CN114644499A - 一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，按重量百分比，包括：建筑石膏50％～90％，玻化微珠或膨胀珍珠岩3～20％，水合氧化铝或水合氧化镁3％～20％，玻璃纤维0.1％～0.6％，其它矿物纤维0～10％，保水剂0.1％～0.6％，缓凝剂0.01％～0.5％，石灰石粉末0～20％，水泥0～5％，可再分散乳胶粉0～3％，其它功能性添加剂0～2％。本发明的石膏基室内厚型钢结构防火保护材料具有延长耐火极限时间和抗收缩的功能；具有更加优异的防火保护性能，耐火极限时间更长。防火保护材料在高温燃烧情况下可以维持其完整性；避免了防火性能急剧下降；使材料更加广泛适用于各类钢结构的防火保护。
Description
技术领域
本发明涉及防火保护材料技术领域，尤其涉及一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料。
背景技术
近年来，装配式钢结构建筑得到了大力发展，其因施工周期短，建筑工业化程度高等优点越来越受到建筑市场青睐。但一直以来钢结构建筑内墙的防火保护与墙面制作都是分开施工，其工序繁琐，耗时长，材料成本和施工造价居高不下。
专利CN107140926A发明的石膏基钢结构防火保护材料较好地将钢结构建筑室内防火保护材料与墙面材料合二为一，大大地降低了钢结构建筑室内防火保护与墙面制作的工程造价，使其在装配式钢结构建筑中得到了广泛应用。此发明中的石膏基钢结构防火保护材料在高温燃烧情况下，会快速释放出石膏中结晶水，在材料表面形成一层水汽，吸收热量，能在一段时间内阻止热量向内传递，保护钢结构不会短时间内在高温下失去强度而变形坍塌毁坏，起到较好的防火保护作用。同时此发明材料具有较好的粘结拉伸强度和抗折抗压强度，是可用于墙面制作的石膏基抹灰材料。
但专利CN107140926A发明的石膏基钢结构防火保护材料有着严重的不足之处：(1)石膏中的结晶水在120℃时开始释放，在180℃以上时急剧释放。当结晶水释放完毕后，此发明中的石膏防火保护材料的防火保护性能将大大减弱；(2)在高温燃烧情况下，随着石膏中的结晶水的快速释放，此发明中的石膏防火保护材料会在一个或多个方向上发生收缩，这种收缩会导致材料结构完整性丧失而出现材料开裂或剥落情况，这将导致材料防火保护性能急剧下降，热量迅速向内传递。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明所述的一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，按重量百分比，包括：建筑石膏50％～90％，玻化微珠或膨胀珍珠岩3～20％，水合氧化铝或水合氧化镁3％～20％，玻璃纤维0.1％～0.6％，其它矿物纤维0～10％，保水剂0.1％～0.6％，缓凝剂0.01％～0.5％，石灰石粉末0～20％，水泥0～5％，可再分散乳胶粉0～3％，其它功能性添加剂0～2％。
优选的，所述建筑石膏是由纯度85％以上的天然石膏或烟气脱硫石膏经烘干煅烧后制成，其初凝时间≥3min，2h抗折强度≥2.5MPa。
优选的，所述玻化微珠或膨胀珍珠岩的粒径分布为0.2mm～1.25mm，堆积密度为50g/L～150g/L。
优选的，所述水合氧化铝或水合氧化镁的目数≥120目，堆积密度为250g/L～1250g/L。水合氧化铝和水合氧化镁均是极其重要的阻燃剂，广泛应用于防火保护材料中。它们不仅有受热分解吸热、释放出结晶水、冷却稀释可燃性气体等阻燃作用，还有消烟、捕捉有害气体的作用。
优选的，所述玻璃纤维包括无碱、低碱或中碱玻璃纤维，短切长度为3mm～8mm，单丝直径为5μm～15μm，更优选地，短切长度为3mm～5mm，单丝直径为6μm～10μm。
优选的，所述矿物纤维为海泡石绒纤维和水镁石绒纤维中的一种或其组合；纤维长度为3mm～8mm，单丝直径为5μm～18μm，更优选地，纤维长度为3mm～5mm，单丝直径为8μm～15μm。海泡石绒纤维和水镁石绒纤维均是性能优良的保温隔热材料，同时具有良好的抗拉性能，其熔点高达1500℃以上。
优选的，所述保水剂为纤维素醚，粘度范围为20000mPa·s～150000mPa·s，纤维素醚为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基乙基纤维素中的一种或其组合。
优选的，所述石膏缓凝剂为葡萄糖酸类及其可溶性盐类石膏缓凝剂、磷酸盐类石膏缓凝剂、蛋白质类石膏缓凝剂的一种或其组合。
优选的，所述石灰石粉末细度为0.2mm方孔筛筛余≤1％，游离水含量≤0.2％。
优选的，所述水泥为硅酸盐水泥，包括32.5硅酸盐水泥、42.5硅酸盐水泥和52.5硅酸盐水泥。
优选的，所述可再分散乳胶粉为苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯/高级脂肪酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯酯/乙烯/高级脂肪酸乙烯酯共聚物中的任意一种或其组合。
优选的，其它功能性添加剂包括但不限于引气剂、淀粉醚、润湿分散剂、触变润滑剂、减水剂、憎水剂、聚丙烯纤维、木质纤维素和聚乙烯醇。
一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料的制备方法，包括按照组成配比将各组分混合搅拌均匀即可。
施工应用时，将石膏基室内厚型钢结构防火保护材料加入到适量的水中，搅拌至匀质状态，调整好料浆的稠度后，手工或采用机器喷涂方式涂布于前序工作已准备好的钢结构作业面上，随后进行找平收光等工序。
本发明的石膏基室内厚型钢结构防火保护材料具有延长耐火极限时间和抗收缩的功能；实现上述功能的原理为：
在高温燃烧的情况下，温度达到120℃～290℃范围内石膏中结晶水以水汽的形式释放出来，在材料表面形成一层水汽，吸收热量，能在一段时间内阻止热量向内传递。随着石膏中结晶水释放完毕，材料温度升高，当达到230℃～530℃范围内，水合氧化铝和水合氧化镁中的结晶水以水汽的形式随之释放出来，继续在材料表面形成一层水汽，吸收热量，从而有效延长了材料的耐火极限时间。而材料中添加玻璃纤维、海泡石绒纤维和水镁石绒纤维作为增强材料，其具有优良的耐热性能和抗拉强度，增强了材料的高温抗收缩性能，能有效防止石膏在高温环境下脱水收缩导致材料开裂或剥落，保持了材料的完整性，有效阻止热量快速向内传递，从而增强了材料的防火保护性能。
本发明的有益效果：
(1)本发明的石膏基室内厚型钢结构防火保护材料相比现有的防火保护材料具有更加优异的防火保护性能，耐火极限时间更长。
(2)本发明的石膏基室内厚型钢结构防火保护材料增强了高温燃烧情况下的材料抗收缩性能，防火保护材料在高温燃烧情况下可以维持其完整性；避免了防火性能急剧下降；使材料更加广泛适用于各类钢结构的防火保护。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料。
实施例1
一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，按重量百分比，包括：建筑石膏66.45％，玻化微珠8％，水合氧化铝15％，玻璃纤维0.2％，海泡石绒纤维5％，保水剂0.2％，缓凝剂PLAST RETARD PE 0.05％，石灰石粉末5％，引气剂0.1％。
实施例2：
一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，按重量百分比，包括：建筑石膏75.39％，膨胀珍珠岩5％，水合氧化镁12％，玻璃纤维0.2％，水镁石绒纤维6％，保水剂0.25％，缓凝剂PLAST RETARD PE 0.06％，瓦克可再分散乳胶粉5010N 1％，引气剂0.1％。
实施例3
对实施例1和实施例2的石膏基室内厚型钢结构防火保护材料进行性能检验；并将性能检验结果和技术指标GB 14907-2002NH进行对比，性能对比结果如表1。
表1性能对比试验
表1的检验结果表明，本发明的石膏基室内厚型钢结构防火保护材料性能优良，在25mm厚度时耐火极限达到3小时及以上，在耐火极限试验过程中，材料保持了良好的完整性，未出现收缩开裂及剥落现象。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (7)
1.一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，其特征在于，按重量百分比，包括：建筑石膏50％～90％，玻化微珠或膨胀珍珠岩3～20％，水合氧化铝或水合氧化镁3％～20％，玻璃纤维0.1％～0.6％，其它矿物纤维0～10％，保水剂0.1％～0.6％，缓凝剂0.01％～0.5％，石灰石粉末0～20％，水泥0～5％，可再分散乳胶粉0～3％，其它功能性添加剂0～2％。
2.根据权利要求1所述的一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，其特征在于，所述建筑石膏是由纯度85％以上的天然石膏或烟气脱硫石膏经烘干煅烧后制成，其初凝时间≥3min，2h抗折强度≥2.5MPa。
3.根据权利要求1或2所述的一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，其特征在于，所述玻化微珠或膨胀珍珠岩的粒径分布为0.2mm～1.25mm，堆积密度为50g/L～150g/L。
4.根据权利要求3所述的一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，其特征在于，所述水合氧化铝或水合氧化镁的目数≥120目，堆积密度为250g/L～1250g/L。
5.根据权利要求4所述的一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，其特征在于，还包括如下技术特征的至少一项：
a1)所述玻璃纤维包括无碱、低碱或中碱玻璃纤维，短切长度为3mm～8mm，单丝直径为5μm～15μm；
a2)所述矿物纤维为海泡石绒纤维和水镁石绒纤维中的一种或其组合；纤维长度为3mm～8mm，单丝直径为5μm～18μm。
6.根据权利要求5所述的一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，其特征在于，还包括如下技术特征的至少一项：
b1)特征a1)中所述玻璃纤维的短切长度为3mm～5mm，单丝直径为6μm～10μm；
b2)特征a2)中矿物纤维的纤维长度为3mm～5mm，单丝直径为8μm～15μm。
7.根据权利要求4所述的一种石膏基室内厚型钢结构防火保护材料，其特征在于，还包括如下技术特征的至少一项：
c1)所述保水剂为纤维素醚，粘度范围为20000mPa·s～150000mPa·s，纤维素醚为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基乙基纤维素中的一种或其组合；
c2)所述石膏缓凝剂为葡萄糖酸类及其可溶性盐类石膏缓凝剂、磷酸盐类石膏缓凝剂、蛋白质类石膏缓凝剂的一种或其组合；
c3)所述石灰石粉末细度为0.2mm方孔筛筛余≤1％，游离水含量≤0.2％；
c4)所述水泥为硅酸盐水泥，包括32.5硅酸盐水泥、42.5硅酸盐水泥和52.5硅酸盐水泥；
c5)所述可再分散乳胶粉为苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯/高级脂肪酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯酯/乙烯/高级脂肪酸乙烯酯共聚物中的任意一种或其组合；
c6)其它功能性添加剂包括但不限于引气剂、淀粉醚、润湿分散剂、触变润滑剂、减水剂、憎水剂、聚丙烯纤维、木质纤维素和聚乙烯醇。
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