本發(fā)明屬于隧道防火材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種采用復(fù)合激發(fā)劑的堿礦渣隧道防火涂料的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)隧道工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展，隧道防火研究也開(kāi)展得如火如荼。隧道發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，會(huì)造成中斷行車(chē)時(shí)間長(zhǎng)、搶救極其困難、經(jīng)濟(jì)損失大等嚴(yán)重后果，其危害相當(dāng)嚴(yán)重。隧道防火涂料因其較好的防火效果和施工方便性以及較低的成本而具有較好的發(fā)展和應(yīng)用空間。

堿礦渣水泥（采用堿激發(fā)劑來(lái)激發(fā)礦渣制成的水泥）具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）良好的耐火性能。高溫條件下，普通硅酸鹽水泥由于水化產(chǎn)生的鈣礬石在110℃、氫氧化鈣晶體在400~500℃發(fā)生分解，過(guò)大的水蒸氣壓力會(huì)造成水泥石性能的劣化，而堿礦渣水泥石中不存在氫氧化鈣和鈣礬石晶體，因而不會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于普通硅酸鹽水泥石由于鈣礬石和氫氧化鈣晶體分解造成的劣化現(xiàn)象。采用普通硅酸鹽水泥制備的混凝土在溫度達(dá)到300℃時(shí)就開(kāi)始發(fā)生爆裂破壞。而堿礦渣水泥混凝土在溫度達(dá)到1000℃時(shí)依然能夠表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

（2）良好的抗凍融循環(huán)性能。堿礦渣水泥混凝土具有良好的抗凍性能，在試樣經(jīng)過(guò)200多次的凍融循環(huán)后表面未出現(xiàn)起砂或疏松現(xiàn)象。這是因?yàn)閴A礦渣混凝土中的毛細(xì)孔隙中存在強(qiáng)電解質(zhì)的真溶液，降低了水的冰點(diǎn)，促成了水的逐漸凍結(jié)，而不是像普通硅酸鹽水泥石毛細(xì)孔中的溶液在冰點(diǎn)和－20℃間突然凍結(jié)。堿礦渣水泥石冷凍至－30℃時(shí)，無(wú)殘余變形產(chǎn)生；至－40℃時(shí)，產(chǎn)生的殘余變形為0.01mm/m；至－50℃時(shí)，為0.15mm/m。由此可見(jiàn)堿礦渣水泥石的結(jié)構(gòu)凍結(jié)損傷的溫度低于－50℃。

（3）良好的抗?jié)B性能。堿激發(fā)水泥及其制成的混凝土結(jié)構(gòu)致密，孔隙率低且有害孔少，具有很好的抗?jié)B性能。

（4）干燥時(shí)間短。堿礦渣水泥快硬的特點(diǎn)可以縮短隧道防火涂料的干燥時(shí)間。在實(shí)際工程上，隧道防火涂料一般采用分層噴涂施工，下一層的噴涂需要等上一層涂料晾干后才能進(jìn)行，所以一般需要12~24h的間隔時(shí)間，這使得隧道防火涂料的施工工藝復(fù)雜且施工時(shí)間長(zhǎng)。堿礦渣水泥在隧道防火涂料中的應(yīng)用能夠縮短其干燥時(shí)間，從而縮短分層施工的時(shí)間間隔，甚至直接取消分層施工，簡(jiǎn)化施工工藝并縮短施工時(shí)間。

上述堿礦渣水泥的優(yōu)點(diǎn)均為隧道防火涂料所要求的重要性能，將堿礦渣水泥應(yīng)用于隧道防火涂料具有以下優(yōu)勢(shì)：

技術(shù)方面：提高涂料耐火性能、抗?jié)B性能、抗凍性能。

經(jīng)濟(jì)方面：減少一些價(jià)格相對(duì)較高的防火組分的用量，降低成本。

環(huán)境方面：普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)過(guò)程中，由水泥生料中碳酸鈣分解產(chǎn)生的二氧化碳會(huì)加劇溫室效應(yīng)；水泥生料和燃料中的含硫成分燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化硫和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵等會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而采用堿激發(fā)水泥基本上沒(méi)有二氧化碳、二氧化硫和粉塵的排放。

目前，專(zhuān)利（cn104194426a）公開(kāi)了一種堿礦渣隧道防火涂料，該涂料的干料由礦渣、可再分散乳膠粉、聚乙烯醇、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、海泡石、空心漂珠、氫氧化鎂、氫氧化鋁組成，并以氫氧化鈉為激發(fā)劑。該涂料具有粘結(jié)性能和耐火性能較強(qiáng)等特點(diǎn)。本發(fā)明以該涂料配方為基礎(chǔ)，通過(guò)摻入聚丙烯纖維提高其抗裂性能，以水玻璃和中性鈉鹽作為復(fù)合激發(fā)劑代替原有氫氧化鈉激發(fā)劑，其中水玻璃可顯著提高防火涂料的粘結(jié)強(qiáng)度，但也會(huì)縮短防火涂料干燥時(shí)間，影響正常施工，而中性鈉鹽可延長(zhǎng)防火涂料的干燥時(shí)間，兩者按一定比例制成的復(fù)合激發(fā)劑既可顯著提高防火涂料的粘結(jié)強(qiáng)度又能滿(mǎn)足施工所需干燥時(shí)間的要求。本發(fā)明涉及的一種采用復(fù)合激發(fā)劑的堿礦渣隧道防火涂料，復(fù)合激發(fā)劑能均勻分散到干料中，充分發(fā)揮復(fù)合激發(fā)劑的作用，因此具有較好的性能，其應(yīng)用價(jià)值和推廣前景良好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種采用復(fù)合激發(fā)劑的堿礦渣隧道防火涂料及其制備方法，它具有較好的粘結(jié)性能、耐火性能、抗凍性能以及綠色環(huán)保等特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明內(nèi)容如下：

研發(fā)的一種采用復(fù)合激發(fā)劑的堿礦渣隧道防火涂料由粘結(jié)材料、隔熱耐火材料、阻燃劑和激發(fā)劑組成。按照各組分重量百分?jǐn)?shù)，干料：礦渣30%～40%、可再分散乳膠粉4%～6%、聚乙烯醇0.5%～3%、聚丙烯纖維0.5%～3%、膨脹蛭石15%～18%、膨脹珍珠巖13%～16%、海泡石7%～10%、空心漂珠2%～5%、氫氧化鎂3%～6%、氫氧化鋁9%～12%；復(fù)合激發(fā)劑：中性鈉鹽0.2%～3%、水玻璃1%～6%；上述各組分的重量百分?jǐn)?shù)之和為100%。

中性鈉鹽采用無(wú)水硫酸鈉（分析純，純度99%）與p.o42.5普通硅酸鹽水泥以重量比6：4的比例配制。水玻璃采用液體水玻璃，其中na2sio3固體含量為33.7%，sio2固體含量為25.86%，na2o固體含量為7.84%，模數(shù)為3.3。制備前需將復(fù)合激發(fā)劑溶于干料總重量60%～80%的水中，配置成復(fù)合激發(fā)劑溶液，將防火涂料的干料放置于攪拌鍋里慢攪3分鐘后，將復(fù)合激發(fā)劑溶液用玻璃棒引流加入干料中，攪拌5分鐘使其混合均勻即得到該堿礦渣隧道防火涂料，將攪拌均勻的堿礦渣隧道防火涂料倒入模具中，振動(dòng)1分鐘，使其密實(shí)化后脫模。將樣品置于養(yǎng)護(hù)溫度為20±2℃、相對(duì)濕度為75±5%的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至28天，進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度、耐火性能、耐凍融循環(huán)等測(cè)試。

本發(fā)明配方中各組分的選擇依據(jù)和作用：堿礦渣水泥具有良好的粘結(jié)性能、耐火性能、抗凍融循環(huán)性能以及綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)；可再分乳膠粉作為輔助粘結(jié)材料，對(duì)水泥的粘結(jié)強(qiáng)度、耐水性、抗熱冷循環(huán)等均有提高作用；聚乙烯醇是一種水溶性環(huán)保型高分子聚合物，可有效地增加水泥、灰漿的粘著力；聚丙烯纖維可提高涂料抗裂性能；膨脹珍珠巖在高溫下體內(nèi)結(jié)晶水變成氣體，使體積膨脹，并且體積迅速膨脹4～30倍，薄片間形成空氣夾層，在夾層中含有大量孔隙，是良好的保溫隔熱材料；膨脹蛭石在高溫下體積膨脹，密度減少近1倍，是一種較好的輕質(zhì)保溫材料；海泡石耐高溫性可達(dá)1500～1700℃，因此它不僅耐高溫，而且可以減少防火涂料固化過(guò)程中體積收縮、龜裂等問(wèn)題；空心漂珠具有微小、空心、耐高溫和電絕緣性能優(yōu)良等特性，另外還具有隔音、耐腐、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，是一種新型、多功能的無(wú)機(jī)材料；氫氧化鎂與氫氧化鋁在高溫下能夠吸熱分解，并分解出具有耐高溫的氧化產(chǎn)物；相對(duì)于氫氧化鈉激發(fā)劑，復(fù)合激發(fā)劑中的水玻璃含有活性硅，可以使c-s-h分子鏈增長(zhǎng)，能減少涂料的內(nèi)部累計(jì)孔體積，提高涂料的整體強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度，縮短涂料的干燥時(shí)間，而復(fù)合激發(fā)劑中的中性鈉鹽能延長(zhǎng)涂料的干燥時(shí)間，兩者按一定比例制成的復(fù)合激發(fā)劑既可顯著提高防火涂料的粘結(jié)強(qiáng)度又能滿(mǎn)足施工所需干燥時(shí)間的要求。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）具有較強(qiáng)的粘結(jié)性，與基層粘結(jié)牢固，在風(fēng)荷載和車(chē)輛震動(dòng)時(shí)不會(huì)脫落。

（2）具有較好的耐火性能，在火災(zāi)情況下能夠較好的保護(hù)隧道結(jié)構(gòu)，防止結(jié)構(gòu)在高溫下坍塌。

（3）具有較好的抗凍性能，能夠很好的適應(yīng)低溫環(huán)境。

（4）具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)，沒(méi)有硅酸鹽水泥生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳（生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥熟料排放0.8噸的二氧化碳），也沒(méi)有水泥生料和燃料中含硫成分燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化硫以及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵等對(duì)環(huán)境造成的污染。此外，由于堿礦渣水泥本身具有一定防火性，所以可以避免傳統(tǒng)隧道防火涂料中聚磷酸氨、三聚氰胺等發(fā)泡材料的應(yīng)用，施工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生難聞的刺激性氣味。

（5）該堿礦渣防火涂料具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度、較好的耐火性能和較短的干燥時(shí)間，其耐火性能和粘結(jié)強(qiáng)度等指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)防火涂料》（gb28375-2012）的要求。在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)有毒和刺激性氣體產(chǎn)生，主要粘結(jié)材料采用堿礦渣水泥（采用復(fù)合激發(fā)劑來(lái)激發(fā)礦渣制成的水泥），節(jié)能環(huán)保，適合于大規(guī)模推廣應(yīng)用，具有很好的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

一種采用復(fù)合激發(fā)劑的堿礦渣隧道防火涂料各組分按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)：干料：礦渣30%～40%、可再分散乳膠粉4%～6%、聚乙烯醇0.5%～3%、聚丙烯纖維0.5%～3%、膨脹蛭石15%～18%、膨脹珍珠巖13%～16%、海泡石7%～10%、空心漂珠2%～5%、氫氧化鎂3%～6%、氫氧化鋁9%～12%；復(fù)合激發(fā)劑：中性鈉鹽0.2%～3%、水玻璃1%～6%；上述各組分的重量百分?jǐn)?shù)之和為100%。

聚丙烯纖維的直徑為30μm、長(zhǎng)度為6mm。中性鈉鹽采用無(wú)水硫酸鈉（分析純，純度99%）與p.o42.5普通硅酸鹽水泥以重量比6：4的比例配制。水玻璃采用液體水玻璃，其中na2sio3固體含量為33.7%，sio2固體含量為25.86%，na2o固體含量為7.84%，模數(shù)為3.3。

制備前需將復(fù)合激發(fā)劑溶于干料總重量60%～80%的水中，配置成復(fù)合激發(fā)劑溶液，將防火涂料的干料放置于攪拌鍋里慢攪3分鐘后，將復(fù)合激發(fā)劑溶液用玻璃棒引流加入干料中，攪拌5分鐘使其混合均勻即得到該堿礦渣隧道防火涂料，將攪拌均勻的堿礦渣隧道防火涂料倒入模具中，振動(dòng)1分鐘，使其密實(shí)化后脫模。將樣品置于養(yǎng)護(hù)溫度為20±2℃、相對(duì)濕度為75±5%的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至28天，進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度、耐火性能、耐凍融循環(huán)等測(cè)試。

最佳實(shí)施例

采用復(fù)合激發(fā)劑的堿礦渣隧道防火涂料具體組分按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)：干料：礦渣38.9%、可再分散乳膠粉4.2%、聚乙烯醇1.3%、聚丙烯纖維0.6%、膨脹蛭石15.6%、膨脹珍珠巖13.1%、海泡石7.8%、空心漂珠2.5%、氫氧化鎂3.2%、氫氧化鋁10%；復(fù)合激發(fā)劑：中性鈉鹽0.56%、水玻璃2.24%。

聚丙烯纖維的直徑為30μm、長(zhǎng)度為6mm。中性鈉鹽采用無(wú)水硫酸鈉（分析純，純度99%）與p.o42.5普通硅酸鹽水泥以6：4（重量比）的比例配制。水玻璃采用液體水玻璃，其中na2sio3固體含量為33.7%，sio2固體含量為25.86%，na2o固體含量為7.84%，模數(shù)為3.3。

制備前需將復(fù)合激發(fā)劑溶于干料總重量70%的水中，配置成復(fù)合激發(fā)劑溶液，將防火涂料的干料放置于攪拌鍋里慢攪3分鐘后，將復(fù)合激發(fā)劑溶液用玻璃棒引流加入干料中，攪拌5分鐘使其混合均勻即得到該堿礦渣隧道防火涂料。將攪拌均勻的堿礦渣隧道防火涂料倒入模具中，振動(dòng)1分鐘，使其密實(shí)化后脫模。將樣品置于養(yǎng)護(hù)溫度為20±2℃、相對(duì)濕度為75±5%的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至28天，進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度、耐火性能、耐凍融循環(huán)等測(cè)試。

堿礦渣隧道防火涂料基本性能見(jiàn)表1。各項(xiàng)性能檢測(cè)根據(jù)gb28375-2012《混凝土結(jié)構(gòu)防火涂料》進(jìn)行。

表1隧道防火涂料的性能

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。