CN112552719A - 一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，包括以下重量份的原料：半水石膏40‑60份、2膨胀珍珠岩5‑7份、3玻化微珠7‑10份、4膨胀蛭石10‑15份。本发明通过石膏的微孔结构和加热脱水性，使之具有优良的隔音、隔热和防火性能，通过改良配方提高了涂料表面成膜性，使涂层表面更加致密、高硬、光亮、更耐擦洗，粘附力强，不容易脱落，耐老化耐候性强、提高了阻燃效果，使用环保材料高温时不会产生有害气体，降低了对人体伤害，提高了保温效率和耐火度，降低了热导率，提高了保温型防火涂料的综合性能和施工性能，方便施工，降低了工作人员的工作强度，避免了混凝土结构中时常发生由于涂料空鼓、脱落造成的人员伤亡、车辆损坏现象的发生。

Description

一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料及其制备方法。

背景技术

混凝土是建筑行业中广泛采用的建筑材料之一，尤其在桥梁结构、隧道和住宅结构中广泛应用。从燃烧性能的角度来看，混凝土与木材不同，它是不燃烧体，即在火灾中混凝土结构本身并不着火。但是，从防火安全的角度，混凝土的耐火性能却很差。一旦发生火灾，混凝土构件在火灾初期就会由于受到热的作用而出现表面层的块状爆炸性脱落现象，这种现象被称为“混凝土的爆裂”，它会导致混凝土构件的截面减小且使钢筋暴露于高温火焰之中，因而使钢筋混凝土构件的力学性能急剧降低，并使建筑结构破坏。

目前，我国的混凝土防火涂料大多是在借鉴钢结构防火涂料研究成果的基础上开发成功的。主要是采用非膨胀型防火涂料，喷涂在混凝土表面，以提高其防火性能。传统的混凝土防火涂料一直沿用以水泥为胶凝材料的方法，但由于水泥在水化过程中的收缩属性造成与混凝土粘接不牢，施工完后开裂、空鼓、脱落等问题不可避免，造成大量经济损失，甚至在隧道混凝土结构中时常发生由于涂料空鼓、脱落造成的人员伤亡、车辆损坏现象。为此，我们提出一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料及其制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，包括以下重量份的原料：半水石膏40-60份、2膨胀珍珠岩5-7份、3玻化微珠7-10份、4膨胀蛭石10-15份、5粉煤灰3-5份、6灰钙粉5-8份、7天然耐火矿物纤维5-10份、8触变剂2-4份、9羟丙基甲基纤维素2-4份、10羟乙基甲基纤维素2-4份、11聚乙烯醇粉末5-8份、12复合缓凝剂1-3份。

优选地，包括以下重量份的原料：半水石膏45-55份、2膨胀珍珠岩5.5-6.5份、3玻化微珠8-9份、4膨胀蛭石11-14份、5粉煤灰3.5-4.5份、6灰钙粉6-7份、7天然耐火矿物纤维7-8份、8触变剂2.5-3.5份、9羟丙基甲基纤维素2.5-3.5份、10羟乙基甲基纤维素2.5-3.5份、11聚乙烯醇粉末6-7份、12复合缓凝剂1.5-2.5份。

优选地，半水石膏50份、2膨胀珍珠岩6份、3玻化微珠7.5份、4膨胀蛭石12.5份、5粉煤灰4份、6灰钙粉6.5份、7天然耐火矿物纤维7.5份、8触变剂3份、9羟丙基甲基纤维素3份、10羟乙基甲基纤维素3份、11聚乙烯醇粉末6.5份、12复合缓凝剂2份。

优选地，所述复合缓凝剂由三聚磷酸盐与蛋白类PT按质量比为12：5自制而成。

优选地，所述触变剂为淀粉醚。

优选地，所述羟乙基甲基纤维素是在甲基纤维素(MC)中引入环氧乙烷取代基(MS0.3-0.4)制得。

优选地，所述羟丙基甲基纤维素采用高度纯净的棉纤维素作为原料，在碱性条件下经专门醚化而制得。

优选地，所述混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料的制备方法包括以下步骤：S1、按照份量配比将半水石膏40份、粉煤灰3份、灰钙粉5份、天然耐火矿物纤维5份、触变剂2份、羟丙基甲基纤维素2份、羟乙基甲基纤维素2份、聚乙烯醇粉末5份和复合缓凝剂1份投入混合机内，混合5分钟，达到充分混合；

S2、按照份量配比再把膨胀珍珠岩5份、玻化微珠7份和膨胀蛭石10份投入混合机，混合3分钟后即得防火涂料；

S3、使用检验设备进行质量检验，检验合格后进行包装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过石膏基防火涂料替代传统混凝土防火涂料一直沿用以水泥为胶凝材料的方法，有效的降低了水泥在水化程中因收缩属性造成与混凝土粘接不牢和施工完后开裂、空鼓、脱落等问题的发生，提高了防火涂料的耐老化耐候性，降低了施工中的反弹性，使用膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和粉煤灰提高了保温效率和耐火度，降低了热导率，提高了保温型石膏基防火涂料的综合性能和施工性能；

2、通过半水石膏具有的凝结硬化快、具有微膨胀性、孔隙率大、可塑性好和抗火性高的属性，再配合羟乙基甲基纤维素和适量的羟丙基甲基纤维素，提高了防火涂料的安全性和粘结强度，同时使用安全性高的天然矿物纤维不会造成人体伤害，使用聚乙烯醇粉末提高了涂料表面成膜性，使涂层表面更加致密、高硬、光亮、更耐擦洗，使用触变剂有助于涂料流动并易于施工，在施工之前及之后的低剪切速率下有较高黏度，可防止颜料沉降和湿膜流挂，提高了涂料之间的粘附力，不容易脱落，从而提高阻燃效果，方便施工，降低了工作人员的工作强度；

综上所述，本发明通过石膏的微孔结构和加热脱水性，使之具有优良的隔音、隔热和防火性能，通过改良配方提高了涂料表面成膜性，使涂层表面更加致密、高硬、光亮、更耐擦洗，粘附力强，不容易脱落，耐老化耐候性强、提高了阻燃效果，使用环保材料高温时不会产生有害气体，降低了对人体伤害，提高了保温效率和耐火度，降低了热导率，提高了保温型防火涂料的综合性能和施工性能，方便施工，降低了工作人员的工作强度，避免了混凝土结构中时常发生由于涂料空鼓、脱落造成的人员伤亡、车辆损坏现象发生。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，包括以下重量份的原料：半水石膏40份、2膨胀珍珠岩5份、3玻化微珠7份、4膨胀蛭石10份、5粉煤灰3份、6灰钙粉5份、7天然耐火矿物纤维5份、8触变剂2份、9羟丙基甲基纤维素2份、10羟乙基甲基纤维素2份、11聚乙烯醇粉末5份、12复合缓凝剂1份，复合缓凝剂由三聚磷酸盐与蛋白类PT按质量比为12：5自制而成，所述触变剂为淀粉醚，其制备方法包括以下步骤：

S1、按照份量配比将半水石膏40份、粉煤灰3份、灰钙粉5份、天然耐火矿物纤维5份、触变剂2份、羟丙基甲基纤维素2份、羟乙基甲基纤维素2份、聚乙烯醇粉末5份和复合缓凝剂1份投入混合机内，混合5分钟，达到充分混合；

S2、按照份量配比再把膨胀珍珠岩5份、玻化微珠7份和膨胀蛭石10份投入混合机，混合3分钟后即得防火涂料；

S3、使用检验设备进行质量检验，检验合格后进行包装。

本发明中，半水石膏一般由天然产出，也可以是磷酸盐工业和某些其他工业的副产品，通过半水石膏具有的凝结硬化快、具有微膨胀性、孔隙率大、可塑性好和抗火性高的属性，再通过和配方中其他物质的配合，提高了防火涂料的耐老化耐候性强，具有优异的绝热、防火、吸音性能，提高了自抗强度，减少材性收缩率，提高产品综合性能，降低综合生产成本，用玻化微珠弥补了聚苯颗粒有机材料易燃、防火性能差、高温产生有害气体和耐老化耐候性低、施工中反弹性大等缺陷，提高防火涂料的综合性能和施工性能，使用膨胀珍珠岩和膨胀蛭石用作高效保温、保冷填充材料，膨胀蛭石是一种天然、无机、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物，提高了保温效果，具有很强的保温隔热性能，同时使用具有保温效率高，耐火度高，热导率小性能的粉煤灰进行再次保护和隔热，大大的提高了安全性能，采用特选的玄武岩等矿石为原料的天然矿物纤维，环保安全性高，降低烟雾生成量，降低了人体伤害，通过能提高表面成膜性，使涂层表面更加致密、高硬、光亮、更耐擦洗羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素和聚乙烯醇粉末的配合，提高了涂料的表面成膜性，使涂层表面更加致密、高硬、光亮、更耐擦洗，使用寿命长、装饰效果好、方便环保、粘结强度高，通过使用触变剂有助于涂料流动并易于施工，在施工之前及之后的低剪切速率下有较高黏度，可防止颜料沉降和湿膜流挂，提高了涂料之间的粘附力，不容易脱落，从而提高阻燃效果，方便施工，降低了工作人员的工作强度，比较传统的混凝土防火涂料，本发明中的混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料具有以下优势：

1、具有良好的流动性、保水性和粘聚性，施工后操作自如，收光容易，施工方便。

2、采用石膏基防火涂料防火材料，工程质量好，表面致密光滑而不起灰，有较高的强度而不收缩、不空鼓、不开裂、无气味。

3、石膏基防火涂料防火材料层凝结硬化快，在底层防火材料完成后约1—2h即可进行面层防火材料。

4、石膏基防火涂料适合冬季(-5℃以上)抢修工程，其水化速度不因气温低而明显减慢，只要拌合水不结冰，即可早强快硬，是冬季室内防火材料施工的好材料。

5、石膏基防火涂料与任何基材都能很好地粘结在一起，并不受厚度限制，不会出现空鼓开裂现象。

6、石膏基防火涂料有吸湿性能与排湿性能。

7、石膏基防火涂料硬化体是一种多孔材料，等效热传导系数一般在0.079W/m﹒℃左右，其保温隔热能力在相同厚度条件下是红砖的2倍，混凝土的3倍，同时，石膏基防火涂料硬化体可衰减声压，防止声能透射，故隔音性能好。

8、石膏基防火涂料硬化过程中，形成无数个微小的蜂窝状呼吸孔，当室内环境湿度较大时，呼吸孔自动吸湿，在相反条件下，又能自动释放储备的水分，这样反复循环，能巧妙地将室内湿度控制在适宜的范围之内，为居住者创造了良好舒适的生活环境。

9、石膏基防火涂料中结晶水含量占石膏整个分子量的20.9％，当建筑物发生火灾时，只要防火材料层中石膏所含水分没有全部释放和蒸发，混凝土结构表面温度就不会超过40℃，因此可控制火灾对建筑物的危害损失程度。

实施例2

一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，包括以下重量份的原料：半水石膏50份、2膨胀珍珠岩6份、3玻化微珠7.5份、4膨胀蛭石12.5份、5粉煤灰4份、6灰钙粉6.5份、7天然耐火矿物纤维7.5份、8触变剂3份、9羟丙基甲基纤维素3份、10羟乙基甲基纤维素3份、11聚乙烯醇粉末6.5份、12复合缓凝剂2份，复合缓凝剂由三聚磷酸盐与蛋白类PT按质量比为12：5自制而成，所述触变剂为淀粉醚，其制备方法包括以下步骤：

S1、按照份量配比将半水石膏50份、粉煤灰4份、灰钙粉6.5份、天然耐火矿物纤维7.5份、触变剂3份、羟丙基甲基纤维素3份、羟乙基甲基纤维素3份、聚乙烯醇粉末6.5份和复合缓凝剂2份投入混合机内，混合6分钟，达到充分混合；

S2、按照份量配比再把膨胀珍珠岩6份、玻化微珠7.5份和膨胀蛭石12.5份投入混合机，混合4分钟后即得防火涂料；

S3、使用检验设备进行质量检验，检验合格后进行包装。

本发明中，半水石膏一般由天然产出，也可以是磷酸盐工业和某些其他工业的副产品，通过半水石膏具有的凝结硬化快、具有微膨胀性、孔隙率大、可塑性好和抗火性高的属性，再通过和配方中其他物质的配合，提高了防火涂料的耐老化耐候性强，具有优异的绝热、防火、吸音性能，提高了自抗强度，减少材性收缩率，提高产品综合性能，降低综合生产成本，用玻化微珠弥补了聚苯颗粒有机材料易燃、防火性能差、高温产生有害气体和耐老化耐候性低、施工中反弹性大等缺陷，提高防火涂料的综合性能和施工性能，使用膨胀珍珠岩和膨胀蛭石用作高效保温、保冷填充材料，膨胀蛭石是一种天然、无机、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物，提高了保温效果，具有很强的保温隔热性能，同时使用具有保温效率高，耐火度高，热导率小性能的粉煤灰进行再次保护和隔热，大大的提高了安全性能，采用特选的玄武岩等矿石为原料的天然矿物纤维，环保安全性高，降低烟雾生成量，降低了人体伤害，通过能提高表面成膜性，使涂层表面更加致密、高硬、光亮、更耐擦洗羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素和聚乙烯醇粉末的配合，提高了涂料的表面成膜性，使涂层表面更加致密、高硬、光亮、更耐擦洗，使用寿命长、装饰效果好、方便环保、粘结强度高，通过使用触变剂有助于涂料流动并易于施工，在施工之前及之后的低剪切速率下有较高黏度，可防止颜料沉降和湿膜流挂，提高了涂料之间的粘附力，不容易脱落，从而提高阻燃效果，方便施工，降低了工作人员的工作强度，比较传统的混凝土防火涂料，本发明中的混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料具有以下优势：

1、具有良好的流动性、保水性和粘聚性，施工后操作自如，收光容易，施工方便。

2、采用石膏基防火涂料防火材料，工程质量好，表面致密光滑而不起灰，有较高的强度而不收缩、不空鼓、不开裂、无气味。

3、石膏基防火涂料防火材料层凝结硬化快，在底层防火材料完成后约1—2h即可进行面层防火材料。

4、石膏基防火涂料适合冬季(-5℃以上)抢修工程，其水化速度不因气温低而明显减慢，只要拌合水不结冰，即可早强快硬，是冬季室内防火材料施工的好材料。

5、石膏基防火涂料与任何基材都能很好地粘结在一起，并不受厚度限制，不会出现空鼓开裂现象。

6、石膏基防火涂料有吸湿性能与排湿性能。

7、石膏基防火涂料硬化体是一种多孔材料，等效热传导系数一般在0.079W/m﹒℃左右，其保温隔热能力在相同厚度条件下是红砖的2倍，混凝土的3倍，同时，石膏基防火涂料硬化体可衰减声压，防止声能透射，故隔音性能好。

8、石膏基防火涂料硬化过程中，形成无数个微小的蜂窝状呼吸孔，当室内环境湿度较大时，呼吸孔自动吸湿，在相反条件下，又能自动释放储备的水分，这样反复循环，能巧妙地将室内湿度控制在适宜的范围之内，为居住者创造了良好舒适的生活环境。

9、石膏基防火涂料中结晶水含量占石膏整个分子量的20.9％，当建筑物发生火灾时，只要防火材料层中石膏所含水分没有全部释放和蒸发，混凝土结构表面温度就不会超过40℃，因此可控制火灾对建筑物的危害损失程度。

实施例3

一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，包括以下重量份的原料：半水石膏60份、2膨胀珍珠岩7份、3玻化微珠10份、4膨胀蛭石15份、5粉煤灰5份、6灰钙粉8份、7天然耐火矿物纤维10份、8触变剂4份、9羟丙基甲基纤维素4份、10羟乙基甲基纤维素4份、11聚乙烯醇粉末8份、12复合缓凝剂3份，复合缓凝剂由三聚磷酸盐与蛋白类PT按质量比为12：5自制而成，所述触变剂为淀粉醚，其制备方法包括以下步骤：

S1、按照份量配比将半水石膏60份、粉煤灰5份、灰钙粉8份、天然耐火矿物纤维10份、触变剂4份、羟丙基甲基纤维素4份、羟乙基甲基纤维素4份、聚乙烯醇粉末8份和复合缓凝剂3份投入混合机内，混合7分钟，达到充分混合；

S2、按照份量配比再把膨胀珍珠岩7份、玻化微珠10份和膨胀蛭石15份投入混合机，混合5分钟后即得防火涂料；

S3、使用检验设备进行质量检验，检验合格后进行包装。

本发明中，半水石膏一般由天然产出，也可以是磷酸盐工业和某些其他工业的副产品，通过半水石膏具有的凝结硬化快、具有微膨胀性、孔隙率大、可塑性好和抗火性高的属性，再通过和配方中其他物质的配合，提高了防火涂料的耐老化耐候性强，具有优异的绝热、防火、吸音性能，提高了自抗强度，减少材性收缩率，提高产品综合性能，降低综合生产成本，用玻化微珠弥补了聚苯颗粒有机材料易燃、防火性能差、高温产生有害气体和耐老化耐候性低、施工中反弹性大等缺陷，提高防火涂料的综合性能和施工性能，使用膨胀珍珠岩和膨胀蛭石用作高效保温、保冷填充材料，膨胀蛭石是一种天然、无机、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物，提高了保温效果，具有很强的保温隔热性能，同时使用具有保温效率高，耐火度高，热导率小性能的粉煤灰进行再次保护和隔热，大大的提高了安全性能，采用特选的玄武岩等矿石为原料的天然矿物纤维，环保安全性高，降低烟雾生成量，降低了人体伤害，通过能提高表面成膜性，使涂层表面更加致密、高硬、光亮、更耐擦洗羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素和聚乙烯醇粉末的配合，提高了涂料的表面成膜性，使涂层表面更加致密、高硬、光亮、更耐擦洗，使用寿命长、装饰效果好、方便环保、粘结强度高，通过使用触变剂有助于涂料流动并易于施工，在施工之前及之后的低剪切速率下有较高黏度，可防止颜料沉降和湿膜流挂，提高了涂料之间的粘附力，不容易脱落，从而提高阻燃效果，方便施工，降低了工作人员的工作强度，比较传统的混凝土防火涂料，本发明中的混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料具有以下优势：

1、具有良好的流动性、保水性和粘聚性，施工后操作自如，收光容易，施工方便。

2、采用石膏基防火涂料防火材料，工程质量好，表面致密光滑而不起灰，有较高的强度而不收缩、不空鼓、不开裂、无气味。

3、石膏基防火涂料防火材料层凝结硬化快，在底层防火材料完成后约1—2h即可进行面层防火材料。

4、石膏基防火涂料适合冬季(-5℃以上)抢修工程，其水化速度不因气温低而明显减慢，只要拌合水不结冰，即可早强快硬，是冬季室内防火材料施工的好材料。

5、石膏基防火涂料与任何基材都能很好地粘结在一起，并不受厚度限制，不会出现空鼓开裂现象。

6、石膏基防火涂料有吸湿性能与排湿性能。

7、石膏基防火涂料硬化体是一种多孔材料，等效热传导系数一般在0.079W/m﹒℃左右，其保温隔热能力在相同厚度条件下是红砖的2倍，混凝土的3倍，同时，石膏基防火涂料硬化体可衰减声压，防止声能透射，故隔音性能好。

8、石膏基防火涂料硬化过程中，形成无数个微小的蜂窝状呼吸孔，当室内环境湿度较大时，呼吸孔自动吸湿，在相反条件下，又能自动释放储备的水分，这样反复循环，能巧妙地将室内湿度控制在适宜的范围之内，为居住者创造了良好舒适的生活环境。

9、石膏基防火涂料中结晶水含量占石膏整个分子量的20.9％，当建筑物发生火灾时，只要防火材料层中石膏所含水分没有全部释放和蒸发，混凝土结构表面温度就不会超过40℃，因此可控制火灾对建筑物的危害损失程度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，包括以下重量份的原料：半水石膏40-60份、2膨胀珍珠岩5-7份、3玻化微珠7-10份、4膨胀蛭石10-15份、5粉煤灰3-5份、6灰钙粉5-8份、7天然耐火矿物纤维5-10份、8触变剂2-4份、9羟丙基甲基纤维素2-4份、10羟乙基甲基纤维素2-4份、11聚乙烯醇粉末5-8份、12复合缓凝剂1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：半水石膏45-55份、2膨胀珍珠岩5.5-6.5份、3玻化微珠8-9份、4膨胀蛭石11-14份、5粉煤灰3.5-4.5份、6灰钙粉6-7份、7天然耐火矿物纤维7-8份、8触变剂2.5-3.5份、9羟丙基甲基纤维素2.5-3.5份、10羟乙基甲基纤维素2.5-3.5份、11聚乙烯醇粉末6-7份、12复合缓凝剂1.5-2.5份。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，其特征在于，半水石膏50份、2膨胀珍珠岩6份、3玻化微珠7.5份、4膨胀蛭石12.5份、5粉煤灰4份、6灰钙粉6.5份、7天然耐火矿物纤维7.5份、8触变剂3份、9羟丙基甲基纤维素3份、10羟乙基甲基纤维素3份、11聚乙烯醇粉末6.5份、12复合缓凝剂2份。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，其特征在于，所述复合缓凝剂由三聚磷酸盐与蛋白类PT按质量比为12：5自制而成。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，其特征在于，所述触变剂为淀粉醚。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，其特征在于，所述羟乙基甲基纤维素是在甲基纤维素(MC)中引入环氧乙烷取代基(MS0.3-0.4)制得。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素采用高度纯净的棉纤维素作为原料，在碱性条件下经专门醚化而制得。

8.根据权利要求2所述的一种混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料，其特征在于，所述混凝土表面防火保温型石膏基防火涂料的制备方法包括以下步骤：

S1、按照份量配比将半水石膏40份、粉煤灰3份、灰钙粉5份、天然耐火矿物纤维5份、触变剂2份、羟丙基甲基纤维素2份、羟乙基甲基纤维素2份、聚乙烯醇粉末5份和复合缓凝剂1份投入混合机内，混合5分钟，达到充分混合；

S2、按照份量配比再把膨胀珍珠岩5份、玻化微珠7份和膨胀蛭石10份投入混合机，混合3分钟后即得防火涂料；

S3、使用检验设备进行质量检验，检验合格后进行包装。