POŽÁRNĚ ODOLNÉ KOMPOZITNÍ PRVKY VYROBENÉ SPECIÁLNÍ TECHNOLOGIÍ S VYUŽITÍM DRUHOTNÝCH SUROVIN

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "POŽÁRNĚ ODOLNÉ KOMPOZITNÍ PRVKY VYROBENÉ SPECIÁLNÍ TECHNOLOGIÍ S VYUŽITÍM DRUHOTNÝCH SUROVIN"

Bohumil Kašpar
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 POŽÁRNĚ ODOLNÉ KOMPOZITNÍ PRVKY VYROBENÉ SPECIÁLNÍ TECHNOLOGIÍ S VYUŽITÍM DRUHOTNÝCH SUROVIN Řešitelská organizace: Výzkumný ústav stavebních hmot a. s. Ing. Michal Frank (řešitel) FR-TI1/216 Spoluřešitelská organizace: České vysoké učení technické v Praze, Fakulta stavební, Prof. Mgr. Jan Toman, DrSc. Tento projekt je realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu ČR

Michal Frank (řešitel) FR-TI1/216 Spoluřešitelská organizace: České vysoké učení technické v Praze, Fakulta

2 Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s. Založen 1. července 1946 jako Ústav keramický, od současný název Po privatizaci v r (přejmenování na VÚSH, a. s.) byl výzkum i vývoj v oblasti stavebních hmot rozšířen o tzv. EKOPROGRAM (využívání průmyslových odpadů jako druhotných surovin) se od VÚSH oddělila dceřiná společnost současný Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s. a EKOPROGRAM byl a je dále cíleně rozvíjen řešením bezodpadových technologií a různého využívání průmyslových odpadů a jiných zbytkových materiálů v technologiích stavebních hmot

EKOPROGRAM (využívání průmyslových odpadů jako druhotných surovin) 2. 11.

3 Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s. Základní i aplikovaný výzkum, vývoj, inovace, transfer technologií a realizace v oboru stavebních hmot a výrobků EKOPROGRAM Služby akreditovaných, autorizovaných a specializovaných laboratoří a zkušeben Aplikace technologií anorganických vláknových kompozitů, speciálních vápen a maltových směsí Zakázková výroba zkušebních sít a atypických laboratorních pomůcek Informační, normalizační, poradenská, marketingová činnost aj. Pořádání odborných seminářů a konferencí

Základní i aplikovaný výzkum, vývoj, inovace, transfer technologií a realizace v oboru stavebních hmot a výrobků EKOPROGRAM

4 Cíle projektu Návrh požárně odolné kompozitní hmoty pro výrobu stavebních prvků Použití druhotných surovin při vývoji hmoty Dosažení vysoké požární odolnosti při co nejmenší tloušťce materiálu Dosažení dobrých fyzikálně mechanických parametrů Výroba prototypů požárně odolných kompozitních prvků dle požadavků trhu

odolnosti při co nejmenší tloušťce materiálu Dosažení dobrých fyzikálně

5 V dnešní době je význam požárně odolných materiálů ve výstavbě nových budov značně podceňován. Je to v mnoha případech dáno snahou co nejvíce ušetřit na použitých materiálech s vidinou většího výdělku. A to i přes to, že se objevuje stále více rizik, která přispívají ke vzniku požárů: teroristické útoky a přírodní katastrofy technické chyby ve vlastním provedením stavby nedbalost a nedodržování bezpečnostních předpisů Proto je nutné stále více dbát na bezpečnost staveb a snažit se přesvědčit investory, aby při plánování výstavby nezapomínali na použití ochranných stavebních prvků, které by toto riziko minimalizovaly.

A to i přes to, že se objevuje stále více rizik, která přispívají ke vzniku požárů: teroristické útoky a přírodní katastrofy technické chyby ve vlastním

6 Ze statistik HZS ČR vyplývá: Počet požárů Přímé škody Kč 2,17 mld. 1,96 mld. 2,24 mld. Uchráněné hodnoty Kč 9,07 mld. 11,12 mld. 8,08 mld. Usmrceno osob Zraněno osob

7 Požárně odolné materiály Vedoucí pozici v materiálech používaných k výrobě prvků s požární odolností má bezpochyby sádra Obsahuje velké množství krystalicky vázané vody, která se při zvýšených teplotách (při požáru) uvolňuje, čímž dochází k postupnému ochlazování materiálu, jenž tak lépe odolává plameni Teplo z ohně se přednostně spotřebuje na uvolnění vody z krystalové mřížky a teprve poté na ohřev materiálu Nevýhodou je, že materiál tím postupně ztrácí mechanickou pevnost, což vede k jeho popraskání

postupnému ochlazování materiálu, jenž tak lépe odolává plameni Teplo z ohně se přednostně spotřebuje na uvolnění vody z

8 Proto se používají materiály sádrovláknité, což jsou kompozitní materiály na bázi sádrového pojiva vyztuženého rozptýlenými vlákny Sádrovláknité nebo sádrokartonové desky se uplatňují v interiérech jako dělící nosné nebo nenosné příčky, předsazené stěny, pro podlahové či stropní konstrukce nebo jako zavěšené podhledy Impregnované sádrovláknité desky lze použít v prostorách se zvýšenou vlhkostí, jako například koupelny a sprchy Pro lepší požární odolnost se sádrovláknité desky také používají jako obklady dřevěných či ocelových konstrukcí, nebo jako ochranné kanály pro kabelové vedení

nebo jako zavěšené podhledy Impregnované sádrovláknité desky lze použít v prostorách se zvýšenou vlhkostí, jako například koupelny a sprchy Pro

9 Druhým významným požárně odolným materiálem jsou kalciumsilikátové desky (firma Promat) Jsou vyráběny hydrotermální syntézou vodní suspenze vápna a jemného křemičitého písku s malým přídavkem plniva a výztuže Charakteristickými vlastnostmi jsou nízká objemová hmotnost a vysoká tepelně izolační schopnost; desky jsou pevné, samonosné a mohou být snadno opracovány běžnými nástroji Vyrábějí se v několika variantách s objemovou hmotností mezi kg.m -3

Charakteristickými vlastnostmi jsou nízká objemová hmotnost a vysoká tepelně izolační schopnost; desky jsou pevné,

10 Výběr surovin Pro řešení projektu byla zvolena sádrová varianta požárně odolných materiálů Byly zvoleny 3 druhy vstupní suroviny, z toho dvě druhotné: Energosádrovec z elektrárny Počerady Energosádrovec z elektrárny Prunéřov Sádra z přírodního sádrovce Gypstrend Kobeřice Energosádrovec je vedlejším produktem odsíření spalin v tepelných elektrárnách metodou mokré vápencové vypírky. Za pomocí těženého vápence jsou předem vyčištěné a odfiltrované plyny zkrápěny vápencovou suspenzí

přírodního sádrovce Gypstrend Kobeřice Energosádrovec je vedlejším produktem odsíření spalin v tepelných elektrárnách

11 Suspenze na sebe váže škodlivé oxidy síry; tím vzniká vlastní energosádrovec neboli dihydrát síranu vápenatého (CaSO 4. 2H2O) Dříve byl tento materiál z velké většiny likvidován na skládkách, ale dnes slouží jako surovina v dalším výrobním procesu (skládkuje se již jen malé množství) Energosádrovec je chemicky velmi čistý materiál s čistotou 97 až 98 % (pro srovnání těžený sádrovec má čistotu maximálně 75 %) Energosádrovec se v rámci technologického procesu následně suší a kalcinací vzniká výsledný produkt sádra hemihydrát síranu vápenatého (CaSO4. 1/2H2O)

se již jen malé množství) Energosádrovec je chemicky velmi čistý materiál s čistotou 97 až 98 % (pro srovnání těžený sádrovec má čistotu

12 Vlastnosti vybraných vstupních surovin Sádra z energosádrovce elektrárny Počerady: G 7 A III (pevnost v tlaku po 2 hod. 7 MPa; A = rychle tuhnoucí počátek 2 min, konec max. 15 min; III = jemně mletá zbytek na sítě 0,2 mm max. 2 %) G 10 B III (B = normálně tuhnoucí počátek 6 min, konec max. 30 min) Sádra z energosádrovce elektrárny Prunéřov: G 7 B III Sádra z přírodního sádrovce Gypstrend Kobeřice: G 2 B III

15 min; III = jemně mletá zbytek na sítě 0,2 mm max.

13 Vlastnosti vybraných vstupních surovin Vláknová výztuž a vylehčení výrobku: PVA vlákno Čedičové vlákno 6 a 12 mm Vlákno z drcené perlinky (skelná síť) rozdrcené zbytky ořezů sítí z výroby perlinky odpadní produkt Expandovaný perlit odpadní frakce z výroby slouží k vylehčení výrobku

(skelná síť) rozdrcené zbytky ořezů sítí z výroby perlinky odpadní

14 Objemové dávkování [%] PVA Č Č Perlinka Výsledky (2h / 28 D) R o 2 hod [MPa] 1,2 1,6 1,5 1,5 1,4 1,5 2,0 1,7 1,4 2,3 2,1 3,0 1,5 28 dní 3,2 2,4 3,6 3,8 2,9 3,0 5,9 6,8 3,2 7,1 7,5 11,6 8,5 R tl 2 hod [MPa] 1,6 2,1 2,3 2,2 2,2 2,6 2,6 2,2 2,4 2,1 2,4 2,3 2,1 28 dní 6,2 7,9 8,3 7,6 8,1 8,0 8,4 7,5 7,6 8,5 8,8 8,7 8,6

1,7 1,4 2,3 2,1 3,0 1,5 28 dní 3,2 2,4 3,6 3,8 2,9 3,0 5,9 6,8 3,2 7,1 7,5 11,6 8,5 R tl 2 hod [MPa] 1,6

15 Vlastnosti vybraných vstupních surovin Zpomalovače tuhnutí: Retardan GK Kyselina citrónová Železité kaly z čištění a úpravy vody z kalolisu z venkovní skládky

16 vzorek FR-TI1/216 Požárně odolné kompozitní prvky vyrobené speciální Kyselina citrónová Retardan GK Železité kaly Počátek a doba tuhnutí [%] [min] S 5,0 8,0 KC-004 0,04 9,5 13,5 KC-008 0,08 28,0 31,5 R-01 0,1 7,0 11,5 R-02 0,2 11,0 16,5 R-04 0,4 20,0 26,0 F-1 1 5,0 8,0 F-5 5 7,5 12,0 F ,0 15,5 F ,5 15,5 F ,5 20,0 F ,0 27,0

13,5 KC-008 0,08 28,0 31,5 R-01 0,1 7,0 11,5 R-02 0,2 11,0 16,5 R-04 0,4 20,0 26,0 F-1 1

17 retardační schopnosti mírné snížení vodního součinitele optimální dávkování max. množství 10 % zkoušky požární odolnosti srovnatelný výsledek jako u prvku ze sádry bez modifikace nad 10 % snížení pevnostních charakteristik prvku v kalu je vysoké množství mechanicky vázané vody po vysušení nutné úpravy drcením a mletím variabilita chemického složení množství organických příměsí a jejich vliv na kvalitu výrobku? barva

% snížení pevnostních charakteristik prvku v kalu je vysoké množství mechanicky vázané vody po vysušení

18 Vytvoření a úpravy metodiky zkoušení Zkouška požární odolnosti v laboratoři slouží k posouzení vlastností komerčních materiálů a materiálů navržených receptur Princip zkoušky spočívá v tom, že zkušební těleso nahrazující víko pece tvoří přirozenou hranici mezi prostředím v peci a okolní teplotou

navržených receptur Princip zkoušky spočívá v tom, že zkušební těleso

19 Teplota vzniklá při požáru je simulována teplotou muflové pece působící na vnitřní stranu zkušebního vzorku desky Teplotě na straně odvrácené požáru odpovídá teplota vnějšího povrchu zkušebního vzorku Průběh orientační zkoušky je zaznamenáván pomocí dvoukanálového ručního teploměru s funkcí záznamu dat OMEGAETTE HH306, na který jsou napojeny dva termočlánky, jeden je na povrchu tělesa, druhý je umístěn v peci Vyhodnocení se pak provádí v programu Microsoft Excel

zaznamenáván pomocí dvoukanálového ručního teploměru s funkcí záznamu dat OMEGAETTE HH306, na který jsou napojeny

20 Požární odolnost tělesa ES (tloušťka 42 mm, objemová hmotnost 1150 kg.m-3) Teplota ( C) Čas (min) Teplota těleso Teplota pec Normová křivka

m-3) Teplota ( C) 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300

21 Návrh stavebních prvků

22 Návrh stavebních prvků

23 Děkuji Vám za pozornost

Podobné dokumenty

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK) JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK) Ing. Jan Závitkovský e-mail: jan.zavitkovsky@centrum.cz