Исследования способов использования техногенных отходов для защиты конструкций от огня проводятся на кафедре «Строительные материалы и изделия» Архитектурно-строительного института ЮУрГУ.
Разработками занимается кандидат технических наук, доцент кафедры Александр Орлов. Созданный ученым материал обладает уникальными огнезащитными свойствами.
«В настоящее время очень актуальны несколько аспектов создания подобных материалов. Во-первых, получение различных вяжущих систем. Такие системы уже существуют, одна из них - система на основе портландцемента, наиболее широко применяемая в различных странах. Также хорошо известно гипсовое вяжущее вещество. Однако, чтобы получить вяжущие системы в первом и втором примере необходим обжиг исходного сырья», – говорит Александр Анатольевич.
Обжиг – это воздействие на материал высокими температурами. В процессе проведения обжига необходимо защищать оборудование, людей от высоких температур, вредных газов, от сжигания топлива и от самого материала, что требует материальных и финансовых затрат. В любом случае обжиг - это достаточно дорогой и вредный процесс.
Помимо этого, в России, а особенно в Челябинской области, очень развита промышленность. Это значит, что появляется много техногенных продуктов (отходов), которые необходимо вовлекать в производство:
«Например, при добыче асбеста. Это популярный материал в производстве, но асбесту сопутствуют другие породы, в частности серпентин», – говорит Александр Орлов.
.jpg)
В процессе обогащения асбеста (процесс, при котором отсеиваются ненужные примеси и на финише выходит чистая порода) серпентин выбрасывается в отвалы. Материал сам по себе не выделяет токсических соединений, но такие отвалы занимают огромные территории. На сегодняшний день применение серпентину нашлось только в качестве отсыпки основания дорог.
«Еще один важный аспект – это отсутствие очень эффективных пожарозащитных материалов, которые могли бы защищать конструкцию здания и людей при пожаре. Этот вопрос стал очень актуальным после печально-известных событий в клубе “Хромая лошадь” (г. Пермь), – говорит Александр Анатольевич. - Дело в том, что когда горят материалы из пластика, они не только плавятся и могут обжечь людей, но и выделяют токсичные газы, при которых за два вздоха человек теряет сознание».
В настоящее время есть тенденция создавать такие пожаростойкие материалы, которыми необходимо покрывать если не все здание, то хотя бы коридор пожарного выхода. На сегодняшний день существуют некоторые материалы на основе гипса, которые при воздействии огня выделяют воду, то есть препятствуют распространению огня.
«Есть один существенный минус такого материала – он полностью разрушается при воздействии высоких температур. Также существующие материалы могут деформироваться в процессе нагрева, нарушая целостность пожарозащитной конструкции и пропускать ядовитые газы, которые могут выделяться из основной несущей конструкции. Мы хотим получить такой материал, который бы не терял своей структурной целостности, и по минимуму терял прочность», – рассказывает Александр Орлов.
.jpg)
Южноуральские учёные находятся только в начале пути, но у них уже получилось создать такие материалы, которые не требуют обжига. С экономической точки зрения это значительно сокращает расход средств, так как покупка и содержание таких печей для обжига стоит много денег.
«Мы соединяем специальный затворитель и серпентин. По нашим расчетам такой вариант имеет меньшую себестоимость, чем существующие на рынке огнезащитные листы. «В качестве затворителя можно применять отходы, что позволит нам снизить себестоимость конечного продукта и улучшить экологическую обстановку, – говорит Александр Анатольевич. – В идеале два техногенных отхода (от асбеста и затворитель) дадут один хороший огнезащитный материал».
В ходе реакции серпентина со специальным затворителем не образуется вредных соединений.
«Наш материал способен выдержать 800 градусов Цельсия и теряет только 30% прочности материала. В процессе воздействия огня на наш материал выделяется вода, которая не дает листу нагреваться», – говорит Александр Орлов.
.jpg)
При определенных условиях можно создать материал ячеистым (пористым), а это значит, что он будет иметь хорошие теплоизоляционные свойства.
Подобных разработок в России и за рубежом пока нет. У учёных из ЮУрГУ уже готово несколько публикаций, в том числе в международных системах Scopus и Web of Science. Сейчас Александр Анатольевич с коллегами готовят заявку на получение патента.
«Над исследованием работают студенты, бакалавры, магистры и аспиранты. Они активно включились в эту работу. Сейчас мы ищем баланс составляющих компонентов, условий и технологий производства», – дополняет Александр.
На основе серпентина учёные ЮУрГУ хотят получать линейку материалов различного спектра. Не только огнезащитные, водостойкие, но и лёгкие пористые материалы.