一种地聚物热防护材料及其制备方法和喷射工艺技术

本发明专利技术公开了一种地聚物热防护材料，包括以下组分：偏高岭土100份、粉煤灰20‑35份、水玻璃136‑157份、丙三醇23‑40份、二氧化钛12‑20份、细砂465‑480份、氢氧化铝37‑45份、硼酸5‑10份，所述水玻璃的模数为1.0‑1.8。本发明专利技术还公开了一种地聚合物热防护材料的制备方法。本发明专利技术技术方案使用简单、施工快速连续、适用性强、实现材料的高效利用等特点，可广泛运用于消防防火工程以及某些特种工程中。所述的喷射工艺可以对既有钢结构或钢筋混凝土结构在高温环境下进行隔热，减少高温对于结构的不利影响。

A kind of thermal protective material for ground polymer and its preparation and injection process

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u5730\u805a\u7269\u70ed\u9632\u62a4\u6750\u6599\uff0c\u5305\u62ec\u4ee5\u4e0b\u7ec4\u5206\uff1a\u504f\u9ad8\u5cad\u571f100\u4efd\u3001\u7c89\u7164\u707020\u201135\u4efd\u3001\u6c34\u73bb\u7483136\u2011157\u4efd\u3001\u4e19\u4e09\u918723\u201140\u4efd\u3001\u4e8c\u6c27\u5316\u949b12\u201120\u4efd\u3001\u7ec6\u7802465\u2011480\u4efd\u3001\u6c22\u6c27\u5316\u94dd37\u201145\u4efd\u3001\u787c\u91785\u201110\u4efd\uff0c\u6240\u8ff0\u6c34\u73bb\u7483\u7684\u6a21\u6570\u4e3a1.0\u20111.8\u3002 The invention also discloses a preparation method for the heat protection material of the geo polymer. The technical proposal of the invention is simple in use, fast and continuous in construction, high in applicability, and efficient in material utilization. It can be widely applied to fire protection and fire protection engineering as well as some special projects. The spraying process can heat the existing steel structure or reinforced concrete structure under the high temperature environment to reduce the adverse effect of high temperature on the structure.

【技术实现步骤摘要】
一种地聚物热防护材料及其制备方法和喷射工艺
本专利技术属于防护用建筑材料
，尤其是涉及一种地聚物热防护材料及其制备方法和喷射工艺。
技术介绍
建筑结构在火灾中毁坏可能造成难以估计的生命伤害和财产损失，在高温下结构承载力的丧失是造成结构火损的主要原因。利用热防护材料对主要承重结构进行封闭保护能够有效的提高建筑结构的耐高温、耐火损能力，提高建筑的安全性。地聚物材料是一种新型的无机胶凝材料，其由AlO4和SiO4四面体单体聚合形成，该材料具有优良的机械性能、耐酸碱能力，更重要的是其具有极强的耐高温能力和较低的导热系数，因此在建筑结构的热防护和火灾保护领域具有广泛的应用价值。在中国专利技术文献CN105541203A中公开了一种地聚物基保温砂浆干粉，该干粉由铝硅酸盐类物质、硅酸钠、氢氧化钠、轻骨料、可再分散性乳胶粉、木质纤维素、聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素醚所组成。在中国专利技术文献CN106518155A中公开了一种地聚物基防水防火保温材料，该砂浆由硅铝质材料、碱激发剂、改性轻骨料、聚合物乳液、增韧组分、外加剂组成。现有的地聚物基热防护材料砂浆存在以下缺陷：(1)除地聚物外，还添加大量有机聚合物作为胶凝材料，在高温下材料会发生显著劣化；(2)采用普通涂抹施工工艺，施工速度慢，不利于大面积施工；(3)材料粘度大、缺乏流动性，同时流变性变化较快，可工作时间短，不适用于喷射施工工艺。综上所述，现有专利无法满足大型建筑结构如桥梁、隧道的防火保护需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种以无机物为主要成分且能用于喷射的地聚物热防护材料及其制备方法和相应的喷射工艺。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种地聚物热防护材料，包括以下组分：偏高岭土100份、粉煤灰20-35份、水玻璃136-157份、丙三醇23-40份、二氧化钛12-20份、细砂465-480份、氢氧化铝37-45份、硼酸5-10份，所述水玻璃的模数为1.0-1.8。进一步的，所述偏高岭土于800-900℃煅烧形成，颗粒尺寸为0.1-10μm。煅烧温度一定程度上影响偏高岭土的活性，因此煅烧温度不宜超过1000℃且不低于500℃。颗粒尺寸能够同时影响反应活性和浆体流变性，因此不宜过粗或过细。进一步的，所述粉煤灰为市售F类一级粉煤灰，颗粒尺寸为1-30μm。采用F类粉煤灰是因为F类粉煤灰比C类粉煤灰水化热低且钙含量更低，而钙的含量越少对材料的热防护性能越有利，所用粉煤灰主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等。进一步的，所述氢氧化铝为粉末状，目数为300-1000目；所述水玻璃为市售钠或钾水玻璃，硅模数为1.0-2.2，有效固体含量为30-50％。加入少量的氢氧化铝作为阻燃剂，使得热防护材料能够更好的隔绝外来热源与火源，达到更好的防火效果。作为优选，所述二氧化钛为粉末状，细度为300-500目。加入少量的二氧化钛有助于提高地聚物胶凝材料的热稳定性，使得热防护材料能够更好的隔绝外来热源与火源。作为优选，所述丙三醇为分析纯，有效成分含量大于95％。通过加入丙三醇，能够降低地聚物浆体的表面张力，有利于粉剂在基体中的分散，同时降低体系的粘度，避免在喷射过程中出现堵塞。作为优选，所述细砂颗粒尺寸为75-150μm。选用粒度较小的细砂增加了骨料与地聚物浆体之间的接触面积，升温时的体积变化较小，有利于材料的整体热稳定性。作为优选，所述硼酸为白色粉末状晶体，粉末细度为100-300目。硼酸加入可参与地聚反应，对材料的凝结硬化时间起调节作用。加入硼酸后可以将原材料凝结时间延长20分钟至40分钟，更加有利于喷射的施工。除此之外，硼酸可以改善胶凝材料的粘结性能，从而省去了添加有机聚合物作为补充胶黏剂带来的不利影响。本专利技术还公开了一种地聚合物热防护材料的制备方法，包括以下步骤：1)碱激发剂溶液的制备，取水、水玻璃与氢氧化钠充分混合；2)将丙三醇加入步骤1)中得到的碱激发剂溶液中充分搅拌；3)将偏高岭土和粉煤灰搅拌的同时加入步骤2)中得到的溶液，在1-2分钟内搅拌均匀；4)在步骤3)得到的溶液中加入二氧化钛、氢氧化铝粉末、细砂搅拌，并根据使用情况以及地聚物偏高岭土砂浆的凝结硬化程度加入适量的硼酸。上述地聚合物热防护材料在5-10min的时间内搅拌完成，之后即可用于喷射施工。本专利技术还公开了一种地聚合物热防护材料的喷射工艺，包括以下步骤：1)使用水枪对喷射面进行冲刷，洗去表面杂质，使得喷射材料与所喷射表面有可靠的粘接力；2)利用上述制备方法提供用于喷射的地聚物热防护材料新鲜拌合物。喷射工艺为湿法喷射，喷射过程中为了保证材料的均匀分布，避免材料在喷嘴处阻塞拌合物从而影响连续喷射、控制顶嘴和侧喷的回弹率的基础上同时兼顾施工速度，其关键技术指标及其参数如下：所述地聚合物热防护材料与空气的混合体积比为1/100-1/1000；所述喷射机在喷嘴处施加的空气压力为0.1-0.5Mpa。进一步的，所述喷出速率为200-800L/min。进一步的，所述喷嘴距离喷射面50-200mm。进一步的，于所需的喷射厚度大于20mm时，进行分层喷射，每层喷射厚度为15-20mm；于侧面喷射时，当所需的喷射厚度大于50mm时，进行分层喷射，每层喷射材料的厚度为30-50mm。进一步的，每层喷射的时间间隔为30-60min。由于地聚物砂浆的粘聚性明显高于水泥砂浆，因此除了在配比上调整以满足较高流动性要求外，在喷射工艺上也做了相应的改进。对于喷嘴处空气压力相较于水泥砂浆的喷射有了适当的增大，对于喷嘴与喷射面的要求也根据实验情况进行了改进。本专利技术的有益效果是：(1)采用了偏高岭土与粉煤灰同时掺入的配比，既弥补了偏高岭土热防护性能劣于粉煤灰的状况，也弥补了粉煤灰在化学成分与强度的稳定性不如偏高岭土稳定的情况；(2)地聚物热防护材料具有流变性好，硬化时间适中(约1h凝结硬化)，硬化后强度高(平均强度约为70MPa)且粘结性能好的特点，较于普通混凝土喷射材料更利于喷射施工；(3)已有专利中地聚物热防护材料的施工工艺为涂覆，其材料难以达到喷射施工的要求。本专利技术所提出的配比完全能够适用于喷射的条件，大大提高了施工效率。采用本专利技术技术方案可以制备具有良好流变学和耐高温性能的能用于喷射施工的偏高岭土基地聚物砂浆材料。对钢筋混凝土结构来讲，本喷涂材料可以形成混凝土保护层，保护内部钢筋不被外部环境腐蚀。本专利技术具有技术方案使用简单、施工快速连续、适用性强、实现材料的高效利用等特点，可广泛运用于消防防火工程以及某些特种工程中。所述的喷射工艺可以对既有钢结构或钢筋混凝土结构在高温环境下进行隔热，减少高温对于结构的不利影响。附图说明图1为本专利技术的喷射工艺中喷射机的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好的理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。实施例1一种地聚物热防护材料组成成分包括：偏高岭土、水玻璃、水、氢氧化钠、二氧化钛、丙三醇、细砂、氢氧化铝、硼酸。拌合物的组分质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地聚物热防护材料，其特征在于包括以下组分：偏高岭土100份、粉煤灰20‑35份、水玻璃136‑157份、丙三醇23‑40份、二氧化钛12‑20份、细砂465‑480份、氢氧化铝37‑45份、硼酸5‑10份，所述水玻璃的模数为1.0‑1.8。

【技术特征摘要】
1.一种地聚物热防护材料，其特征在于包括以下组分：偏高岭土100份、粉煤灰20-35份、水玻璃136-157份、丙三醇23-40份、二氧化钛12-20份、细砂465-480份、氢氧化铝37-45份、硼酸5-10份，所述水玻璃的模数为1.0-1.8。2.根据权利要求1所述的地聚物热防护材料，其特征在于：所述偏高岭土于800-900℃煅烧形成，颗粒尺寸为0.1-10μm。3.根据权利要求1所述的地聚物热防护材料，其特征在于：所述粉煤灰为市售F类一级粉煤灰，颗粒尺寸为1-30μm。4.根据权利要求1所述的地聚物热防护材料，其特征在于：所述氢氧化铝为粉末状，目数为300-1000目；所述水玻璃为市售钠或钾水玻璃，硅模数为1.0-2.2，有效固体含量为30-50％。5.一种地聚合物热防护材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)碱激发剂溶液的制备，取水、水玻璃与氢氧化钠按比例充分混合；2)将丙三醇加入步骤1)中得到的碱激发剂溶液中充分搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫东明，陈士堃，敖禹，刘毅，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33