一種中性鈉鹽堿礦渣隧道防火涂料及其制備和使用方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于隧道防火材料技術領域，具體涉及一種中性鈉鹽堿礦渣隧道防火涂料 及其制備和使用方法。
【背景技術】
[0002] 隨著隧道建設的蓬勃發(fā)展，隧道火災問題也日益凸顯。隧道在發(fā)生火災時溫度高 達1000°C以上，鋼筋混凝土結構在這種高溫環(huán)境下會失去其基本性能，從而造成巨大的生 命財產損失，隧道防火涂料因此得到研發(fā)，并在工程界廣泛應用。
[0003] 堿礦渣水泥具有以下優(yōu)點： 良好的耐火性能。高溫條件下，普通硅酸鹽水泥由于水化產生的鈣礬石在110°c、氫氧 化鈣晶體在400~500°c發(fā)生分解，過大的水汽壓力會造成水泥石性能的劣化，而堿礦渣水泥 混凝土中不存在氫氧化鈣和鈣礬石晶體，因而不會發(fā)生類似于普通硅酸鹽水泥混凝土由于 鈣礬石以及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 達到300°C時就開始發(fā)生爆裂破壞。而堿礦渣水泥混凝土在溫度達到1000°C時還能夠表現(xiàn) 出良好的穩(wěn)定性。
[0004] 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，在試件經過200 多次的凍融循環(huán)后表面未出現(xiàn)起砂或疏松現(xiàn)象。這是因為堿礦渣混凝土中的毛細孔隙中存 在強電解質的溶液，降低了水的冰點，促成了水的逐漸凍結，而不是像普通硅酸鹽水泥混凝 土的毛細孔在冰點和_20°C間突然凍結。堿礦渣水泥混凝土冷凍至_30°C時，無殘余變形產 生；至-40°C時，產生的殘余變形為0. 01 mm/m;至_50°C時，為0. 15 mm/m。由此可見堿礦澄 水泥混凝土中孔結構凍結損傷的溫度在低于_50°C。
[0005] 良好的抗?jié)B性能。堿礦渣水泥制成的混凝土結構致密，孔隙率低且有害孔少，具有 很好的抗?jié)B性能。
[0006] 上述堿礦渣水泥的優(yōu)點均為隧道防火涂料所要求的重要性能。與氫氧化鈉、硅酸 鈉等作為激發(fā)劑的堿礦渣水泥相比，中性鈉鹽堿礦渣水泥成本較低。
[0007] 因此，將中性鈉鹽堿礦渣水泥應用于隧道防火涂料具有以下優(yōu)勢： 技術方面：提高涂料耐火性能、抗凍融循環(huán)性能。
[0008] 經濟方面：因為堿礦渣水泥本身具有較好的防火性能，所以可以剔除聚磷酸鈉、三 聚氰胺、季戊四醇等傳統(tǒng)隧道防火涂料中的組分，降低成本。
[0009] 環(huán)境方面：普通硅酸鹽水泥生產過程中，由水泥生料和燃料中的碳酸鈣分解產生 的二氧化碳、水泥生料和燃料中的含硫成分燃燒過程中產生的二氧化硫以及生產過程中產 生的粉塵等會對環(huán)境造成污染。采用堿礦渣水泥可以一定程度上解決這個問題。
[0010] 目前，我國將堿激發(fā)水泥應用于隧道防火涂料的專利，只有涉及堿激發(fā)地質聚合 物的方法。如專利CN103232197A，該防火涂料由地質聚合物、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、水鎂石 纖維、海泡石、羥甲基纖維素、脂肪醇磺酸鹽引氣劑組成，其中地質聚合物由硅灰、高嶺土、 鈣基膨潤土、氧化鈣、碳酸鈉、氯化鈉、硫酸鈉、低鈣粉煤灰組成。該涂料具有成本低、粘結強 度高、耐火性能優(yōu)良等特點。但該涂料中的地質聚合物成分較多，且制備方法較為復雜。而 將中性鈉鹽堿礦渣水泥作為粘結材料的隧道防火涂料的專利還未查到。
[0011] 本發(fā)明采用的中性鈉鹽堿礦渣隧道防火涂料與傳統(tǒng)隧道防火涂料相比，具有粘結 性強、耐火性好、抗凍融循環(huán)性能優(yōu)越、成本低、CO2排放少，能消耗工業(yè)廢料等優(yōu)點。在隧道 防火材料技術領域中具有廣闊的應用前景。

【發(fā)明內容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種中性鈉鹽堿礦渣隧道防火涂料及其制備和使用方法， 該隧道防火涂料具有粘結性強、耐火性好、抗凍融循環(huán)性能優(yōu)越、成本低以及在生產過程中 無有毒和刺激性氣體產生等特點。
[0013] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案： 一種中性鈉鹽堿礦渣隧道防火涂料是由粘結材料、保溫隔熱材料和助劑組成。
[0014] 所述的粘結材料由中性鈉鹽堿礦渣水泥、可再分散乳膠粉和聚乙烯醇組成。
[0015] 所述的保溫隔熱材料由膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、海泡石和空心漂珠組成。
[0016] 所述的助劑由氫氧化鎂和氫氧化鋁組成。
[0017] 按重量百分數計，中性鈉鹽堿礦渣水泥40~50%、可再分散乳膠粉1%~4%、聚乙 烯醇1%~3%、膨脹蛭石13%~16%、膨脹珍珠巖10~13%、海泡石5%~8%、空心漂珠1%~ 3%、氫氧化鎂2%~5%、氫氧化錯7%~10%，各組分的重量百分數之和為100%。
[0018] 所述的中性鈉鹽堿礦渣水泥的組分按重量百分數計，礦渣75~85%、硫酸鈉5%~ 10%、普通硅酸鹽水泥10%~15%。
[0019] 制備方法：先將除硫酸鈉以外的干料混合均勻，再將硫酸鈉溶于重量為干料總重 70~90%的水中，形成硫酸鈉溶液，最后將硫酸鈉溶液倒入干料中攪拌均勻。
[0020] 使用方法：基層清理、噴水濕潤、施工在隧道內側表面、養(yǎng)護。
[0021] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果： (1)具有較強的粘結性，與基層粘結牢固，在風荷載以及車輛震動時不易脫落。
[0022] (2)具有較好的耐火性能，在火災情況下能夠更好的保護隧道結構，防止結構在高 溫下坍塌。
[0023] (3)具有較好的抗凍融循環(huán)性能，抗凍性能良好，能夠很好的適應低溫環(huán)境。
[0024] (4)具有綠色環(huán)保的特點，減少因普通水泥生產過程中由水泥生料和燃料中的碳 酸鈣分解產生的二氧化碳、水泥生料和燃料中的含硫成分燃燒過程中產生的二氧化硫以及 生產過程中產生的粉塵等對環(huán)境造成的污染。同時，由于采用了堿礦渣水泥，有利于工業(yè)廢 料(礦渣）的消耗。
[0025] (5)成本較低，減少一些價格相對較高的防火組分(聚磷酸鈉、三聚氰胺、季戊四醇 等）的用量。另一方面，采用工業(yè)廢料礦渣，且中性鈉鹽成本也低于其他激發(fā)劑(如氫氧化 鈉、硅酸鈉等)。
【具體實施方式】
[0026] 一種中性鈉鹽堿礦渣隧道防火涂料是由粘結材料、保溫隔熱材料和助劑組成。
[0027] 所述的粘結材料由中性鈉鹽堿礦渣水泥、可再分散乳膠粉和聚乙烯醇組成。
[0028] 所述的保溫隔熱材料由膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、海泡石和空心漂珠組成。
[0029] 所述的助劑由氫氧化鎂和氫氧化鋁組成。
[0030] 按重量百分數計，中性鈉鹽堿礦渣水泥40~50%、可再分散乳膠粉1%~4%、聚乙 烯醇1%~3%、膨脹蛭石13%~16%、膨脹珍珠巖10~13%、海泡石5%~8%、空心漂珠1%~ 3%、氫氧化鎂2%~5%、氫氧化錯7%~10%，各組分的重量百分數之和為100%。
[0031] 所述的中性鈉鹽堿礦渣水泥的組分按重量百分數計，礦渣75~85%、硫酸鈉5%~ 10%、普通硅酸鹽水泥10%~15%。
[0032] 制備方法：先將除硫酸鈉以外的干料混合均勻，再將硫酸鈉溶于重量為干料總重 70~90%的水中，形成硫酸鈉溶液，最后將硫酸鈉溶液倒入干料中攪拌均勻。
[0033] 使用方法：基層清理、噴水濕潤、施工在隧道內側表面、養(yǎng)護。
[0034] 為了使本發(fā)明所述的內容更加便于理解，下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明所述的 技術方案做進一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0035] 實施例1 一種中性鈉鹽堿礦渣隧道防火涂料由粘結材料、保溫隔熱材料和助劑組成。
[0036] 所述的粘結材料，按照重量百分數計，中性鈉鹽堿礦渣水泥48%、可再分散乳膠粉 (購自于英國康凱爾公司，型號：Con Care LA4500) 3%、聚乙稀醇(購自于福州四方化工有限 公司，型號：1788-125,細度為160目）2%。
[0037] 所述的保溫隔熱材料，按照重量百分數計，膨脹蛭石(購自于福州友程耐火材料有 限公司，粒徑小于2mm，容重：530kg/m3) 15%、膨脹珍珠巖(購自于福州友程耐火材料有限公 司，平均粒徑為3_，容重：83kg/m3) 12%、海泡石(購自于南陽市臥龍區(qū)磊寶海泡石加工有限 公司，容重：652kg/m3,耐火度1700°C)7%、空心漂珠(購自于河南信陽天梯礦業(yè)開發(fā)總公司， 粒徑小于0. 9mm，容重為338kg/m3,常溫導熱系數為0. 035WAm · K)，耐火度1360°C ) 3%。
[0038] 所述的助劑，按照重量百分數計，氫氧化鎂(購自于北京康普匯維科技有限公司， 純度為99%) 3%、氫氧化鋁(購自于北京康普匯維科技有限公司，純度為99%) 7%。
[0039] 所述的中性鈉鹽堿礦渣水泥，按照重量百分數計，礦渣(購自于福州泰寧混凝土 廠，各組分含量詳表1 ):80% ;無水硫酸鈉(購自于上海埃彼化學試劑有限公司，純度為99%): 8% ;普通硅酸鹽水泥(購自于福建煉石水泥有限公司，型號為P. 0 42. 5) : 12%。
[0040] 表1礦渣各組分含量（%)
注：樣品在105°C下干燥2小時后進行檢測，燒失溫度為950°C。
[0041] 所述的中性鈉鹽堿礦渣隧道防火涂料的