CN104194426A - 一种碱矿渣隧道防火涂料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碱矿渣隧道防火涂料及其使用方法，由粘结材料、保温隔热材料和助剂作为干料，与水混合制得所述碱矿渣隧道防火涂料，即将可再分散乳胶粉、聚乙烯醇、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石、空心漂珠、氢氧化镁、氢氧化铝和矿渣混合均匀，加入氢氧化钠溶液搅拌均匀制得；再经基层清理、喷水湿润、防火涂料施工、养护，在隧道内侧墙体上形成防火层。本发明碱矿渣隧道防火涂料具有较好的粘结性、耐火性和抗冻融循环性能，在生产过程中无有毒或刺激性气体产生，具有绿色环保的优点，适合于大规模推广应用，具有很好的应用前景。

Description

一种碱矿渣隧道防火涂料及其使用方法

技术领域

本发明属于隧道防火材料技术领域，具体涉及一种碱矿渣隧道防火涂料及其使用方法。

背景技术

随着隧道建设的蓬勃发展，隧道火灾问题也日益凸显。隧道在发生火灾时温度可超过1000℃，钢筋混凝土结构在这种高温环境下会失去其基本性能，从而造成巨大的生命财产损失，在这种背景下，隧道防火涂料的研发得以快速发展，并已在工程界得到了广泛的应用。

专利（CN103232197A）公开了一种隧道防火涂料，该涂料由地质聚合物、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、水镁石纤维、海泡石、羟甲基纤维素、脂肪醇磺酸盐引气剂组成，其中地质聚合物由硅灰、高岭土、钙基膨润土、氧化钙、碳酸钠、氯化钠、硫酸钠、低钙粉煤灰组成。该涂料具有粘结强度高、耐火性能优良等特点。但该涂料中地质聚合物成分较多，且制备方法较为复杂，不利于降低成本。碱矿渣水泥具有较好的粘结性、耐火性、抗冻融循环性能，其以矿渣为基本原料，可消耗污染环境的大量矿渣，具有绿色环保的特点。目前碱矿渣水泥还未被作为粘结材料用于隧道防火涂料的制备，本发明所提供的碱矿渣隧道防火涂料具有良好的性能和性价比，是一种具有创造性的新材料，其应用价值和推广前景良好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱矿渣隧道防火涂料及其使用方法，其具有较好的粘结性、耐火性、抗冻融循环性能以及绿色环保等特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碱矿渣隧道防火涂料，由粘结材料、保温隔热材料和助剂作为干料，与水混合制备而成；

所述粘结材料为碱矿渣水泥、可再分散乳胶粉和聚乙烯醇的混合物；

所述保温隔热材料为膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石和空心漂珠的混合物；

所述助剂为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物。

干料中各组分按重量百分数计为：碱矿渣水泥40～50%、可再分散乳胶粉1%～4%、聚乙烯醇1%～6%；膨胀蛭石13%～16%、膨胀珍珠岩12～14%、海泡石5%～8%、空心漂珠1%～3%；氢氧化镁2%～5%、氢氧化铝8%～10%；上述各组分的重量百分数之和为100%；

所述碱矿渣水泥按100%计，由重量百分数为85～95%的矿渣和5%～15%的氢氧化钠配合组成。

所述碱矿渣隧道防火涂料的使用方法，是经基层清理、喷水湿润、防火涂料配制、防火涂料施工和养护，在隧道内侧墙体上形成防火层。

具体包括如下步骤：

1）基层清理：将隧道内侧墙体表面上的浮尘、残渣、油渍等清理干净；

2）喷水湿润：将墙体表面喷水润湿，然后晾干至表面无明水；

3）隧道防火涂料的配制：将氢氧化钠溶于干料总重70～90%的水中；将可再分散乳胶粉、聚乙烯醇、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石、空心漂珠、氢氧化镁、氢氧化铝和矿渣混合均匀，倒入氢氧化钠溶液后搅拌均匀即得；

4）隧道防火涂料施工：将配制好的隧道防火涂料人工涂刷在隧道内侧墙体表面上，分2层涂刷，所得涂层厚度为18~22mm；

5）养护：施工完毕后，观察有无脱落的现象，若有脱落需要补刷，并养护28天。

碱矿渣水泥具有良好的耐火性能。普通硅酸盐水泥由于水化产生的钙矾石及氢氧化钙晶体在高温下会发生分解，过大的水蒸汽压力易造成水泥石性能的劣化，而碱矿渣水泥石中不存在氢氧化钙和钙矾石晶体，因而不会发生类似于普通硅酸盐水泥石的劣化现象。此外，采用普通硅酸盐水泥制备混凝土在温度达到300℃时就开始发生爆裂破坏，而碱矿渣水泥水化产物的纳米孔结构有利于水分逸出，使内部孔压力低，不会出现爆裂现象，因此，利用碱矿渣水泥制备混凝土在温度达到1000℃时还能够表现出良好的稳定性。

利用碱矿渣水泥制备的混凝土具有良好的抗冻性能，其试件经过200多次的冻融循环后表面未出现起砂或疏松现象。这是因为碱矿渣水泥的毛细孔隙中存在强电解质的真溶液，降低了水的冰点，促使水逐渐冻结，将其冷冻至-30℃时，无残余变形产生；冷冻至-40℃时，产生的残余变形为0.01 mm/m；冷冻至-50℃时，为0.15 mm/m。由此可见，碱矿渣水泥冻结损伤的温度可达-50℃以下。而普通硅酸盐水泥的毛细孔在冰点和-20℃间突然冻结，残余变形大。

此外，由于碱矿渣水泥及其制成的混凝土结构致密，孔隙率低且有害孔少，使其具有良好的抗渗性能。碱矿渣水泥的上述优点均为隧道防火涂料所要求的重要性能。

另一方面，采用可再分乳胶粉作为辅助粘结材料，对水泥的粘结强度、耐水性、抗冷热循环等均有提高作用；聚乙烯醇是一种水溶性环保型高分子聚合物，可有效地增加水泥、灰浆等的粘着力；膨胀珍珠岩在高温下体内结晶水可变成气体，使体积迅速膨胀4～30倍，薄片间形成空气夹层，利用夹层中含有的大量孔隙，可具有良好的保温隔热效果；膨胀蛭石在高温下体积膨胀、密度减少近1倍，是一种较好的轻质保温材料；海泡石耐高温性可达1500～1700℃，并可以减少防火涂料固化过程中体积收缩、龟裂等问题；空心漂珠具有微小、空心、耐高温和电绝缘性能优良等特性，另外还具有隔音、耐腐、无毒的优点，是一种新型、多功能的无机材料；氢氧化镁与氢氧化铝在高温下能够吸热分解，并分解出可耐高温的氧化产物。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明碱矿渣隧道防火涂料具有较强的粘结性，可与基层粘结牢固，在风荷载以及车辆震动时也不会脱落。

（2）本发明碱矿渣隧道防火涂料具有较好的耐火性能，在火灾情况下能够较好的保护隧道结构，防止隧道结构在高温下坍塌。

（3）本发明碱矿渣隧道防火涂料具有较好的抗冻融循环性能，能够很好的适应低温环境。

（4）本发明碱矿渣隧道防火涂料具有绿色环保的特点，由于原料中未使用硅酸盐水泥，因此没有硅酸盐水泥生产过程中由于水泥生料和燃料中碳酸钙分解而造成的二氧化碳释放，减少了温室效应。此外，水泥生料和燃料中的含硫成分在燃烧过程中还会产生二氧化硫及其他污染物质，而利用本发明碱矿渣隧道防火涂料不会对环境造成污染。

（5）本发明配方简单，因为碱矿渣水泥本身具有一定的防火性，可省去传统隧道防火涂料中聚磷酸氨、三聚氰胺等发泡材料的使用，降低生产成本，且施工过程没有难闻的刺激性气味。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

一种碱矿渣隧道防火涂料，由粘结材料、保温隔热材料和助剂作为干料，与水混合制备而成；干料中各组分按重量百分数计含粘结材料：碱矿渣水泥46.5%、可再分散乳胶粉2.5%、聚乙烯醇2.5%；

保温隔热材料：膨胀蛭石15.5%、膨胀珍珠岩12.5%、海泡石6.5%、空心漂珠2%；

助剂：氢氧化镁3.5%、氢氧化铝8.5%；

所述碱矿渣水泥由重量百分数为92%的矿渣和8%的氢氧化钠配合而成。

所述碱矿渣隧道防火涂料的使用方法，具体包括如下步骤：

1）基层清理：将隧道内侧墙体表面上的浮尘、残渣、油渍等清理干净；

2）喷水湿润：将墙体表面喷水润湿，然后晾干至表面无明水；

3）隧道防火涂料的配制：将氢氧化钠溶于干料总重80%的水中；将可再分散乳胶粉、聚乙烯醇、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石、空心漂珠、氢氧化镁、氢氧化铝和矿渣混合均匀，倒入氢氧化钠溶液后搅拌均匀即得；

4）隧道防火涂料施工：将配制好的隧道防火涂料人工涂刷在隧道内侧墙体表面上，分2层涂刷，所得涂层厚度为19.5mm；

5）养护：施工完毕后，观察有无脱落的现象，若有脱落需要补刷，并养护28天。

根据GB 28375-2012《混凝土结构防火涂料》对本实施碱矿渣隧道防火涂料的基本性能进行测定，结果见表1。

表1 实施例1碱矿渣隧道防火涂料的性能

实施例2

一种碱矿渣隧道防火涂料，由粘结材料、保温隔热材料和助剂作为干料，与水混合制备而成；干料中各组分按重量百分数计含粘结材料：碱矿渣水泥40%、可再分散乳胶粉4%、聚乙烯醇1%；

保温隔热材料：膨胀蛭石16%、膨胀珍珠岩13%、海泡石8%、空心漂珠3%；

助剂：氢氧化镁5%、氢氧化铝10%；

所述碱矿渣水泥由重量百分数为85%的矿渣和15%的氢氧化钠配合而成。

所述碱矿渣隧道防火涂料的使用方法，具体包括如下步骤：

1）基层清理：将隧道内侧墙体表面上的浮尘、残渣、油渍等清理干净；

2）喷水湿润：将墙体表面喷水润湿，然后晾干至表面无明水；

3）隧道防火涂料的配制：将氢氧化钠溶于干料总重70～90%的水中；将可再分散乳胶粉、聚乙烯醇、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石、空心漂珠、氢氧化镁、氢氧化铝和矿渣混合均匀，倒入氢氧化钠溶液后搅拌均匀即得；

4）隧道防火涂料施工：将配制好的隧道防火涂料人工涂刷在隧道内侧墙体表面上，分2层涂刷，所得涂层厚度22mm；

5）养护：施工完毕后，观察有无脱落的现象，若有脱落需要补刷，并养护28天。

根据GB 28375-2012《混凝土结构防火涂料》对本实施碱矿渣隧道防火涂料的基本性能进行测定，结果见表2。

表2 实施例2碱矿渣隧道防火涂料的性能

实施例3

一种碱矿渣隧道防火涂料，由粘结材料、保温隔热材料和助剂作为干料，与水混合制备而成；干料中各组分按重量百分数计含粘结材料：碱矿渣水泥50%、可再分散乳胶粉1%、聚乙烯醇6%；

保温隔热材料：膨胀蛭石13%、膨胀珍珠岩14%、海泡石5%、空心漂珠1%；

助剂：氢氧化镁2%、氢氧化铝8%；

所述碱矿渣水泥由重量百分数为95%的矿渣和5%的氢氧化钠配合而成。

所述碱矿渣隧道防火涂料的使用方法，具体包括如下步骤：

1）基层清理：将隧道内侧墙体表面上的浮尘、残渣、油渍等清理干净；

2）喷水湿润：将墙体表面喷水润湿，然后晾干至表面无明水；

3）隧道防火涂料的配制：将氢氧化钠溶于干料总重70～90%的水中；将可再分散乳胶粉、聚乙烯醇、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石、空心漂珠、氢氧化镁、氢氧化铝和矿渣混合均匀，倒入氢氧化钠溶液后搅拌均匀即得；

4）隧道防火涂料施工：将配制好的隧道防火涂料人工涂刷在隧道内侧墙体表面上，分2层涂刷，所得涂层厚度18mm；

5）养护：施工完毕后，观察有无脱落的现象，若有脱落需要补刷，并养护28天。

根据GB 28375-2012《混凝土结构防火涂料》对本实施碱矿渣隧道防火涂料的基本性能进行测定，结果见表3。

表3 实施例3碱矿渣隧道防火涂料的性能

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1. 一种碱矿渣隧道防火涂料，其特征在于：所述碱矿渣隧道防火涂料由粘结材料、保温隔热材料和助剂作为干料，与水混合制备而成；

所述粘结材料为碱矿渣水泥、可再分散乳胶粉和聚乙烯醇的混合物；

所述保温隔热材料为膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石和空心漂珠的混合物；

所述助剂为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物。

2. 根据权利要求1所述碱矿渣隧道防火涂料，其特征在于：干料中各组分按重量百分数计为：碱矿渣水泥40～50%、可再分散乳胶粉1%～4%、聚乙烯醇1%～6%；膨胀蛭石13%～16%、膨胀珍珠岩12～14%、海泡石5%～8%、空心漂珠1%～3%；氢氧化镁2%～5%、氢氧化铝8%～10%；上述各组分的重量百分数之和为100%；

所述碱矿渣水泥按100%计，由重量百分数为85～95%的矿渣和5%～15%的氢氧化钠配合组成。

3. 一种如权利要求1所述碱矿渣隧道防火涂料的使用方法，其特征在于：经基层清理、喷水湿润、防火涂料配制、防火涂料施工和养护，在隧道内侧墙体上形成防火层。

4. 根据权利要求3所述碱矿渣隧道防火涂料的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）基层清理：将隧道内侧墙体表面上的浮尘、残渣、油渍清理干净；

2）喷水湿润：将墙体表面喷水润湿，然后晾干至表面无明水；

3）隧道防火涂料的配制：将氢氧化钠溶于干料总重70～90%的水中；将可再分散乳胶粉、聚乙烯醇、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石、空心漂珠、氢氧化镁、氢氧化铝和矿渣混合均匀，倒入氢氧化钠溶液后搅拌均匀即得；

4）隧道防火涂料施工：将配制好的隧道防火涂料人工涂刷在隧道内侧墙体表面上，分2层涂刷，所得涂层厚度为18~22mm；

5）养护：施工完毕后，观察有无脱落的现象，若有脱落需要补刷，并养护28天。