地质聚合物在隧道防火涂料中的应用.docx

地质聚合物在隧道防火涂料中的应用1引言由于隧道内部结构更杂、环境密闭，隧道内发生的火灾若失去控制，极短时间内火势凶猛、加上温度迅速攀升，扑救相当闲难，往往会造成重大的人员伤亡和财产损失。隧道防火涂料涂喷在隧道内壁的表面上，起到防火、阻燃、隔热等保护作用，防止隧道内部钢筋混凝土在火灾中升温而强度降低，避免混凝土炸裂、衬内钢筋破坏失去支撑作用而导致隧道内部结构垮塌。而地质聚合物是一种新型无定形到半结晶态的硅铝酸盐聚合物材料，由法国教授JoSePhDaVidoVitS在1978年首次开发，该材料具有快凝早强、密度小、优良的耐火耐高温性、耐化学腐蚀性和耐久性等优点；因此，地质聚合物具有广阔的应用前景，在耐火材料、耐腐蚀材料、胶凝材料等方丽发挥了良好效果，为隧道防火涂料的研究开辟了新方向。2简介地质聚合物是由碱激发硅铝质材料而形成的胶凝材料,其制备足以高硅高铝质的天然黏土、无机非金属矿物及业废渣为原料，组成地质聚合物的原料主要由两部分：一部分是液体碱性激发剂，另一部分是富含活性硅锚质的固体粉料。在碱性激发剂的作用下，地质聚合物反应历程可概括为：溶解、扩散、重组和蚓化几个步骤，通过玻璃体结构中的-O-Si-O-Al-O-链的解聚生成SOH四面体和A10f四面体，进而发生缩聚反应，在较低温度下生成新的-O-Si-O-AI-O-的无机聚合物网络结构胶凝材料。3组成成分(1)碱性激发剂(2)活性硅铝质的固体粉料(3)粘结材料(4)无机隔热复合填料(5)多功能助剂4试验及结果(1)粘结性能和耐火极限：碱性激发剂对耐火极限影响最大，其次是粘结材料，在粘结结材料最一定的条件下，增加激发剂、复合填料及助剂，均可提高隧道防火涂料的耐火极限。粘结剂和复合填料对黏结强度影响最大，这是由于增加粘结剂可以增加黏结强度，复合填料多为轻质材料，增加低密度的耐火隔热材料，单位体积的涂料中黏结剂含量减少，致使黏结强度降低。(2)安全性：制作试样，按GA1321996材料产娴度性分级测定涂料的安全性能。本产品几乎无毒，由于大部分精结材料足兀机的胶凝材料，少量的有机粘结材料；发泡剂是山铝粉充当，而不是传统的有机发泡体系，复合填料也是无机物。(3)主要指标隧道防火涂料主要性能指标序号检验项目技术指标检验结果1外观(干科)灰白色颗粒状轻质粉末合格2细度/%Wl0.83表干时间/h1234干密度/(kgf')W6506205烟气毒性AQ-IAQ-I6耐水性川20227耐碱性M36378粘结强度/MPa混凝土Z0.30.429抗压强度/MPaN0.30.710抗冷热循环试验/次20次，不开裂，不脱落2411高温残余线收缩率/%42.512耐火怫(ISOS34由战)痴耐火性能(碳氮线)min180(13mm)90(2Omm)240190(4)配方和工艺经过试验分析，确定了地质聚合物隧道防火涂料的配方：普通硅酸盐水泥IO15；高铝水泥2030；可再分散性乳胶粉37；碱性激发剂1525；粉煤灰3050；膨胀蛭石1520；膨胀珍珠岩515；纳米二氧化硅510；渗透结品母料510；铝粉1-5；氢氧化铝515。生产工艺如下：(1)将发泡材料、更合填料等原料过筛，除去粗颗粒，以避免喷涂施工时，粗颗粒堵塞管道、喷枪。(2)将助剂加入发泡材料复合填料中，在高速搅拌机中充分搅拌，混合均匀。(3)在以上混合物中加入黏结剂，充分搅拌，混合均匀。(4)产品须防潮，包装时内衬塑料袋，外套编织袋。4小结(1)碱性激发剂的质量配比为：钠水玻璃、氢氧化钠、水等于75：15：10：(2)碱性激发剂对耐火极限影响最大，其次是粘结材料。在粘结材料量一定的条件下，增加激发剂、复合填料及助剂，均可提高隧道防火涂料的耐火极限；粘结材料和复合耐火填料对粘结强度影响最大，填料次之。(3)按ISO834曲线升温，涂料厚度13mm时，耐火极限达到210min;按碳氢曲线升温，涂料厚度为20mm时，耐火极限达到20Omin。涂料的耐水性为20d,高于GA98-1995规定的24h,涂料烟气毒性达到AQ-I级。(4)涂料的粘结强度达O.42MPa,高于预应力GA98-1995混凝土楼板防火涂料最高0.15MPa要求，也高于CB14907-2002规定的室内、外薄型钢结构防火涂料和厚型钢结构防火涂料的粘结强度指标。5参考文献马道贞，环保型混凝土隧道防火涂料的研究.第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文，2007,253258.毛朝君，何世家，兰彬，张庆明，环保型隧道防火涂料的研究.安全与环境学报，2005,VoL5No.4,97-100.