一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。本发明专利技术的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，由以下原材料按照重量百分比配制而成：复合胶凝材料65～85％，轻质细集料10～30％，碳纤维0.6～2.8％，秸秆纤维0.2～1.5％，高分子聚合物0.4～2.5％，有机硅烷偶联剂0.8～2.4％，高性能复配减水剂0.1～0.5％。采用本发明专利技术的技术方案可以有效提高砂浆的防火能力，从而降低钢结构建筑发生火灾的风险，同时该砂浆材料施工使用简便，与钢结构建筑的结合牢固。

【技术实现步骤摘要】
一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆及其制备方法和应用
本专利技术属于建筑材料
，更具体地说，涉及一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基轻质防火砂浆及其制备方法和应用。
技术介绍
钢结构建筑在国外(尤其是欧美、日本等国)已有上百年的历史，且占其国内总建筑量的50％以上，而在中国国内，钢结构建筑至今尚未形成规模。然而随着中国国内钢产量的过剩，以及钢材具有的强度高、延性好等优点决定了钢结构建筑具备自重轻、抗震性能好、承载能力大的特性，同时钢结构具有可场内加工，施工周期短，材料又是可回收利用等诸多优势。在国家政策的引导作用下，国内建筑业未来发展方向将会偏重于绿色、可持续发展方向。由于装配式钢结构建筑能够有效减少室外作业造成的大气、环境污染，具有节材、节地、绿色可持续等优势，因此受到了国内建筑行业的关注。虽然钢结构存在诸多优点，但钢结构建筑同时也存在耐火极限较低，保温隔热性能差，容易腐蚀等不足。钢结构建筑物一旦发生火灾，其火势并不能在短时间内扑灭，由于钢结构的耐火极限低，如果不采取防火保护措施，将使建筑物迅速达到耐火极限，从而失去承载力，易造成较大的经济损失和严重的人员伤亡。目前，现有技术中主要是通过使用防火涂料、在钢结构构件四周浇筑混凝土或砌筑耐火砖、采用耐火轻质板材进行包覆等技术来提高钢结构建筑的防火性能。虽然防火涂料施工简便、重量轻、耐火时间长，且不受钢构件几何形状限制，具有较好的经济性和实用性，但遇火时会有有毒有害气体产生，涂料使用寿命低于钢结构设计年限，大部分不符合环保要求。在钢结构构件四周浇筑混凝土或砌筑耐火砖的方法比较可靠，但较适合于钢柱的保护，对于梁等其他构件，施工较麻烦且自重大，对于初期升温很快的火灾也不太适用，在高温作用下容易发生崩裂现象。采用硅酸钙板、珍珠岩板、石棉水泥板、石膏板等耐火轻质板材进行包覆，具有施工方便、成本低、干法施工和耐久、施工质量易控制等优点。但珍珠岩板容重小，使用最高温度只有650℃～850℃，很难达到钢结构耐火保护的目的；同时防火板材同样存在寿命短的缺陷，这种方法对节点处理的要求较高。在以上现状的基础上，目前已有研究者研究通过采用防火保温砂浆来提高钢结构建筑的防火性能。如，中国专利申请号为201510591678.6的申请案公开了一种防火保温干粉砂浆及其制备方法，该申请案的防火保温干粉砂浆由复合胶凝材料、轻骨料、掺合料、化学添加剂以及有机聚合物添加剂组成，其中，复合胶凝材料包括水泥和副产石膏，轻骨料为硅酸铝玻化微珠，掺合料包括高铝粉煤灰、膨胀蛭石以及高炉矿渣，化学添加剂包括硅酸镁铝、改性海藻胶粉、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯-丙烯酸聚合物胶粉以及2-萘磺酸钠甲醛聚合物，有机聚合物添加剂为羟丙基甲基纤维素。又如，中国专利申请号为200910112079.6的申请案公开了一种无机保温干粉砂浆，其重量百分比为：无机胶凝材料30-95％，轻质骨料5-70％，添加剂0-10％；而无机胶凝材料包括脱硫石膏与水泥，二者之间的重量比：脱硫石膏75％-90％，水泥10％-25％；轻质骨料为憎水型膨胀珍珠岩或玻化微珠或二者的混合体，而添加剂包括复合缓凝剂、保水剂、增稠剂、胶粘剂、增强剂。上述两该申请案在一定程度上均能够提高砂浆材料的防火保温性能，但其防火能力及机械强度仍有待进一步提高。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有钢结构建筑的防火性能相对较差的不足，提供了一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基轻质防火砂浆及其制备方法和应用。采用本专利技术的技术方案可以有效提高砂浆的防火能力，从而降低钢结构建筑发生火灾的风险，同时该砂浆材料施工使用简便，与钢结构建筑的结合牢固。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：其一，本专利技术的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，由以下原材料按照重量百分比配制而成：更进一步的，所述复合胶凝材料由改性磷石膏、改性耐火水泥和蓝晶石矿物微粉组成，且三者的质量比为6:4:5～10:4:7。更进一步的，所述改性磷石膏是采用质量分数3～5％的30～45℃的草酸水溶液溶解磷石膏，经搅拌后置于超声设备中超声25～35min，然后经过滤、水洗后置于30～40℃下烘干而成的；所述改性耐火水泥，是将纳米碳化硅和耐火水泥进行搅拌和超声波分散处理得到的，其中耐火水泥为低钙铝酸盐耐火水泥或钙镁铝酸盐水泥，且纳米碳化硅和耐火水泥的质量比为1:17～20；所述蓝晶石矿物微粉中蓝晶石的质量占比为40～55％。更进一步的，所述轻质细集料由矿渣微粉陶砂、中空玻化微珠和蛭石粉组成，三者的质量比为1:1:1～2:4:1。更进一步的，所述矿渣微粉陶砂的制备工艺为：先将矿渣进行破碎，其粒度控制在≤7mm，然后加入低品位镁渣粉(镁含量小于45％)进行配料计量，通过带烘干的球磨机粉磨，再制成3mm以下粒径的料球，然后通过变径回转窑于980℃～1100℃下烧胀处理2～3小时后冷却4～6小时，最后通过多级振动筛筛选出粒径在5㎜以下的矿渣微粉陶砂，优选粒径为2～4.5mm；所述中空玻化微珠的粒径为0.5～2mm，密度为100～300kg/m3，所述蛭石粉的粒径为0.2～0.5mm。更进一步的，所述有机硅烷偶联剂采用乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷粉体，所述高性能复配减水剂是由聚羧酸酯类高性能减水剂和脂肪醇磺酸盐高效减水剂复配而成的，其复配质量比例为1:3～1:5，所述高分子聚合物为可再分散胶粉、甲基纤维素(CMC)、羧丙基甲基纤维素(HPMC)和聚乙二醇(PEG)中的一种或一种以上的复合。更进一步的，所述碳纤维的强度为1.5～2.5GPa，模量为220～250GPa，长度为2～5mm；所述秸秆纤维是通过将稻草秸秆、小麦秸秆或玉米秸秆粉碎后采用20～25℃的碳酸钠溶液碱化预处理2～3小时，然后于30～40℃下超声清洗过滤0.5～1小时后采用20～25℃柠檬酸中和处理0.5～1小时，最后于90～120℃下烘干加工后制成的，该秸秆纤维的长度为0.5～3mm，密度为300～550kg/m3。其二，本专利技术的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆的制备方法，包括以下步骤：步骤一、复合胶凝材料和轻质细集料的制备：先将复合胶凝材料按质量配比复合搅拌4～7分钟装袋待用，再将轻质细集料按质量配比混合搅拌7～9分钟装袋待用；步骤二、将制备好的复合胶凝材料置于搅拌设备内搅拌2～3分钟，然后按质量配比向其中加入轻质细集料继续搅拌4～6分钟，之后再投入高分子聚合物搅拌3～5分钟；步骤三、继续向搅拌设备中投入有机硅烷偶联剂和高性能复配减水剂，搅拌8～10分钟；最后投入碳纤维和秸秆纤维，继续搅拌4～6分钟，即得到秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基轻质防火砂浆干粉料。其三，本专利技术的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆的应用，将所述防火砂浆直接应用于钢结构建筑。更进一步的，具体的，将防火砂浆干粉料投入自动搅拌喷涂一体化设备中，搅拌4-5分钟，再加适量水搅拌后进行喷涂施工即可，其中加水量与干粉料的重量比为1:1～3，优选为1:1.6；加水搅拌至稠度为85～102，优选稠度为96。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，通过对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，其特征在于，由以下原材料按照重量百分比配制而成：

【技术特征摘要】
1.一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，其特征在于，由以下原材料按照重量百分比配制而成：2.根据权利要求1所述的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，其特征在于：所述复合胶凝材料由改性磷石膏、改性耐火水泥和蓝晶石矿物微粉组成，且三者的质量比为6:4:5～10:4:7。3.根据权利要求2所述的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，其特征在于：所述改性磷石膏是采用质量分数3～5％的30～45℃的草酸水溶液溶解磷石膏，经搅拌后置于超声设备中超声25～35min，然后经过滤、水洗后置于30～40℃下烘干而成的；所述改性耐火水泥，是将纳米碳化硅和耐火水泥进行搅拌和超声波分散处理得到的，其中耐火水泥为低钙铝酸盐耐火水泥或钙镁铝酸盐水泥，且纳米碳化硅和耐火水泥的质量比为1:17～20；所述蓝晶石矿物微粉中蓝晶石的质量占比为40～55％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，其特征在于：所述轻质细集料由矿渣微粉陶砂、中空玻化微珠和蛭石粉组成，三者的质量比为1:1:1～2:4:1。5.根据权利要求4所述的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，其特征在于，所述矿渣微粉陶砂的制备工艺为：先将矿渣进行破碎，其粒度控制在≤7mm，然后加入低品位镁渣粉进行配料计量，通过带烘干的球磨机粉磨，再制成3mm以下粒径的料球，然后通过变径回转窑于980℃～1100℃下烧胀处理2～3小时后冷却4～6小时，最后筛选出粒径在5㎜以下的矿渣微粉陶砂，优选粒径为2～4.5mm；所述中空玻化微珠的粒径为0.5～2mm，密度为100～300kg/m3，所述蛭石粉的粒径为0.2～0.5mm。6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆，其特征在于：所述有机硅烷偶联剂采用乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷粉体，所述高性能复配减水剂是由聚羧酸酯类高性能减水剂和脂肪醇磺酸盐高效减水剂复配而成...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱元弟，金仁才，雷团结，王孝平，王慧，李亚辉，黄维军，
申请(专利权)人：马鞍山十七冶工程科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34