CN101734938A - 一种隧道用防火防水涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道用防火防水涂料，由复合粘结剂、耐火隔热材料、膨胀发泡材料、阻燃消烟材料组成，经a.过筛、混合分散、b.混合等制备工艺混合为隧道用防火防水涂料。本发明具有涂层薄、耐火极限高、粘结强度高、柔韧抗裂性好、耐水防水性优良、抗冻融、环保无毒、成本低廉，适用于各种隧道、地下工程、石化设备及有防火防水保温要求的建筑物、钢结构的涂装保护，方便推广使用。

Description

一种隧道用防火防水涂料

所属发明领域

本发明涉及到建筑材料技术领域，具体说是涉及到一种隧道用防火防水涂料。

背景技术

当前，随着社会进步及经济快速发展，在世界范围内，公路、铁路交通网络的发展迅速，隧道工程越来越多。隧道不仅是交通运输的通道，有的也是光纤电缆、输电电缆及输油、输水的通道。因此，隧道中的火灾是经济损失最大、抢修最难、中断行车时间最长的交通事故。为了使隧道中的钢筋混凝土结构在火灾发生时免遭破坏，把经济损失降低到最小程度，采用防火涂料对隧道砼进行涂刷保护，不失为一种经济有效的方法。由于隧道所处的环境差：湿度大、通风差、行车带来的震动强烈、风压强劲，冻融造成的破坏性大、烟尘不易散发、噪音大等。因此，对防火涂料提出了更高的要求。隧道用防火防水涂料应该具备在潮湿环境中凝固干燥得快，并具有较高的粘结强度和抗压强度，同时还应具有一定的柔韧性；隧道防火防水涂料的涂层必须具有优良的耐水、防水性，其防火性必须建立在涂层的高强抗裂和优良的耐水防水性的基础上；应用于高寒地区的隧道防火防水涂料还应具有防冻性能；隧道防火防水涂料的耐火极限要高于目前的120min，同时涂层施工厚度要低于目前的20mm；隧道防火防水涂料应该环保性强，遇有火灾时不能产生有害烟气；隧道防火防水涂料还应该是施工简便、价格低廉。本发明的任务就是基于上述隧道防火防水涂料应具备的特点，研制出一种具有涂层薄、耐火极限高、粘结强度高、柔韧抗裂性好、耐水防水性优良、抗冻融、环保无毒等特点，适用于各种隧道、地下工程、石化设备及有防火防水保温要求的建筑物、钢结构涂装保护的隧道用防火防水涂料。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有涂层薄、耐火极限高、粘结强度高、柔韧抗裂性好、耐水防水性优良、抗冻融、环保无毒、成本低廉，适用于各种隧道、地下工程、石化设备及有防火防水保温要求的建筑物、钢结构涂装保护的隧道用防火防水涂料，同时也提供其制备工艺。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种隧道用防火防水涂料，其特点在于，由复合粘结剂、耐火隔热材料、膨胀发泡材料、阻燃消烟材料混合而成，其配方各组份成分构成如下；

复合粘结剂                      40-50％

耐火隔热材料                    35-45％

膨胀发泡材料                    6-10％

阻燃消烟材料                    6-10％

以上各组份及成分的比例均按重量百分比计。

上述所述复合粘结剂由28-32％高铝水泥CA-50、5-8％硅灰、1-3％的可再分散胶粉RI551Z、0.1-0.4％羟丙甲基纤维素、8-10％的渗透结晶活性母料组成，其中活性母料由速溶硅酸钠粉20-30％、灰钙粉40-50％、硬质酸铝20-30％、萘系减水剂3-5％、引气剂0.1-0.2％、活性剂0.1-0.2％、有机硅憎水剂0.1-0.2％、缓凝剂0.1-0.2％组成。

上述所述耐火隔热材料由玻化微珠、硅铝基空心微珠、岩棉及硅酸铝纤维、海泡石、膨胀蛭石组成，在耐火隔热材料总量固定的条件下，其组分配比为3∶2∶1∶0.6∶1。

上述所述膨胀发泡材料由有机发泡材料和无机膨胀材料组成，有机发泡材料由聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)组成P-N-C发泡体系；无机膨胀材料由可膨胀石墨和重铬酸铵组成，有机、无机发泡材料分别占膨胀发泡材料总量的50％。

上述所述阻燃消烟材料由氢氧化铝和氢氧化镁按1∶1比例复合而成。

上述隧道用防火防水涂料的制备工艺步骤如下：

a.将耐火隔热材料中的玻化微珠、膨胀蛭石、海泡石过筛，筛除粗颗粒备用；

b.先将硅铝基空心微珠和无机纤维加入混合机内进行混合分散，待无机纤维分散均匀后再加入海泡石、膨胀蛭石，然后再加入复合粘结剂、膨胀发泡材料、阻燃消烟材料，最后加入玻化微珠，混合均匀后得到粉状隧道用防火防水涂料。

本发明的原理是，隧道内部的钢筋混凝土砼结构和特殊的环境条件，决定了隧道防火涂料采用非膨胀型无污染的有机-无机复合涂料。如以单纯的无机粘结剂(硅酸盐、磷酸盐)作基料，制备的防火涂料粘结强度低、耐水性差、耐冻融循环性不良、易开裂、耐火性欠佳。加入一定量的可再分散胶粉后，形成有机-无机复合粘结剂，可赋予涂料一定的柔性，增强涂层的变形能力及粘结性、耐水性、耐火性等综合性能。在粘结剂中加入渗透结晶活性物和硅灰，可显著提高涂料的综合性能和防水抗渗性能；其机理是：可再分散胶粉与水泥相容性好，二者的水化产物形成有机-无机双粘结构柔性粘结剂，其胶膜对防火隔热填料颗粒进行包覆，形成空间网络结构，从而增强涂层的粘结强度、抗压强度、耐水性及柔韧抗裂性、抗冻融循环性。硅灰与水接触后，部分小颗粒迅速溶解，并与水泥水化产物生成的Ca(OH)₂发生化学反应，生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶，与有机粘结剂结合成双粘柔性粘结剂；渗透结晶活性母料中的Ca(OH)₂、硅酸钠本身就是一种无机粘结剂，硬质酸铝、有机硅憎水剂则是优良的防水剂。自制的活性结晶母料遇水溶解，渗入涂层和基层后与水泥中的水化产物发生化学反应，形成不溶于水的结晶体复合物，堵塞毛细孔和裂纹，达到防水的目的；对干燥后涂层和基层产生的细裂纹和毛细孔，活性母料与硅灰产生的二次水化活性物具有二次渗透修复功能，因此具有永久防水性。添加了硅铝基空心，使耐火极限值提高，其原因是硅铝基空心微珠是经高温熔融、强气流气化喷雾形成的轻质空心球体，其内部呈微小的多孔性空心结构，表面由纤维空心网状结构构成坚硬的外壳，是一种标准的物理球形氧化硅铝陶瓷粉末材料，抗压强度达到5000-6000kg/cm²、导热系数为0.07-0.12w/(m.k)，适当提高硅铝基空心微珠的添加比例，涂层的孔隙率提高、孔隙尺寸减小、耐火隔热性提高。加入适量的岩棉和硅酸铝纤维，利用其在涂层中的乱向分布，构成立体网络结构，不但提高了涂层的孔隙率，同时也增强了涂层的粘结强度和柔韧抗裂性、冻融循环性。添加的海泡石是一种天然富镁型层状硅酸盐，内部多孔，导热系数较低，吸附性和水化性强，使涂料具有是优良的绝热性能。添加的耐火隔热材料，由于其颗粒度较大，构成的涂层孔隙度较大，孔隙率相对较低，涂层的绝热性受到制约，而添加了发泡材料则改善了涂层绝热性，发泡材料可以在涂料受热时膨胀，填满涂层填料间的细小空间，减缓热量传递速度。为进一步提高涂层遇火后的孔隙率、减小孔隙尺寸，配方中添加了无机膨胀材料-可膨胀石墨和重铬酸铵。当可膨胀石墨受到200℃以上高温时，吸留在层间点阵中的化合物吸收大量的热量而急剧分解、气化、膨胀，最终沿层间膨胀150-200倍，形成纳米级微孔结构，成为大量“蠕虫”状碳化体微粒，填充于涂层中的空隙之中；重铬酸铵在高温下分解成三氧化二铬，体积膨胀数十倍，蓬松的三氧化二铬具有高熔点(1300℃)、高耐火性的特点。由于无机膨胀材料在高温下有吸热释放水的特性，因此可上降低涂层温度，并有抑烟消烟作用。

经检测，本发明主要性能如下：

通过检测结果可以看出本发明的隧道防火防水涂料除具有涂层薄(13mm)、耐火极限值(＞180min)高的特点外，还具有粘结强度和抗压强度高、耐水和防火性能好、柔韧抗裂性和耐冻融性佳、安全环保性优的特性，达到了发明目的。

具体实施方式：

下面结合实施例详述本发明，所涉及的百分比均按重量百分比计。

实施例

一种隧道用防火防水涂料，其特点在于，由复合粘结剂、耐火隔热材料、膨胀发泡材料、阻燃消烟材料混合而成，其配方各组份成分构成如下；

复合粘结剂                  45％

耐火隔热材料                40％

膨胀发泡材料                8％

阻燃消烟材料                7％

以上各组份及成分的比例均按重量百分比计。

复合粘结剂由30％高铝水泥CA-50、6％硅灰、2％的可再分散胶粉RI551Z、0.3％羟丙甲基纤维素、9％的渗透结晶活性母料组成，其中活性母料由速溶硅酸钠粉25％、灰钙粉45％、硬质酸铝25％、萘系减水剂4.4％、引气剂0.15％、活性剂0.15％、有机硅憎水剂0.15％、缓凝剂0.15％组成。

耐火隔热材料由玻化微珠、硅铝基空心微珠、岩棉及硅酸铝纤维、海泡石、膨胀蛭石组成，其组分配比为3∶2∶1∶0.6∶1。

膨胀发泡材料由有机发泡材料和无机膨胀材料组成，有机发泡材料由聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)或季戊四醇(PER)组成P-N-C发泡体系；无机膨胀材料由可膨胀石墨和重铬酸铵组成，有机、无机发泡材料分别占膨胀发泡材料总量的50％。

阻燃消烟材料由氢氧化铝和氢氧化镁的复合比例为1∶1。

隧道用防火防水涂料的制备工艺步骤如下：

a.将耐火隔热材料中的玻化微珠、膨胀蛭石、海泡石过筛，筛除粗颗粒备用；

b.先将硅铝基空心微珠和无机纤维加入混合机内进行混合分散，待无机纤维分散均匀后再加入海泡石、膨胀蛭石，然后再加入复合粘结剂、膨胀发泡材料、阻燃消烟材料，最后加入玻化微珠，混合均匀后得到粉状隧道用防火防水涂料。

隧道用防火防水涂料的施工方法如下：

先进行基层处理

1.将隧道砼表面的浮灰、油污等清理干净，并喷水保持基面湿润。

2.修补、填平基层凹凸不平之处，尽可能达到砼面平整。

3.对渗水处必须先做好堵漏处理。

再进行涂料施工

1.将干粉涂料与水以1∶(0.70-0.75)的质量比搅拌混合均匀，成稠浆状。混合好的浆料应在1h内用完，以免凝固浪费。

2.施工现场环境温度应大于5℃。

3.用浆料作间距为2.5m的布点贴饼，做好涂层基准点，以便掌握施工厚度均匀准确。

4.采用抹涂或喷涂方法，每遍施工厚度应在5mm左右，待第一遍干燥后再进行下一道施工，直至达到规定厚度。最后一遍可抹平，亦可喷涂成凹凸花纹状，以利于消减噪音。

5.如需进行表面装饰，可待涂层干燥后再涂装饰面型防火涂料。

Claims (7)

1.一种隧道用防火防水涂料，其特征在于，由复合粘结剂、耐火隔热材料、膨胀发泡材料、阻燃消烟材料混合而成，其配方各组份成分构成如下；

复合粘结剂        40-50％

耐火隔热材料      35-45％

膨胀发泡材料      6-10％

阻燃消烟材料      6-10％

以上各组份及成分的比例均按重量百分比计，比例之和为100％。

2.根据权利要求1所述隧道用防火防水涂料，其特征在于：所述复合粘结剂由28-32％高铝水泥CA-50、5-8％硅灰、1-3％可再分散胶粉RI551Z、0.1-0.4％羟丙甲基纤维素及8-10％的渗透结晶活性母料组成。

3.根据权利要求1或2所述隧道用防火防水涂料，其特征在于：所述活性母料由速溶硅酸钠粉20-30％、灰钙粉40-50％、硬质酸铝20-30％、萘系减水剂3-5％、引气剂0.1-0.2％、活性剂0.1-0.2％、有机硅憎水剂0.1-0.2％、缓凝剂0.1-0.2％组成。

4.根据权利要求1所述隧道用防火防水涂料，其特征在于：所述耐火隔热材料由玻化微珠、硅铝基空心微珠、岩棉及硅酸铝纤维、海泡石、膨胀蛭石组成，在耐火隔热材料总量固定的条件下，其组分配比为3∶2∶1∶0.6∶1。

5.根据权利要求1所述隧道用防火防水涂料，其特征在于：所述膨胀发泡材料由有机发泡材料和无机膨胀材料组成，有机发泡材料由聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇组成P-N-C发泡体系；无机膨胀材料由可膨胀石墨和重铬酸铵组成；有机、无机发泡材料分别占膨胀发泡材料总量的50％。

6.根据权利要求1所述隧道用防火防水涂料，其特征在于：上述所述阻燃消烟材料由氢氧化铝和氢氧化镁按1∶1比例复合而成。

7.制备如权利要求1所述隧道用防火防水涂料的制备方法，其工艺步骤如下：

a.将耐火隔热材料中的玻化微珠、膨胀蛭石、海泡石过筛，筛除粗颗粒备用；

b.先将硅铝基空心微珠和无机纤维加入混合机内进行混合分散，待无机纤维分散均匀后再加入海泡石、膨胀蛭石，然后再加入复合粘结剂、膨胀发泡材料、阻燃消烟材料，最后加入玻化微珠，混合均匀后得到粉状隧道用防火防水涂料。