CN104529346A - 一种室外厚型钢结构防火涂料 - Google Patents

Abstract

一种室外厚型钢结构防火涂料，属于建筑材料领域，按照重量比，该防火涂料由10-20%的天然海泡石绒、4-6%的轻质碳酸钙、20-30%的闭孔珍珠岩、1-1.4%高强耐水胶粉、1.6-2%的憎水剂、40-44%的硅酸盐水泥和8.0-12%的耐火水泥混合而成。本发明由于采用天然海泡石绒、闭孔珍珠岩、轻质碳酸钙以及高强耐水胶粉混合制备本产品，从而使得高强耐水胶粉中的聚合物长链形成连续地相互穿插而成的网络状结构，显著提高了最终产品的粘结强度，同时还可改善了水泥基产品的耐水性能、抗裂性能、耐候性、抗冲击性，使其不仅具备良好的抗化学腐蚀性和耐水性，而且也不易脱落。

Description

一种室外厚型钢结构防火涂料

技术领域

    本发明涉及到建筑材料领域，具体的说是一种室外厚型钢结构防火涂料。

背景技术

防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。防火涂料涂覆在基材表面，除具有阻燃作用以外，还具有防锈、防水、防腐、耐磨、耐热以及涂层坚韧性、着色性、黏附性、易干性和一定的光泽等性能。

涂覆在钢构件上的厚型钢结构防火涂料的防火隔热原理是防火涂料受火时涂层基本上不发生体积变化，但涂层热导率很低，延滞了热量传向被保基材的速度，防火涂料的涂层本身是不燃的，对钢构件起屏障和防止热辐射作用，避免了火焰和高温直接进攻钢构件；还有涂料中的有些组分遇火相互反应而生成不燃气体的过程是吸热反应，也消耗了大量的热，有利于降低体系温度，故防火效果显著，对钢材起到高效的防火隔热保护；另外该类钢结构防火涂料受火时涂层不发生体积变化形成釉状保护层，它能起隔绝氧气的作用，使氧气不能被保护的易燃基材接触，从而避免或降低燃烧反应，但这类涂料所生成釉状保护层导热率往往较大，隔热效果差，为了取得一定的防火隔热效果，厚涂型防火涂料一般涂层较厚才能达到一定的防火隔热性能要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种室外厚型钢结构防火涂料，该防火涂料是由轻质隔热材料、无机胶凝材料及防火耐高温等添加材料复合而成，适用于各类型钢结构高层建筑、石油化工、商业大厦、电力、仓库、体育场、会展中心等大型室外钢结构的防火隔热保护工程，产品各项理化性能指标和防火性能完全达到或超过GB14907-2002钢结构防火涂料标准要求。

本发明为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种室外厚型钢结构防火涂料，按照重量比，由10-20%的天然海泡石绒、4-6%的轻质碳酸钙、20-30%的闭孔珍珠岩、1-1.4%高强耐水胶粉、1.6-2%的憎水剂、40-44%的硅酸盐水泥和8.0-12%的耐火水泥混合而成。

所述天然海泡石绒，每克天然海泡石绒的外表面积300-1000平方米，内表面积500平方米。

所述高强耐水胶粉为KC-509系列高强耐水胶粉。

所述憎水剂为ESASIL 300 P憎水剂。

所述耐火水泥为CA-50耐火水泥，且其中含有的二铝酸一钙与铝酸一钙的含量比为1.0：0.8-0.9。

本发明所采用的各原料分别如下：

本发明所用的天然海泡石绒由海泡石制得，海泡石属于非金属矿，呈白色，外观象粘在一起的一排白绒，无毒性；具有耐高温、保温的作用，每克重外表面积300-1000平方米，内表面积每克重500平方米；有很强的吸附能力、脱色能力，热稳定性高，耐1500℃-1700℃的高温，造型好，收缩率低，不易裂开，以及抗盐度高、抗腐蚀，有抗辐射的特殊性能；

所用的闭孔珍珠岩是一种新型珍珠岩产品，是由有一定粒径的珍珠岩小料，在垂直电炉梯级加热方式下达到一定温度后由内到外均匀膨胀，膨胀颗粒表面又经瞬间高温玻化，经降温后形成连续玻质化的颗粒表面，而内部保持着完整的多孔、中空空心结构，独特的生产方式决定了产品保持了珍珠岩天然无机化学成份的纯度。闭孔珍珠岩克服了传统膨胀珍珠岩吸水率大、强度低、流动性差的特点，延伸了膨胀珍珠岩的应用领域，具有强度高、轻质、保温隔热、电绝缘性能好、纯度高、颗粒均匀、吸水率低、流散性好等显著特点；     所用的CA-50耐火水泥，是选用优质的天然铝矾土和石灰石配制成生料，经回转窑高温煅烧成熟料，再经粉磨制成的水泥；

CA-50耐火水泥的主要矿物成份为铝酸一钙（ CA ）、二铝酸一钙（CA2）、七铝酸十二钙(C12A7）、钙铝黄长石（C2AS）和少量钙钛石（CT）、铁酸二钙（C2F）。其中，CA矿物水化速度快，凝结正常，具有快硬、早强的特点，而CA2水化速度较CA缓慢，但后期强度增长较大。这种水泥的三天抗压强度就可以达到最大强度的90％左右；而且具有一定的耐高温性能，在高温下，仍能保持较高强度，并且随CA2含量的增加，其耐高温性也提高；

本发明所用的ESASIL 300 P憎水剂为白色粉剂，活性物含量为25%，是一种三元体的细小颗粒，粒径在100-200微米之间，胶体包覆材料能将活性成分稳定保存在粉体中，分散性好，无粉尘、无腐蚀性。由于活性物质能遇水后适时释放，并能抵抗紫外线的降解，使浆料基材固化后，即时产生憎水性。使用了300P以后，300P与空气发生反应，形成一个防水壁垒来阻止水份（雨水和酸雨）进入，保持基体的可呼吸性，保证了基体内部的水蒸汽和气体可以排出，防止雨水的渗透，保护材料由于雨水带来的狭缝、裂缝、避免遭到烟尘、潮湿、微生物和腐蚀性物质的伤害，大大提高了建筑基体的使用寿命；

本发明所使用的 KC-509系列高强耐水胶粉，是一种独特的高分子共混物，其技术理论采用的是高分子聚合物互穿网络结构理论，不同于现有防火涂料中普遍使用的可再分散胶粉在水泥砂浆中的成膜固化模式，而是由聚合物长链形成连续地相互穿插而成的网络状结构，显著提高了产品的粘结强度，同时还可改善了水泥基产品的耐水性能及抗裂性能和耐久性，其作用机理如下：

 KC-509系列高强耐水胶粉是以高分子互穿网络理论为技术依据的具有独特性能的高分子共混物，其分子中有两种长链状的交联聚合物，混合时发生交联反应后，生成新的交联聚合物对颗粒状材料及水泥石有着极佳的粘合作用，以此采用一种新的独特制备方法首先分别合成长链状的交联聚合物I和交联聚合物II。由于这两种聚合物混合在一起会发生交联反应，采用包覆技术，在交联聚合物合成完成后，在喷雾干燥同时对聚合物进行包覆处理，包覆处理剂为粉状无机材料。经过包覆处理后，包覆剂隔断了交联聚合物I和交联聚合物II的直接接触，避免二者发生交联反应，经过包覆处理的交联聚合物I和交联聚合物II按照一定的比例混合成为KC-509胶粉。用KC-509胶粉配制的水泥砂浆，使用时加入拌合水后，强碱环境使包覆膜逐渐破裂，交联聚合物I和交联聚合物II逐渐露出本体。此后，两种交联聚合物之间、聚合物与水泥砂浆中的颗粒之间、集合物与水泥基墙面之间，在接触点处粘合，由聚合物长链形成连续地相互穿插而成的网络状结构。随着水泥的水化和水泥硬化体的失水，聚合物长链失水固化，同时选择性吸附水泥砂浆中的OH-，形成一个坚硬的、三维的、乱向的网络状结构。这些网状结构向钢丝网一般固结着水泥砂浆，同时又向无数的钢钉连接着砂浆与基材，达到超强的粘结强度和优异的抗裂性能。这种交联聚合物在水泥硬化体中固化后，由于其独特的物理化学结构，使得其具有遇水不再软化的特点，表现出优异的耐水性能。

由上述分析可知，应用互穿网络结构理论制备的KC-509胶粉，不同于可再分散乳胶粉在水泥砂浆成膜固化，而是由聚合物长链形成连续地相互穿插而成的网络状结构，因此显著提高了水泥砂浆的粘结强度，显著改善了水泥砂浆的耐水性能，显著提高了的水泥砂浆抗裂性能和耐久。

本发明的防火涂料在施工时，具体操作如下：

1、基层处理：施工前先将结构表面彻底除锈，涂刷两道防锈漆，已涂刷防锈的钢结构应将表面除尘、除油污等(要求防锈漆实干、漆膜无损坏确保漆膜的完整性)，保持基材表面的清洁；     2、防火涂料施工

该防火涂料施工，可分为加金属网和不加金属网两种：

1）加金属网固定金属网：待防锈漆实干后，按照钢件形状剪裁好金属网，用钢筋卡在钢件上，然后用预先焊好的钢筋棍将金属网翘起部分压平，使网与钢件表面保持1cm左右的距离；     2）不加金属网（或固定好金属网后） 　　配料比例，按照使用方式不同，配料的比例也不相同：

喷涂时，水与防火涂料以140：100的比例混合均匀后进行喷涂；

抹涂或刮涂时，水与防火涂料以110-120：100的比例混合均匀后进行抹涂或刮涂；

3）喷涂（或涂抹）防火涂料的具体操作

用砂浆搅拌机，将防火涂料缓慢加入水中至搅拌均匀为止，放置3-5分钟后（增稠后）再搅拌一次即可，搅拌好的涂料应在30min内完成施工：

①喷涂：采用喷涂施工，第一遍喷涂厚度不超过5mm，以后每遍喷涂厚度不超过8mm，每遍间隔时间不少于24小时；    ②抹涂：与传统的抹水呢沙浆方法相似，要求厚度均匀一般，压实压平，避免出现蜂窝、空鼓等缺陷；     第一层抹涂厚度为5-6mm，以后每层以7-10mm为宜，直至达到设计厚度为止。

有益效果：本发明与现有的厚型钢结构防火涂料相比，具有以下优点：

1）本发明中由于采用了天然海泡石绒、闭孔珍珠岩、憎水剂和高强耐水胶粉等材料制备而成，因此使得最终产品的涂层导热率低，防火隔热性能优异，从而使得在涂抹相同厚度的情况下，本产品具有更好的防火隔热效果；

2）由于采用天然海泡石绒、闭孔珍珠岩、轻质碳酸钙以及高强耐水胶粉混合制备本产品，从而使得高强耐水胶粉中的聚合物长链形成连续地相互穿插而成的网络状结构，显著提高了最终产品的粘结强度，同时还可改善了水泥基产品的耐水性能、抗裂性能、耐候性、抗冲击性，使其不仅具备良好的抗化学腐蚀性和耐水性，而且也不易脱落；

3）本发明的产品为粉状料，可采用喷涂或抹涂、刮涂等施工进行快速施工，方便快捷，提高了效率；而且，本产品属无机高效环保型防火隔热涂料，无毒环保。

附图说明

    图1为本发明产品与几种对比产品的性能对比试验结果表。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述，本发明中所用到的天然海泡石绒、轻质碳酸钙、闭孔珍珠岩、 KC-509系列高强耐水胶粉、ESASIL 300 P憎水剂、普通硅酸盐水泥和CA-50耐火水泥均可以由市面上买到。

实施例1

一种室外厚型钢结构防火涂料，按照重量比，由10%的天然海泡石绒、5%的轻质碳酸钙、30%的闭孔珍珠岩、1%高强耐水胶粉、2%的憎水剂、44%%的硅酸盐水泥和8%的耐火水泥混合而成。

以上为本实施例的基本事实方式，可在以上基础上进一步优化：

所述天然海泡石绒，优先选用每克具有300-1000平方米外表面积、500平方米内表面积的天然海泡石绒；

所述高强耐水胶粉优先选用KC-509系列高强耐水胶粉；

所述憎水剂优先选用ESASIL 300 P憎水剂；

所述耐火水泥优先选用CA-50耐火水泥，且其中含有的二铝酸一钙与铝酸一钙的含量比为1.0：0.8。

实施例2

一种室外厚型钢结构防火涂料，按照重量比，由20%的天然海泡石绒、5%的轻质碳酸钙、20%的闭孔珍珠岩、1.4%高强耐水胶粉、1.6%的憎水剂、40%的硅酸盐水泥和12%的耐火水泥混合而成。

以上为本实施例的基本事实方式，可在以上基础上进一步优化：

所述天然海泡石绒，优先选用每克具有300-1000平方米外表面积、500平方米内表面积的天然海泡石绒；

所述高强耐水胶粉优先选用KC-509系列高强耐水胶粉；

所述憎水剂优先选用ESASIL 300 P憎水剂；

所述耐火水泥优先选用CA-50耐火水泥，且其中含有的二铝酸一钙与铝酸一钙的含量比为1.0：0.9。

实施例3

一种室外厚型钢结构防火涂料，按照重量比，由15%的天然海泡石绒、5%的轻质碳酸钙、25%的闭孔珍珠岩、1.2%高强耐水胶粉、1.8%的憎水剂、42%的硅酸盐水泥和10%的耐火水泥混合而成。

以上为本实施例的基本事实方式，可在以上基础上进一步优化：

所述天然海泡石绒，优先选用每克具有300-1000平方米外表面积、500平方米内表面积的天然海泡石绒；

所述高强耐水胶粉优先选用KC-509系列高强耐水胶粉；

所述憎水剂优先选用ESASIL 300 P憎水剂；

所述耐火水泥优先选用CA-50耐火水泥，且其中含有的二铝酸一钙与铝酸一钙的含量比为1.0：0.85。

实施例4

一种室外厚型钢结构防火涂料，由20%的天然海泡石绒、6%的轻质碳酸钙、20%的闭孔珍珠岩、1.2%高强耐水胶粉、1.8%的憎水剂、43%的硅酸盐水泥和8%的耐火水泥混合而成。

以上为本实施例的基本事实方式，可在以上基础上进一步优化：

所述天然海泡石绒，优先选用每克具有300-1000平方米外表面积、500平方米内表面积的天然海泡石绒；

所述高强耐水胶粉优先选用KC-509系列高强耐水胶粉；

所述憎水剂优先选用ESASIL 300 P憎水剂；

所述耐火水泥优先选用CA-50耐火水泥，且其中含有的二铝酸一钙与铝酸一钙的含量比为1.0：0.87。

实施例5

一种室外厚型钢结构防火涂料，按照重量比，由20%的天然海泡石绒、4%的轻质碳酸钙、21%的闭孔珍珠岩、1.4%高强耐水胶粉、1.6%的憎水剂、44%的硅酸盐水泥和8%的耐火水泥混合而成。

以上为本实施例的基本事实方式，可在以上基础上进一步优化：

所述天然海泡石绒，优先选用每克具有300-1000平方米外表面积、500平方米内表面积的天然海泡石绒；

所述高强耐水胶粉优先选用KC-509系列高强耐水胶粉；

所述憎水剂优先选用ESASIL 300 P憎水剂；

所述耐火水泥优先选用CA-50耐火水泥，且其中含有的二铝酸一钙与铝酸一钙的含量比为1.0：0.83。

性能对比试验

本发明的产品与其它厂家同类型产品及添加KC-509系列高强耐水胶粉后材料性能实验对比：

1、本发明的产品做为样品1；

2、将本发明产品中添加的KC-509胶粉，用普通的可再分散胶粉替代后做为样品2；

3、选用洛阳宝生防火材料厂生产的室外厚型钢结构防火涂料做为样品3，该防火涂料的主要成分为硅酸盐水泥、轻质碳酸钙、闭孔珍珠岩、白水泥和可分散胶粉；

4、将样品3中的可分散胶粉替换为KC-509高强耐水胶粉做为样品4；

将以上四种样品分别在同等条件下依据《钢结构防火涂料》标准进行检测，各样品的实验结果如附图1所示。

由附图1所示的四个样品测试结果可知：

1、本发明的防火涂料，施工分散性极佳，干燥时间适宜，利于满足施工要求提高施工效率。从上表数据还可以看出本产品的各项技术性能指标远远超于或优于国标和样品2、样品3、样品4产品性能指标，主要突出性能表现在粘结强度、抗压强度及耐火极限指标上；

2、本产品中的KC-509系列高强耐水胶粉，与配方其它的成分能够起到一定的协同亲和作用，源于本发明的配方选材定位和材料性能指标定位以及生产工艺的精酌合理，并不是同类产品随便可以添加的，随意的添加还会降低产品的部分性能指标起到相反的作用。

Claims (5)

1.一种室外厚型钢结构防火涂料，其特征在于：按照重量比，由10-20%的天然海泡石绒、4-6%的轻质碳酸钙、20-30%的闭孔珍珠岩、1-1.4%高强耐水胶粉、1.6-2%的憎水剂、40-44%的硅酸盐水泥和8.0-12%的耐火水泥混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种室外厚型钢结构防火涂料，其特征在于：所述天然海泡石绒，每克天然海泡石绒的外表面积300-1000平方米，内表面积500平方米。

3.根据权利要求1所述的一种室外厚型钢结构防火涂料，其特征在于：所述高强耐水胶粉为KC-509系列高强耐水胶粉。

4.根据权利要求1所述的一种室外厚型钢结构防火涂料，其特征在于：所述憎水剂为ESASIL 300 P憎水剂。

5.根据权利要求1所述的一种室外厚型钢结构防火涂料，其特征在于：所述耐火水泥为CA-50耐火水泥，且其中含有的二铝酸一钙与铝酸一钙的含量比为1.0：0.8-0.9。