twisted basalt and silica threads and have a self-tightening mount for fastening the cover stretched over building structures.

Общий вид конструкций с закрепленным на них многослойным изделием представлен на фиг. 1. Изделие в виде чехла оборачивается вокруг конструкции и застегивается с помощью хомутных лент с застегивающимся элементом, при этом, гибкость многослойного материала изделия позволяет применять его для огнезащиты конструкций любых размеров и конфигураций, а также осуществлять возможность быстрого монтажа и демонтажа материала.A general view of structures with a multilayer product attached to them is shown in FIG. 1. The product in the form of a cover is wrapped around the structure and fastened with cable ties with a fastening element, while the flexibility of the multilayer material of the product allows it to be used for fire protection of structures of any sizes and configurations, as well as the ability to quickly assemble and disassemble the material.

В зависимости от технического решения (количества слоев волокон, плотности применяемых материалов и вида хомутов) достигаются пределы огнестойкости до R180 как для стандартного, так и для углеводородного и тоннельного режимов.Depending on the technical solution (the number of fiber layers, the density of the materials used and the type of clamps), fire resistance limits of up to R180 are achieved for both standard and hydrocarbon and tunnel modes.

Схема композиционных слоев изделия представлена на фиг. 2 (а) в условиях стандартного (целлюлозного) типа горения, б) в условиях углеводородного типа горения), где:A diagram of the composite layers of the product is shown in FIG. 2 (a) under standard (cellulose) type of combustion, b) in conditions of hydrocarbon type of combustion), where:

1 - термоупрочненная базальтовая ткань,1 - heat-strengthened basalt fabric,

2 - ткань из керамических волокон,2 - fabric made of ceramic fibers,

3 - минеральная вата,3 - mineral wool

4 - листы из металлического сплава,4 - sheets of metal alloy,

5 - стеклоткань.5 - fiberglass.

Термоупрочненная базальтовая ткань обеспечивает механическую прочность и эксплуатационную надежность всего изделия, ткань из керамических волок служит для обеспечения огнестойкости изделия, минеральная вата с плотностью не менее 100 кг/куб.м, является теплоизолирующей составляющей, листы из металлического сплава толщиной от 50 мм служат для повышения сопротивлению тепловому излучению (в условиях углеводородного горения находятся внутри или между слоями минеральной ваты), ровинговая изоляционная стеклоткань обладает также функциями теплоизолятора.Heat-strengthened basalt fabric provides mechanical strength and operational reliability of the entire product, ceramic fiber fabric serves to ensure fire resistance of the product, mineral wool with a density of at least 100 kg / cubic meter, is a heat-insulating component, metal alloy sheets from 50 mm thick are used to increase resistance to thermal radiation (in conditions of hydrocarbon combustion are located inside or between layers of mineral wool), roving insulating fiberglass also has the functions of a heat insulator.

Ленты хомутные, используемые для закрепления прошитого чехла на конструкции или изделии, изготавливаются из скрученных базальтовых и кремнеземных нитей в соотношении: 70-90% базальтовой нити и 30-10% кремнеземной.Clamp tapes used to fix a stitched cover on a structure or product are made of twisted basalt and silica threads in the ratio: 70-90% basalt thread and 30-10% silica.

Технические характеристики лентыTape specifications

Ширина, ммWidth mm 10-5010-50 Толщина, ммThickness mm 15-6015-60 Линейная плотность, не менее, кг/пмLinear density, not less, kg / pm 0,020.02 Удельная разрывная нагрузка, не менее, мН/текстSpecific breaking load, not less, mN / text 200200 Рабочий диапазон температур, °СOperating temperature range, ° С -200 до +1200-200 to +1200

Ленты пришиваются к чехлу и являются единым целым с чехлом, что особенно важно для случаев сложных форм, например, узлов крепления или сочленения, где должна быть точно определена линия затяжки.The tapes are sewn to the cover and are integral with the cover, which is especially important for cases of complex shapes, for example, attachment points or joints, where the tightening line must be precisely defined.

При этом, каждая лента хомутная имеет самозатягивающийся узел крепления, состоящий из двух прямоугольных колец, вшитых по их дли иной стороне в один край ленты и двухщелевой пряжки, которая предназначена для заправки свободного конца ленты после её затягивания.At the same time, each clamp tape has a self-tightening attachment unit, consisting of two rectangular rings sewn along their other side into one edge of the tape and a double-slot buckle, which is designed to refuel the free end of the tape after it is tightened.

Пряжки и кольца для лент изготавливается из проволоки стальной, термически обработанной, светлой, марки ОС по ГОСТ 3282 с диаметром от 3,5 мм.Buckles and rings for tapes are made of steel wire, heat-treated, light, OS grade according to GOST 3282 with a diameter of 3.5 mm.

Изделие атмосферостойкое, может применяться в любом типе климата, в том числе морском и арктическом. Монтаж огнезащитного изделия возможен при температурах от -40°С до +50°С. Огнезащитное изделие экологически безопасно как при монтаже и эксплуатации, так и в режиме пожара.The product is weatherproof, can be used in any type of climate, including marine and arctic. Installation of a flame retardant product is possible at temperatures from -40 ° C to + 50 ° C. Fire-resistant product is environmentally safe both during installation and operation, and in fire mode.

Данная формула позволяет достигнуть пределы огнестойкости для образца двутавровой балки согласно ГОСТ Р 53295: 120 мин для стандартного режима пожара; 90 минут и 120 минут для углеводородного режима пожара (при общей толщине слоя 3 соответственно 50 мм и 60 мм). При приведенной толщине стальной конструкции более 3,4 мм и разных толщинах слоя 3, пределы огнестойкости могут достигать 180 минут.This formula allows reaching fire resistance limits for a sample of an I-beam according to GOST R 53295: 120 min for a standard fire mode; 90 minutes and 120 minutes for the hydrocarbon fire mode (with a total thickness of layer 3, respectively 50 mm and 60 mm). With a given thickness of the steel structure of more than 3.4 mm and different thicknesses of layer 3, the fire resistance limits can reach 180 minutes.

Отсутствие клеевого крепления, паст и в принципе, мокрых процессов в предлагаемой конструкции огнестойкого многослойного изделия обеспечивает надежность и атмосферостойкость крепления друг к другу всех составляющих частей.The absence of adhesive fastening, pastes and, in principle, wet processes in the proposed design of a fire-resistant multilayer product provides reliability and weather resistance of fastening to all other components.

Крепление при помощи хомутных лент обеспечивает надежное прилегание покрытия к защищаемым поверхностям и является простым при изготовлении и использовании. Конструкция крепления надежна и предполагает многократное использование.Mounting with clamp straps ensures a reliable adhesion of the coating to the protected surfaces and is simple to manufacture and use. The mounting design is robust and reusable.

Технический результат заключается в повышении огнестойкости защищаемых от огня строительных конструкций и других изделий.The technical result consists in increasing the fire resistance of building structures and other products protected from fire.

Claims

Fireproof multilayer product for fire protection of building structures, which is an insulating cover made of a non-combustible flexible multilayer material, the layers of which are sewn together with non-combustible and heat-resistant ceramic, fiberglass or silica threads, characterized in that clamped fire-resistant tapes are made to the cover, which are made of twisted basalt and silica threads and have a self-tightening mount for fastening the cover stretched over building structures.