CN104193364B - 抗火材料 - Google Patents
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Abstract
本发明抗火材料涉及本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及建筑抗火材料领域，其由耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂经过两次高温烧结而成。本发明抗火材料中主要为无机材，具有非燃烧性，重量轻不增加钢结构的负荷，同时由于经过高温烧结后，其结构紧密，耐撞击，经耐火实验证明，耐火极限在3小时以上。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及建筑抗火材料领域。
背景技术
钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好施工进度快，结构占用面积少、工业化程度高等一系列优点，它与混凝土结构相比，环保且更有利于建筑产业化的发展。但从防火角度看，钢结构虽然是不燃烧体，但很不耐火。钢的内部晶体组织对温度非常敏感，温度升高或者降低都会使钢材性能力发生变化，钢结构通常在450-650℃时就会失去承载能力，发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲，结果因变形过大而不能继续使用。美国9.11恐怖事件表明，钢结构不耐火，是世贸中心坍塌、人员大量伤亡的重量原因。
衡量钢结构耐火性能的指标为耐火极限，在标准火灾中，燃烧至1450℃时，背温不超过550℃，保持结构完整所维持的时间。钢结构耐火实验得到钢构件耐火极限为：t＝0.54(Ts-50)(F/V)-0.6
式中：t—耐火极限，(min)
Ts-钢构件温度，(℃)
F/V-构件的截面积系数，等于单位长度构件的受火面积与其体保积的比值，m-1.
实验表明，钢结构耐火极限低，只有15-30min,防火保护层易被破坏，决定了钢结构建筑必须重视防火问题。钢结构建筑防火保护方法要提高钢结构防火性能，就要阻隔火灾热量向钢材的传递，以延缓钢材温升的速度，推迟钢构件达到破坏时的临界温度的时间。目前，国内外通常是采取对钢结构表面喷涂防火涂料或包裹耐火材料等办法保护钢结构不被火焰直接烧烤而提高其抗火能力。经验表明，钢结构防火喷涂的质量、时效、涂层粘结力、使用中是否有松动、开裂或是否受到大的冲击、震动等等会直接影响到钢构件的防火安全，而且只能达到1.5小时的耐火极限。目前国内用于包裹钢结构的耐火材料多为纤维增强水泥板(如TK板、FC板)、石膏板、硅酸钙板、蛭石板等非燃材料的防火板，但这些耐火材料但不耐撞击，而且自重大，增加了钢结构的负荷。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种用于包裹钢结构的抗火材料。
抗火材料，其特征在于由耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂经过两次高温烧结而成。
所述耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂的重量比为3-20％：50-80％：5-30％。
所述陶瓷粉能耐1850℃高温。
所述硬化剂为：三甲基六亚甲基二胺TMD或多乙烯多胺PEPA。
抗火材料的制备方法，其特征在于将耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂混匀后经两次高温烧结。
所述两次高温烧结的步骤为第一次烧结炉温为500-800℃，时间为10-20分钟，第二次烧结炉温为1500-1800℃，时间为20-30分钟。
所述第一次烧结可按需成型。
所述高温烧结的设备为烧结炉。
钢结构建筑中，各种不同的钢管、钢板、管件形状各异，利用陶瓷粉的成型性，可将耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂按3-20％：50-80％：5-30％的比例配料混匀后制备成各种所需形状，放入烧结炉中进行第一次烧结成型，炉温为500-800℃，时间为10-20分钟，然后再进行第二次烧结，炉温为1500-1800℃，时间为20-30分钟。这样制备出来的包裹抗火材料与所需抗火材料能够形状相符，再用铆钉钉在钢结构上，这样包裹更严密，不易产生漏洞。
本发明抗火材料由有机物(耐高温硅胶)和无机物(陶瓷粉)加入硬化剂制成。耐高温硅胶具有良好的耐高低温、耐候、耐潮湿、耐水、耐盐卤等性能以及优异的电气绝缘性能，可粘结表面张力较大及较小的各类基材，还具有优越的使用工艺性，特别适合于制成各种耐高温防火带、电工绝缘胶粘带，现已广泛用于制备成耐高温垫、手套和模具中。普通硅胶耐温200～250℃，耐高温硅胶耐温400～450℃，甚至有的能达到450℃以上，耐高温硅胶的高温特性正好符合高温烧结的原理，在第一次烧结时，温度为500-800℃，普通硅胶在该温度下很快燃烧完了，没有起到硅胶的作用。而耐高温硅胶将配料中的各种成分粘结在一起，在产品成型的同时自身也差不多耗完。有机成分在高温烧结过程中绝大多数变成气体挥发出去，残余量是极微小的。硬化剂使硅胶的分子与分子间产生化学結合，将分子链交错连結成一种网状结构，而造成一种內聚力强，不易熔融之巨大分子，同时又增加了硅胶的耐热性。陶瓷粉烧结后的多孔性结构使得该抗火材料具有明显的透气性，在某些需要作抗火处理，又涉及散热问题时，该材料不失为一种好的选择。如电线电缆槽的抗火。
本发明的技术效果：
本发明抗火材料中主要为无机材，具有非燃烧性，重量轻不增加钢结构的负荷，同时由于经过高温烧结后，其结构紧密，耐撞击，经耐火实验证明，耐火极限在3小时以上。我国的《高层民用建筑设计防火规范》的耐火极限，一级耐火等级建筑的防火墙、柱和承重墙、楼梯间墙及梁的耐耐火极限为3小时和2小时。本发明抗火材料符合该规范要求。
本发明的抗火材料原料主要是陶瓷粉，原料易得，成本低，所需设备是烧结炉，即陶瓷生产厂常用的烧结炉，设备简单，产量可量化，在现代建筑工程中有很大的前景。
具体实施方式：
实施例1：制备抗火板：
配制原料：耐高温硅胶：市售耐高温硅胶
陶瓷粉：市售1840℃陶瓷粉
硬化剂：三甲基六亚甲基二胺TMD或多乙烯多胺PEPA
耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂的重量比为10％：70％：20％。按上述比例搅拌均匀呈泥状，制成板材形状。
1.2第一次烧结：调节烧结炉的温度，在650℃左右时保持恒定，放入上述制备好的板材模型，在650℃左右烧结15分钟。取出。经过第一次烧结后，材料已经成型。
1.3第二次烧结：调节烧结炉炉温，在1600℃左右保持恒定，将已成型的材料进行第二次烧结。
实施例2：制备抗火板：
2.1配制原料：耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂的重量比为15％：70％：15％。按上述比例搅拌均匀成泥状，用一钢管做模型，将上述泥状物包附在钢管外面，然后将钢管抽出，制得样式，从中间切开，一分为二，得两半圆形钢管。
2.2第一次烧结：调节烧结炉的温度，在650℃左右时保持恒定，放入上述制备好的半圆形钢管，在650℃左右烧结15分钟。取出。经过第一次烧结后，材料已经成型。
2.3第二次烧结：调节烧结炉炉温，在1600℃左右保持恒定，将已成型的材料进行第二次烧结。
3.耐火极限实验：
取实施例1、2烧结完成的产品，置于1100℃条件3小时以上无变形。
耐火实验证明，耐火极限在3小时以上。我国的《高层民用建筑设计防火规范》的耐火极限，一级耐火等级建筑的防火墙、柱和承重墙、楼梯间墙及梁的耐耐火极限为3小时和2小时。
Claims (2)
1.抗火材料，其特征在于由耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂经过两次高温烧结而成，所述耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂的重量比为3-20％：50-80％：5-30％；所述陶瓷粉能耐1850℃高温；所述硬化剂为：三甲基六亚甲基二胺TMD或多乙烯多胺PEPA；所述两次高温烧结的步骤为第一次烧结炉温为500-800℃，时间为10-20分钟，第二次烧结炉温为1500-1800℃，时间为20-30分钟，所述耐高温硅胶耐温400-450℃。
2.根据权利要求1所述的抗火材料，其特征在于所述耐高温硅胶、陶瓷粉和硬化剂的重量比为15％：70％：15％。
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