專利名稱：隧道防火涂料及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道防火涂料及其制造工藝。
(2)背景技術(shù)隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，城市間物資、人員的流通量迅速增加，伴隨而來的是公路、鐵路和地鐵等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的加大。從最近報道來看，我國鐵路隧道已達(dá)6875座，總長度3670公里，公路隧道1780座，總長度704公里，均為世界第一。隧道不僅承擔(dān)著交通運輸?shù)娜蝿?wù)，還起著光纜、電纜甚至是輸油管、輸水管通道的功能。作為隧道內(nèi)主體建筑的鋼筋混凝土構(gòu)件是不燃性材料，但在火災(zāi)發(fā)生的短時間內(nèi)，隧道內(nèi)著火現(xiàn)場的局部溫度會迅速升至1000℃，而當(dāng)大卡車燃燒時，由于車內(nèi)燃料汽油的緣故，隧道內(nèi)火場的最高溫度會達(dá)到1350℃；隨溫度升高，鋼筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能急劇降低，直接影響構(gòu)件的承載能力和建筑物的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時會出現(xiàn)爆裂、襯內(nèi)鋼筋破壞失去支撐力而導(dǎo)致隧道垮塌。
由于隧道和地鐵建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境密閉，加上人員密集，在有限的隧道空間內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，撲救相當(dāng)困難，往往會造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。歐洲Mont Blanc隧道(1999)、Prapontin隧道(2001)等重大火災(zāi)事故之后，隧道防火技術(shù)引起了國際社會極大的關(guān)注，認(rèn)為在隧道內(nèi)的拱頂和側(cè)壁涂噴防火涂料，是實施隧道防火保護(hù)的重要手段之一。
覃文清(覃文清，消防科學(xué)與技術(shù)，2002(3)54-56)提出了一種以硅酸鹽為主要粘結(jié)劑，以氫氧化鋁、膨脹蛭石、三硅酸鎂等為填充料，四硼酸鈉為防火助劑的隧道防火涂料，在涂層厚度10mm時，耐火極限120min；何世家(何世家，裝飾裝修材料，2002(9)30-31)針對隧道砌體不耐高溫的特點，研制了一種以無機膠凝材料為主的耐潮濕環(huán)境的水硬性隧道防火涂料，該涂料可同時應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土的防火保護(hù)。涂層厚度16mm時，混凝土耐火極限大于2.0h；涂層厚度為21mm時，混凝土的耐火極限大于3.0h；張龍等(張龍等，北京理工大學(xué)學(xué)報.2001，21(5)649-652)提出了一種新型的物理膨脹阻燃劑，以可膨脹石墨為主，制取了一種無鹵、環(huán)保、并具有優(yōu)良防火性能的物理膨脹型防火涂料；Sakai(Sakai，Jadashi.Fire-resistant coating materials for building materials.[P]JP0632666)研制出建筑物表面的無機防火涂料，組成為水硬性白水泥、水玻璃、蛭石、膨脹珍珠巖、無機玻璃纖維等；Matsuo等(Matsuo，Yukihisa etc.Heat-resistant refractoriesfor tunnels.[P]JP 10 310477)提出了以海泡石、鈣硅石、增強纖維、高鋁水泥、無定型硅石為主要組成的防火涂料，該涂料具有很好的絕熱性和防爆裂性，可應(yīng)用于建筑物外墻、隧道等；Passut(Passut，Johann.Manufacture of fire-resistant，flame-retardantinorganic spackling and coating composition for metallic and mineral surfaces.[P]DE 19725761)研制可用于金屬和混凝土表面的防火涂料，組成為膨潤土、硅酸鋁、硅灰石、硅酸鎂、玻璃微珠及一些多孔填料，粘結(jié)劑為水玻璃、波特蘭水泥、石膏、磷酸鹽類中的一種或幾種。
上述報道的隧道防火涂料的制造均是以水玻璃、水泥、白水泥、高鋁水泥、磷酸鹽類等無機物為粘結(jié)料；以珍珠巖，膨脹蛭石，微空硅酸鈣，硅澡土、粉煤灰玻璃微珠、海泡石粉、滑石粉等為填充骨料；以玻璃纖維、鋼纖維、聚丙稀纖維等為增強材料；以含結(jié)晶水的鋁、鎂、硼、鋅的氧化物等為阻燃劑；其組分主要由無機材料構(gòu)成，產(chǎn)品在強度、柔性、耐水性、耐酸蝕性和對高低溫變化的適應(yīng)性等方面均還存在不足。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種由無機材料和高分子材料復(fù)合、具有優(yōu)良耐水性、柔性和防火性能的隧道防火涂料及其制造工藝。
本發(fā)明所說的隧道防火涂料的組成與配比為(相對重量份數(shù))高標(biāo)號水泥25.0～27.0，三聚磷酸鋁6.2～7.5，水玻璃6.5～8.8，聚合物乳液5～10，膨脹珍珠巖7.5～12.5，粉煤灰玻璃微珠5.0～10.0，云母粉2.5～3.7，高嶺土3.7～8.7，硅酸鋁纖維3.7～6.2，氫氧化鋁18.0～25.0，氫氧化鎂16.7～25.0；所說的聚合物乳液為聚丙烯酸乳液或聚醋酸乙烯酯乳液或苯丙乳液，乳液的固含量為42％～52％。
本發(fā)明所說的隧道防火涂料的生產(chǎn)工藝如下A組分按配比將高標(biāo)號水泥、三聚磷酸鋁、水玻璃、膨脹珍珠巖、粉煤灰玻璃微珠、云母粉、高嶺土、硅酸鋁纖錐、氫氧化鋁、氫氧化鎂依次加入攪拌機中混合均勻，包裝。
B組分按配比將聚合物乳液獨立包裝。
使用時將A組分用少量水浸潤后，加入B組分充分?jǐn)嚢琛⒎稚⒓纯伞?br> 本發(fā)明在隧道防火涂料的制備過程中，采用高分子聚合物粘合劑改性硅酸鹽、磷酸鹽無機粘合劑，結(jié)合有機高分子和無機材料的優(yōu)點，讓兩種活性組分相互作用，再配合以耐高溫的硅酸鋁纖維增強，其具有以下優(yōu)點1)提高了防火涂層與隧道鋼筋混凝土內(nèi)壁的粘接性能；2)提高了防火涂層的抗張、抗彎曲強度；3)減少了防火涂料固化過程中體積收縮、龜裂等問題；4)柔性聚合物的存在，提高了隧道防火涂料對自然環(huán)境高低溫變化的耐受性，即減少了熱脹冷縮可能帶來的質(zhì)量問題；5)聚合物的存在降低了汽車排放的酸性尾氣對隧道內(nèi)壁的腐蝕。在固化過程中，聚合物乳液填充了水泥凝膠內(nèi)存在的細(xì)小空隙，形成了連續(xù)凝膠化結(jié)構(gòu)，抑制固化過程中水的迅速蒸發(fā)，保證水合作用完全(緩凝，有利于水泥熟化)；與此同時，聚合物乳液還有減水、防水等功能，進(jìn)而獲得了性能優(yōu)良的防火涂層。
所得防火涂層的各項質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)見表1。
表1 隧道防火涂料技術(shù)性能指標(biāo)和檢測結(jié)果
(4)具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例1將高標(biāo)號水泥25.0Kg，三聚磷酸鋁6.2Kg，水玻璃6.5Kg，膨脹珍珠巖7.5Kg，粉煤灰玻璃微珠5.0Kg，云母粉2.5Kg，高嶺土3.7Kg，硅酸鋁纖維3.7Kg，氫氧化鋁18.0Kg，氫氧化鎂16.7Kg依次加入攪拌機中混合均勻，加入少量水浸潤，再加入聚醋酸乙烯酯乳液5Kg，攪拌均勻。防火涂料的檢驗方法、檢驗項目同表1。耐火性能涂層厚度10mm，耐火極限150min；表干時間3.2h；粘結(jié)強度0.42Mpa；密度560Kg/m3；熱導(dǎo)率0.115W/(m·k)；其它性能指標(biāo)均合格。
實施例2將高標(biāo)號水泥26.0Kg，三聚磷酸鋁6.8kg，水玻璃6.5Kg，膨脹珍珠巖9.5Kg，粉煤灰玻璃微珠7.5Kg，云母粉2.8Kg，高嶺土4.5Kg，硅酸鋁纖維4.3Kg，氫氧化鋁19.6Kg，氫氧化鎂18.5Kg依次加入攪拌機中混合均勻，加入少量水浸潤，再加入丙烯酸酯聚合物乳液8.6Kg，攪拌均勻。防火涂料的檢驗方法、檢驗項目同表1。耐火性能涂層厚度10mm，耐火極限160min；表干時間3.0h；粘結(jié)強度0.48Mpa；密度500Kg/m3；熱導(dǎo)率0.114W/(m·k)；其它性能指標(biāo)均合格。
實施例3～5防火涂料的基本配方和制備方法同實施例2，僅改變聚合物乳液、硅酸鋁纖維、膨脹珍珠巖、粉煤灰玻璃微珠的用量，結(jié)果列于表2(重量份)。
表2 *備注1.涂層厚度均為10mm，其余的技術(shù)性能指標(biāo)均符合表1的有關(guān)規(guī)定。2.表2中(E1)、(E2)、(E3)分別指聚醋酸乙烯酯乳液、丙烯酸酯聚合物乳液、苯丙乳液。
實施例6(擴大試驗，按實施例2的配方)將高標(biāo)號水泥247.0Kg，三聚磷酸鋁64.6kg，水玻璃61.8Kg，膨脹珍珠巖90.3Kg，粉煤灰玻璃微珠71.3Kg，云母粉26.6Kg，高嶺土42.8Kg，硅酸鋁纖維40.9Kg，氫氧化鋁186.2Kg，氫氧化鎂175.8Kg依次加入攪拌機中混合均勻，加入少量水浸潤，再加入丙烯酸酯聚合物乳液81.7Kg，攪拌均勻。防火涂料的技術(shù)性能指標(biāo)見表1。
權(quán)利要求
1.隧道防火涂料，含無機硅酸鹽、磷酸鹽粘合劑，填充骨料，阻燃劑，其特征在于還含有高分子聚合物粘結(jié)劑和耐高溫增強纖維；所說的防火涂料的組成與配比為(相對重量份數(shù))高標(biāo)號水泥25.0～27.0，三聚磷酸鋁6.2～7.5，水玻璃6.5～8.8，聚合物乳液5～10，膨脹珍珠巖7.5～12.5，粉煤灰玻璃微珠5.0～10.0，云母粉2.5～3.7，高嶺土3.7～8.7，硅酸鋁纖維3.7～6.2，氫氧化鋁18.0～25.0，氫氧化鎂16.7～25.0；所說的高分子聚合物粘結(jié)劑為丙烯酸酯聚合物乳液或聚醋酸乙烯酯乳液或苯丙乳液；
2.如權(quán)利要求1所述的隧道防火涂料，其特征在于聚合物乳液的固含量為42％～52％。
3.隧道防火涂料的生產(chǎn)工藝，其特征在于其步驟如下A組分按配比將高標(biāo)號水泥、三聚磷酸鋁、水玻璃、膨脹珍珠巖、粉煤灰玻璃微珠、云母粉、高嶺土、硅酸鋁纖維、氫氧化鋁、氫氧化鎂依次加入攪拌機中混合均勻，包裝；B組分按配比將聚合物乳液獨立包裝；使用時將A組分用少量水浸潤后，加入B組分充分?jǐn)嚢?、分散即可?br> 全文摘要
涉及一種隧道防火涂料，其組成與配比為(相對重量份數(shù))；硅酸鹽、磷酸鹽粘結(jié)劑37.7～43.3，聚合物乳液5～10，骨料18.7～34.9，增強纖維3.7～6.2，阻燃劑34.7～50。采用高分子聚合物粘合劑改性硅酸鹽、磷酸鹽無機粘合劑，結(jié)合了有機高分子和無機材料的優(yōu)點，兩種活性組分相互作用，再配合以耐高溫的硅酸鋁纖維增強，提高了防火涂層與隧道鋼筋混凝土內(nèi)壁的粘接性能，提高了防火涂層的抗張、抗彎曲強度，防止了隧道防火涂料固化過程中體積收縮、龜裂等問題；同時，聚合物乳液還有減水、防水等功能，進(jìn)而獲得了性能優(yōu)良的防火涂層。
文檔編號C09D5/18GK1544556SQ20031011552
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者戴李宗, 黃曉平, 李陽, 莊勛港 申請人:廈門大學(xué), 廈門市大平工貿(mào)有限公司