一种隧道及地下工程钢石板结构、生产工艺与安装方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道及地下工程钢石板结构，钢石板本体从上到下依次为耐候氟碳漆层、隔热防火涂层、降噪加强层、镀锌钢板、强化自粘力层、化学过渡层、固废基纤维增强板、憎水防潮层。同时公开了该钢石板的生产工艺与安装方法。通过分层结构设计，有效提高钢石板的耐火、防潮、降噪等性能。通过钢石板材料设计，能够解决现有钢石板结构、工艺及安装方面存在的问题，满足目前人们对于隧道使用性能的需求。通过安装方法及结构设计，可以有效减少预埋件及连接件的使用，减少钢件浪费，并且便于安装、拆卸和后期维护，符合装配式建筑及施工的理念，从而提高安装效率。从而提高安装效率。从而提高安装效率。

A steel slate structure, production technology and installation method for tunnel and underground engineering

【技术实现步骤摘要】
一种隧道及地下工程钢石板结构、生产工艺与安装方法


[0001]本专利技术涉及隧道与地下空间工程领域，尤其指用于隧道与地下空间工程的钢石板及安装结构。

技术介绍

[0002]随着我国隧道工程实施日益增多，人们对于隧道各方面使用体验的需求也日益加深，比如低噪、防火、视野舒适、美观的需求。以水泥板和钢板黏贴加压成型并在钢板表面涂漆制成的钢石板随即得到应用。钢石板不仅应用在隧道工程，还有众多地下工程。
[0003]对钢石板的理化方面的需求有很多，然而，现有的钢石板除了存在抗折抗冲击性能不足、易产生塑性变形、不耐渗、防火降噪性能不足等缺陷外，还会运用一些石棉纤维作为水泥板的纤维结构材料，可能会对隧道及地下工程施工人员造成伤害，且现有钢石板在外界因素比如运输安装产生的碰撞、温差变化、水力渗透、风化等作用下，纤维水泥板容易出现开裂、磨耗、破损的现象，损耗的粒渣可能会成为污染物，由于在隧道内部，不易清理，而且易随风力飘动，造成新的污染。
[0004]且现有技术方案一般是由硅酸盐水泥制成水泥板，再制成钢石板，缺乏固废基硫铝酸盐水泥胶凝材料的应用。硫铝酸盐水泥凭借其优越的性能已经获得了较快的推广，但固废基硫铝酸盐水泥胶凝材料在钢石板乃至纤维水泥板领域还是应用不够充分。目前我国各种工业固废产生巨大环境压力，将固废利用常态化、细化是政策要求，也符合人民需求。
[0005]现有钢石板在安装时一般需要使用到较多的连接件以及预埋件对钢石板进行安装固定，导致钢石板的安装不方便、安装效率较低，且维修更换不便利。
[0006]基于此，我们提出了一种用于隧道与地下空间工程的钢石板及预定结构，希冀解决现有技术中的不足之处。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于隧道与地下空间工程的钢石板结构、生产工艺与安装方法，该钢石板通过材料设计，能够解决现有钢石板结构、工艺及安装方面存在的问题，满足目前人们对于隧道使用性能的需求，如利用工业固废生产固废基纤维增强板，解决废弃物难以处理的问题，通过分层结构设计，设计出降噪加强层，提升钢石板的降噪效果；设计出化学过渡层，可以有效提高镀锌钢板和固废基纤维增强板的粘结强度。通过安装方法设计，可先在工厂预制钢石板，再运输到现场安装，无需考虑水平方向相邻钢石板连接，可以有效减少预埋件及连接件的使用，减少钢件浪费，并且便于安装、拆卸和后期维护，符合装配式建筑及施工的理念，从而提高安装效率。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种用于隧道及地下空间工程的钢石板，包括钢石板本体，钢石板本体从上到下依次为耐候氟碳漆层、隔热防火涂层、降噪加强层、镀锌钢板、强化自粘力层、化学过渡层、固废基纤维增强板、憎水防潮层，其中固废基纤维增强板内有若干个长方形网格布单元，网
格布单元中心为菱形网格布，以菱形网格布为中心，四角对称分布菱形网格布或三角形网格布。
[0009]镀锌钢板是一种镀锌的厚度为0.2
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0.3mm的钢板，冲压形成本专利技术要求的形状。
[0010]镀锌钢板上表面依次为耐候氟碳漆层（0.05
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0.06mm）、隔热防火涂层（0.8
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2mm）。
[0011]进一步地，隔热防火涂层的材料由无机质原料、混合阻燃剂、颜色填料、分散剂、丙烯酸乳液按照100：40：80：4：50经如下步骤制备而成。
[0012]更进一步地，无机质原料是由水玻璃、石膏、蛭石、蒙脱土、硅藻土、氟硅酸钠的粉体料按照40：50:25:10:20:2的重量份数在50℃下混合15min得到，无机质原料的堆积密度要求在0.3
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0.6g/cm3，比表面积要求400m2/kg；进一步地，混合阻燃剂按照以下工艺进行制备:按重量份将聚磷酸铵25份、双季戊四醇8份、茶皂素2份混合均匀后加入100份乙醇水溶液，其中，乙醇水溶液中乙醇的质量分数为40wt%，然后升温至92℃后搅拌回流3.6h，在138℃下干燥27min，研磨后过300目筛获得。
[0013]进一步地，颜色填料为钛白粉30份、氧化锌35份、铁红15份的组合，并加入碱式钼酸铜3份。通过在颜填料体系中添加少量的碱式钼酸铜可以明显降低涂料的热释放速率，提高成炭量，提高防火和抑烟性能；隔热防火涂层的制备方法包括以下步骤：（1）将丙烯酸乳液、分散剂、无机质原料按质量比加入反应釜中，高速搅拌分散30min，得预混乳液；（2）按上述制备步骤得到混合阻燃剂和颜色填料；（3）将混合阻燃剂、颜色填料按质量比依次加入预混乳液中，加料完毕后，将反应体系升高温度到60℃，保持反应3h，获得均匀乳状液，降温，真空脱泡后得隔热防火涂层材料。
[0014]涂覆隔热防火涂料，静置待该层硬化形成0.8
‑
2mm隔热防火涂层；涂覆耐候氟碳漆，静置待该层硬化形成0.05
‑
0.06mm 耐候氟碳漆层，可采用刷涂、喷涂﹑鞮涂和刮涂中任何一种或多种方法方便地施工，既可以人工涂抹，又可以机械喷涂，随后静置至表面干燥塑化。涂层相互作用，有效的提高了钢石板的耐候性、阻燃性能，提高了使用安全性。
[0015]进一步地，所述的固废基纤维增强板由硫铝酸盐水泥基胶凝材料49
‑
56份掺和脱硫石膏13
‑
17份、短切聚丙烯纤维4
‑
5份、硅藻土15
‑
20份、复合增粘剂0.3
‑
0.6份按照质量份制备而成，所述硅藻土为200目，所述复合增粘剂选自羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中两种的组合；其制备方法包括以下步骤：S1：干搅拌：先将所述硫铝酸盐水泥基胶凝材料、硅藻土（200目筛余量小于3wt%）、短切聚丙烯纤维和复合增粘剂投入搅拌机进行干搅拌，获得混合固体粉料；S2：湿搅拌：将S1获得的混合固体粉料投入均化池中并加水混合进行湿搅拌，水固比控制在0.35
‑
0.4范围内，湿搅拌时间为90秒，湿搅拌速度大于等于600rpm，获得料浆；S3：铺装成型：将S2中搅拌好的料浆按照底料、耐碱涂胶网格布、面料的顺序且底料厚度与面料厚度相等方式进行铺装，先铺装底料，再按耐碱涂胶网格布铺装方式铺装，最后放入挤出机中脱水并挤出成型，得到湿坯；S4：将S3中得到的湿坯置于预养箱内，在20～22℃条件下，湿气养护4～8h，得到坯
体；S5：将S4的坯体置于蒸压釜中，在0.9～1.1MPa饱和蒸气压下，恒压养护8～12h，得到固废基纤维增强板样品；S6：将S5中固废基纤维增强板样品进行干燥处理，使其水分含量低于10wt%，得到所需固废基纤维增强板。
[0016]固废基纤维增强板（1.0
‑
1.3cm）内有耐碱涂胶网格布，为纤维网络的主干，有着独特的排布方式，减少网格布消耗的同时也具备不俗的纤维加强效果，积聚短切聚丙烯纤维的纤维加强作用；加入复合增粘剂参与水化，可全面提升微观凝胶效果，进而提升纤维水泥板强度刚度和韧性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道及地下空间工程的钢石板，包括钢石板本体，其特征在于，钢石板本体从上到下依次为耐候氟碳漆层、隔热防火涂层、降噪加强层、镀锌钢板、强化自粘力层、化学过渡层、固废基纤维增强板、憎水防潮层，其中固废基纤维增强板内有若干个长方形网格布单元，网格布单元中心为菱形网格布，以菱形网格布为中心，四角对称分布菱形网格布或三角形网格布。2.根据权利要求1所述的一种用于隧道及地下空间工程的钢石板，其特征在于，所述的固废基纤维增强板由硫铝酸盐水泥基胶凝材料49
‑
56份掺和脱硫石膏13
‑
17份、短切聚丙烯纤维3
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4份、硅藻土15
‑
20份、复合增粘剂0.3
‑
0.6份按照质量份制备而成，所述硅藻土为200目，所述复合增粘剂选自羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中两种的组合；其制备方法包括以下步骤：S1：干搅拌：先将所述硫铝酸盐水泥基胶凝材料、硅藻土（200目筛余量小于3wt%）、短切聚丙烯纤维和复合增粘剂投入搅拌机进行干搅拌，获得混合固体粉料；S2：湿搅拌：将S1获得的混合固体粉料投入均化池中并加水混合进行湿搅拌，水固比控制在0.35
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0.4范围内，湿搅拌时间为90秒，湿搅拌速度大于等于600rpm，获得料浆；S3：铺装成型：将S2中搅拌好的料浆按照底料、耐碱涂胶网格布、面料的顺序且底料厚度与面料厚度相等方式进行铺装，先铺装底料，再按耐碱涂胶网格布铺装方式铺装耐碱涂胶网格布，最后放入挤出机中脱水并挤出成型，得到湿坯；S4：将S3中得到的湿坯置于预养箱内，在20～22℃条件下，湿气养护4～8h，得到坯体；S5：将S4的坯体置于蒸压釜中，在0.9～1.1MPa饱和蒸气压下，恒压养护8～12h，得到固废基纤维增强板样品；S6：将S5中固废基纤维增强板样品进行干燥处理，使其水分含量低于10wt%，得到所需固废基纤维增强板。3.根据根据权利要求2所述的一种用于隧道及地下空间工程的钢石板，其特征在于，硫铝酸盐水泥基胶凝材料由以下质量份原料组成：黄金尾矿9
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15份、碱渣18
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27份、赤泥15
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35份、铝灰10
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20份、脱硫石膏11
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17份、校正剂1.1
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6份；校正剂包括铁质校正剂和钙质校正剂，铁质校正剂为硫铁矿渣0.6
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3份，钙质校正剂为电石渣0.5
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4份；所述的硫铝酸盐水泥基胶凝材料的制备方法为：S1：将黄金尾矿、碱渣、赤泥、铝灰按照质量份加水进行湿法粉磨，在物料总水分60%
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70%时，利用湿法磨完成粉磨，细度控制在0.2mm筛余率0.8%以下；S2：均化池内进行约6h搅拌与成分校正，成分校正即为适量加入校正剂，得到均匀浆液；S3：通过机械压滤脱水，压滤温度控制在50
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80℃，得到生料，脱水后水分含量20%
‑
25%；S4：将生料放入回转窑中，1300
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1350℃下进行60
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80min煅烧，得到硫铝酸盐水泥熟料；S5：破碎熟料，掺入干燥脱硫石膏进行粉磨，将硫铝酸盐水泥熟料粉磨标准为80μm筛余量不大于4wt.%，得到所需硫铝酸盐水泥胶凝材料。4.根据根据权利要求1所述的一种用于隧道及地下空间工程的钢石板，其特征在于，所述降噪加强层由淀粉10
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14份、辅助胶2.5
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3份、甘油1.2
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1.4份、无机填料4.2
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4.8份、离子水30份、醇溶液40
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55份作为原料制备而成，所述淀粉为包括马铃薯淀粉、紫薯淀粉、玉米淀
粉和小麦淀粉其中的一种或一种任意组合，辅助胶为卡拉胶或明胶，无机填料包括纳米二氧化硅、蒙脱土其中的一种或一种任意组合，醇溶液是以45%聚醚多元醇为溶质的溶液；降噪加强层的制备方法包括以下步骤：S1、将无机填料与醇溶液混合，搅拌均匀，获得混合液；S2、取离子水加入甘油，在机械搅拌的情况下，再加入淀粉、辅助胶，快速搅拌均匀后，得到粘稠液；S3、将S1的混合液与S2的粘稠液混合，加热并搅拌，得到透明粘稠状凝胶；S4、将S3获得透明粘稠状凝胶移至50℃至80℃恒温水浴锅中，保持并均匀搅拌42
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50min后倒入容器内冷却得到凝胶；S5、将S4获得的凝胶放入
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40℃至5℃的冰箱内预冷冻5
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10h后，放入低于180pa真空度、温度
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25℃至
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10℃的冷冻干燥机内，冷冻干燥，获得植物多糖气凝胶，即为降噪加强层材料。5.根据根据权利要求1所述的一种用于隧道及地下空间工程的钢石板，其特征在于，所述化学过渡层的原料由以下质量份组成：增塑剂0～7.5份；表面活性剂3.30～3.50份；溶剂5.40～12.50份；丙烯酸13.0～23.0份；分散剂0.1～0.2份；填充剂 2.50～9.25份；胶粘剂0～23.0份；流平剂0.1～0.2份；甲醇0～3.00份；所述增塑剂为正丁醇；表面活性剂为乙二醇单丁醚；所述溶剂为二价酸酯或环己酮；分散剂为三乙基己基磷酸；所述填充剂为纳米二氧化硅、沉淀硫酸钡、滑石粉、珍珠岩按照...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙飞，卜蒙，徐程，陈力铭，范锐，顾世玖，席明帅，孔昊，费基尧，
申请(专利权)人：山东高速岩土科技有限公司，
类型：发明
国别省市：