一种石膏基非膨胀型钢结构防火涂料制造技术

本发明专利技术具体涉及一种石膏基非膨胀型钢结构防火涂料。防火涂料是一种简便有效的钢结构防火手段，通过向胶凝材料中添加轻质、高燃点填充材料实现防火阻燃效果。本发明专利技术发现，目前石膏基防火材料中，大量添加聚苯颗粒作为填充材料，然而，上述材料在高温条件下易燃，并且释放大量有害气体。针对上述研究现状，本发明专利技术提供了一种优化的石膏基防火涂料，由石膏390

【技术实现步骤摘要】
一种石膏基非膨胀型钢结构防火涂料


[0001]本专利技术属于钢结构阻燃材料
，具体涉及一种组合物，所述组合在制备防火涂料中的应用以及一种石膏基非膨胀型钢结构防火涂料。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]钢结构自重轻、强度高、抗震性能好，便于工业化生产，施工速度快，是建筑中应用的主要结构形式之一。但是其不足之处就是耐火性能差，在高温条件下存在强度降低和蠕变现象。
[0004]对建筑用钢而言，在260℃以下强度不变，260℃～280℃开始下降；达到400℃时，屈服现象消失，强度明显降低；达到450℃～500℃时，钢材内部再结晶使强度快速下降；随着温度的进一步升高，钢结构的承载力将会丧失。蠕变在较低温度时也会发生，但温度越高蠕变越明显。近年来，未采取有效防火保护措施的钢结构建筑在火灾中，15min～20min就出现大面积垮塌，因此，为了防止和减少建筑钢结构的火灾危害，保护使用人员和消防救援人员的人身安全及财产安全，必须对钢结构进行科学的防火保护措施。由于防火涂料施工简便，且不受钢构件几何形状限制，具有较好的经济性和适应性被广泛采用。其中非膨胀(厚涂)型钢结构防火涂料安全可靠、绿色环保更是被科研单位、监管部门、市场主体大力推崇的防火涂料。
[0005]目前国内最常用的一种非膨胀型钢结构防火涂料是以水泥为胶凝材料，添加膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、矿物纤维配制而成的防火涂料。此种涂料的优点是抗压强度高，缺点是同钢结构的粘接强度低，干密度重，黏附在钢结构表面会显著增加钢结构的重量，增加施工安全隐患。并且水泥在水化过程中的收缩属性造成的空鼓、开裂、脱落现象严重。为解决粘接强度施工时需用建筑乳液或乳胶拉毛，用粘钉、挂网来减少涂料的空鼓开裂，浪费了大量时间、增加了造价成本。另外，水泥基阻燃材料的施工和养护都必须在0℃以上进行，无法在冬季施工，该特性会明显的造成工期延迟。此种非膨胀型钢结构防火涂料配方设计、施工工艺已经严重不能满足大截面、大跨度、涂层厚的市场需求。另一种是以半水石膏为胶凝材料，大量添加聚苯乙烯(聚苯颗粒)、有机助剂等组成的一种涂料，此防火涂料优点是干密度轻，但致命的缺点是由于涂料成分中含有大量聚苯乙烯(聚苯颗粒)，该材料在火灾燃烧过程中释放大量二氧化碳、一氧化碳及含氮气体等，该类型的气体在火灾环境中会导致人中毒、失去行动能力甚至死亡。另外，聚苯乙烯泡沫在加热过程中也会产生刺鼻的气味和烟雾，而将聚苯乙烯长期置于高温环境中则会缓慢释放甲醛、游离苯等有害气体。并且聚苯乙烯(聚苯颗粒)抗压强度松软，很容易受到外力损坏，将聚苯乙烯(聚苯颗粒)作为一种防火涂料的材料应用于建筑工程将留下明显的安全隐患。

技术实现思路

[0006]针对上述研究背景，本专利技术目的在于提供一种安全可靠、绿色环保、配方合理、应用简便并且造价适宜的防火涂料。基于该技术目的，本专利技术选择提供一种石膏基的钢结构防火涂料，石膏基防火材料产品干密度在355
‑
375kg/m3范围内，是传统水泥基防火涂料的65
‑
70％，对减轻钢结构的荷载有重要意义，同时抗压强度超过国家标准要求的2
‑
2.5倍。
[0007]基于上述技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术第一方面，提供一种组合物，所述组合物中包括石膏、轻质填充材料、增强纤维及缓凝剂，各原料及重量份数如下：石膏390
‑
450份、轻质填充材料85
‑
135份、增强纤维20
‑
35份及缓凝剂3
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5份。
[0009]经本专利技术研究证实，上述原料组合之后得到的涂料首先具有良好的施工性能，加水搅拌之后能够形成均匀稠厚的流体状态、无粘结，可均匀的涂覆于钢结构的表面。干燥速度快，并且干燥后的涂料平滑无开裂现象，具有良好的粘结强度、抗压强度，满足建筑防火的要求。
[0010]另外，上述原料组合中的各成分在高温燃烧后不会产生有害气体，密度较小，作为钢结构的防火涂料不会显著增加钢结构主体的重量负担，并且极端环境的耐受性好，使用寿命长。
[0011]本专利技术优选的技术方案中，所述石膏为半水石膏。作为胶凝材料，石膏中的结合水一方面能够增加涂料的胶凝效果。另外，在火灾时发生时，结合水还能够有效的降低钢结构的表面温度，延缓火势对钢结构的影响。
[0012]另外，针对聚苯颗粒存在安全隐患的技术问题，本专利技术中轻质填充材料采用漂珠及玻化微珠混合，不仅克服了聚苯乙烯的安全隐患，相比膨胀珍珠岩等还具有更好的施工性能。
[0013]玻化微珠是由于表面玻化形成一定的颗粒强度，理化性能十分稳定，耐老化耐候性强，具有优异的绝热、防火、吸音性能，适合诸多领域中作轻质填充骨料和绝热、防火、吸音、保温材料。漂珠则是一种粉煤灰，通过炉膛中心高温煅烧使其形成壁薄体轻的空心玻璃球状，其本质是一种煤工业生产过程中的废料。本专利技术采用玻化微珠及漂珠混合作为轻质填充材料，借助其球状结构能够起到滚珠轴承作用，增加涂料的粘结强度。采用玻化微珠及漂珠混合作为轻质骨料，可提高砂浆的和易流动性和自抗强度，减少材料收缩率，并且降低综合生产成本。
[0014]在本专利技术进一步的研究过程中，还针对所述玻化微珠的加工方式进行了进一步的研究。研究结构表明，采用适当的阶梯加热方式，有利于获得表面光滑、不吸水、强度高的玻化微珠，采用这种方法制备玻化微珠能够形成表面完全封闭的空腔，导热系数显著降低。
[0015]本专利技术第二方面，提供第一方面所述组合物在制备防火涂料中的应用。
[0016]本专利技术第三方面，提供一种防火涂料，所述防火涂料的原料中包括第一方面所述组合物。
[0017]本专利技术第四方面，提供一种石膏基非膨胀型钢结构防火涂料，所述防火涂料的原料中包括第一方面组合物和/或第三方面所述防火涂料。
[0018]以上一个或多个技术方案的有益效果是：
[0019]1、本专利技术提供的石膏基防火涂料首先针对石膏材料进行了改进，采用两种类型的
半水石膏进行配合有效的提升了石膏强度及粘接性能，在保留了石膏本身轻质优点的同时，还提升了材料强度，这针对石膏基防火材料的应用具有良好的启示意义，有效克服了水泥基阻燃材料的技术缺陷。
[0020]2、为了克服聚苯乙烯带来的安全隐患，本专利技术采用工业生产的废料加工产品作为轻质填充料，有利于实现能源的可循环利用。另外，本专利技术还通过改善玻化微珠的工艺提升了轻质填充料的使用强度。
[0021]3、本专利技术提供的防火材料为混合均匀的粉体，在建筑领域应用环节只需要加水搅匀即可使用。无需对各种原料进行复杂的掺混工艺，并且混合后的浆料均匀顺滑，具有良好的施工性能。
[0022]4、本专利技术提供的石膏基防火涂料组成简单、制备工艺简便、施工难度低，作为一种钢结构的防火材料，具有粘接性能好、有效增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合物，其特征在于，所述组合物中包括石膏、轻质填充材料、增强纤维及缓凝剂，各原料及重量份数如下：石膏390
‑
450份、轻质填充材料85
‑
135份、增强纤维20
‑
35份及缓凝剂3
‑
5份。2.如权利要求1所述组合物，其特征在于，所述石膏为半水石膏；优选的，所述石膏选自脱硫石膏和/或天然石膏；进一步的，所述石膏为脱硫石膏中的β
‑
半水石膏和/或天然石膏中的α
‑
半水石膏混合而成；更进一步的，所述石膏通过β
‑
半水石膏和α
‑
半水石膏混合而成，两者重量份数比为5～7：3～5；具体的，β
‑
半水石膏与α
‑
半水石膏的比例为5：3、7：5、或以6：4进行混合；更进一步的，所述α
‑
半水石膏采用液相法进行制备。3.如权利要求1所述组合物，其特征在于，所述轻质填充材料为包括但不限于膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石、漂珠、玻化微珠中的一种或几种的组合；优选的，所述轻质填充料采用漂珠及玻化微珠混合，其中，漂珠和玻化微珠的添加比例为55
‑
85：30
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50。4.如权利要求3所述组合物，其特征在于，所述玻化微珠的加工方式为阶梯加热方式，优选的，所述玻化微珠的阶梯加热方式具体如下：以矿砂为原料，从玻化微珠加热炉顶端投入，将玻化微珠炉自上而下分为六个温区，玻珠炉顶端为一区，逐步往下为二三四五六区；在设置一区温度的时候不易过高，建议为850～900℃，二三四五六区逐级升温至1000～1200℃即可；或，所述玻化微珠采用多种粒径混合级配的方式；进一步的，所述玻化微珠的粒径为0.06～2.50mm。5.如权利要求1所述组合物，其特征在于，所述增强纤维为硅酸铝纤维和/或碳纤维；优选的，所述增强纤维由硅酸铝纤维和碳纤维混合而成，其中硅酸铝纤维和碳纤维的比例为12
‑
25：5
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10；所述碳纤维中碳含量为90％及以上；进一步的，所述碳纤维中碳含量95％及以上，长度为2～5mm；具体的，所述碳纤维通过高温(1000～1500℃)碳化处...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉林，陈丽，丁立伟，刘庆国，
申请(专利权)人：鲁米科技山东有限公司，
类型：发明
国别省市：