一种环保的防火涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于钢结构建筑防火材料技术领域，具体涉及一种环保的防火涂料及其制备方法。所述的单组分石膏－碱激发生活垃圾焚烧炉渣和矿渣钢结构防火涂料由黏结材料、隔热耐火材料、阻燃材料、缓凝材料及其他助剂组成。本发明专利技术的优点在于：对生活垃圾焚烧炉渣、脱硫石膏以及矿渣进行固废利用，解决了脱硫石膏和矿渣等工业副产品以及生活垃圾的处置问题，具有良好的经济和环境效益。该钢结构防火涂料具有耐火性能强、黏结强度高、耐水性能好、轻质隔热、阻燃吸音等特点，且具有安全可靠，节能环保，施工工艺简单，生产成本低廉。生产成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种环保的防火涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢结构建筑防火材料
，具体涉及一种环保的防火涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着钢结构建筑在我国的大力推广应用，钢结构建筑防火问题也日渐凸显出来。由于钢结构耐火性能低，导致火灾发生时，留给人们的逃生时间严重不足，也使消防员们营救变得更加困难。因此钢结构建筑防火变得尤为重要。喷涂防火涂料成为了一种主要的被动防火方式。目前提高钢结构建筑防火性能的方式有很多，比如在钢结构建筑表面喷涂防火涂料或者直接用混凝土包裹钢材。其中在钢结构建筑表面喷涂防火涂料的方法，操作比较便捷，同时造价成本低廉，防火性能十分良好，因此在现代化施工中得到极大推广。但是传统的钢结构防火涂料是采用普通硅酸水泥制备，其耗能大、会产生大量温室气体，因此制备一种绿色环保的钢结构防火涂料是发展的趋势。
[0003]脱硫石膏和矿渣是工业副产物，生活垃圾焚烧炉渣是日常人民生活所产生的废弃垃圾焚烧而成，它们具有来源广泛、产量多，但是回收利用率低的特点。这些工业副产品、固体废弃物以及生活垃圾等会对环境造成污染，且一般的处理措施为掩埋，所以容易造成土地的浪费。因此如何将这些固废进行高效利用成为目前的发展方向。因此将它们用在需求量大的建筑材料上，可以实现变废为宝，提高利用率的目标。
[0004]工业副产脱硫石膏的主要成分为二水石膏(CaSO4·
2H2O)，在高温下可以转化为具有胶凝性半水石膏(CaSO4·
0.5H2O)。脱硫石膏具有成份稳定，纯度较高，无放射性，水化后结晶结构紧密等特点。对脱硫石膏进行利用，不仅可以解决天然石膏产量不足、分布不均的现状而且解决了脱硫石膏的堆放问题，避免了脱硫石膏对环境的二次污染。矿渣是高炉炼铁过程中排出的一种废渣，化学成分主要是SiO2、Al2O3、CaO等，具有潜在的活性。利用矿渣制备碱矿渣水泥，其具有高强、耐高温、高耐久性的优点，是一种具有发展前景的绿色环保新材料。
[0005]随着中国城市化进程的推进，中国城市居民人口数量日益增长，城市生活垃圾也越来越多。2004年，中国成为世界上最大的垃圾生产国。到2019年，城市生活垃圾将达到约3.43亿吨(按清运量计算)，年均增长率为4.9％。因此，城市生活垃圾的处理迫在眉睫。由于对城市生活垃圾进行焚烧处理在效率和成本方面有明显优势，因而大多数的城市采用焚烧进行处理。生活垃圾中含有铅、铜、镉等重金属以及一些可溶性盐，经过焚烧后，其所含的重金属通过蒸发、冷凝最终大都聚集到飞灰之中。生活垃圾经过焚烧后产物主要由炉渣(约占80％～90％)和飞灰组成。由于生活垃圾焚烧飞灰含有铅、镉、汞、镍、硒等大量危废物质，所以一般是掩埋处理。生活垃圾焚烧炉渣是由火山灰，陶瓷碎片，玻璃碎片，黑色金属和有色金属以及未燃烧材料等组成，因此生活垃圾焚烧炉渣中的重金属含量并不超标，符合安全指标。通过对生活垃圾焚烧炉渣的物理和力学特性的研究表明其适合成为建筑材料，在土木工程中具有十分广泛的应用前景。
[0006]专利CN106277980A公开了一种粉煤灰基地聚物防火涂料及其制备方法，解决了传统钢结构防火涂料存在的技术问题，提供的粉煤灰基地聚物防火涂料制备工艺简单，所得防火涂料耐久性好，不易开裂、脱落，环保无毒，干燥速度快，可以用于钢结构建筑内外防护，且有效利用粉煤灰、磷石膏等工业废弃物资源作为填料，降低成本，减少对其它矿物填料开采导致的环境破坏，但其黏结强度较低，在遇火高温下不能保证其不脱落；专利CN105238119A公开了一种新型环保钢结构用防火涂料的生产方法及其使用方法，采用农作物燃烧后的废物作为原料，无毒环保，但其制备过程复杂，施工工艺周期长，施工成本较大。专利CN114045052A公开了一种单组分石膏－碱矿渣防火涂料及其制备方法，所述的单组分石膏－碱矿渣防火涂料由黏结材料、隔热耐火材料、阻燃材料及其他助剂组成。该专利技术对脱硫石膏和矿渣进行资源化利用，且生产过程节能环保，具有良好的经济和环境效益，但是局限应用于隧道二衬表面，当应用在钢结构界面时，会面临黏结强度降低以及防火性能不足的问题，且该专利技术没有采用生活垃圾焚烧炉渣作为前驱体。

技术实现思路

[0007](一)解决的技术问题
[0008]本专利技术采用脱硫石膏和碱激发水泥复合制备的单组分石膏－碱激发生活垃圾焚烧炉渣和矿渣钢结构防火涂料，考虑多种固废的互补作用，能高效利用这些固废。本专利克服用了现有钢结构防火涂料与钢结构界面黏结强度普遍偏低的问题，将黏结强度进行了很大程度的提高，同时综合考虑了耐火性、耐水性、施工性等性能，具有黏结强度高、耐火性能好、耐水性以及施工性能好等优点。
[0009]石膏基建筑材料层出不穷，但是大都表现出密实度低、孔洞较大、耐水性差、软化系数低、强度低等缺陷。当在石膏中加入碱激发水泥后，一方面可减少孔隙数量，提高密实度，另一方面碱激发水泥和石膏反应生成钙矾石等水化产物，提高了耐水性能和强度。此外，石膏还可以改善碱激发水泥收缩大，易开裂的问题。
[0010]因此，制造一种性能良好、成本低廉、绿色环保、施工工艺简单，并且能够充分利用工业副产品脱硫石膏、矿渣以及生活垃圾焚烧炉渣的单组分石膏－碱激发生活垃圾焚烧炉渣和矿渣钢结构防火涂料是本领域技术人员急需解决的问题。
[0011](二)技术方案
[0012]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种环保的防火涂料及其制备方法，包括单组分石膏－碱激发生活垃圾焚烧炉渣和矿渣钢结构防火涂料由粘结材料、隔热耐火材料、阻燃材料、缓凝材料及其他助剂组成。
[0013]所述黏结材料为半水石膏、碱激发水泥和可再分散乳胶粉的混合物；
[0014]所述的碱激发水泥由矿渣、生活垃圾焚烧炉渣、碳酸钠、氢氧化钙组成；
[0015]所述隔热耐火材料为膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和玻化微珠的混合物；
[0016]所述阻燃材料为氢氧化铝和氢氧化镁；
[0017]所述缓凝材料为缓凝剂；
[0018]所述其他助剂为有机硅憎水粉末、纤维素醚和触变剂。
[0019]优选的，所述的单组分石膏－碱激发生活垃圾焚烧炉渣和矿渣钢结构防火涂料干料各组分按质量百分数计为：半水石膏占36.1％～46.4％、碱激发水泥占5.20％～
15.35％、可再分散乳胶粉占2％～3％、膨胀珍珠岩占13％～15％、玻化微珠占6％～9％、膨胀蛭石占9％～11％、氢氧化铝占10％～12％、氢氧化镁占3％～5％、缓凝剂占0.12％～0.16％、触变剂占0.12％～0.16％、纤维素醚占0.5％～0.6％、有机硅憎水粉末占1.2％～1.3％，各组分质量百分数之和为100％。
[0020]进一步，所述的碱激发水泥按质量百分数计：矿渣占3.2％～9.5％、生活垃圾焚烧炉渣占1.4％～4.0％、碳酸钠0.35％～1.05％、氢氧化钙0.25％～0.80％；所述的矿渣为S95级粒化高炉矿渣，化学成分主要是SiO2、Al2O3和CaO。
[0021]更进一步，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保的防火涂料及其制备方法，其特征在于：包括单组分石膏－碱激发生活垃圾焚烧炉渣和矿渣钢结构防火涂料由粘结材料、隔热耐火材料、阻燃材料、缓凝材料及其他助剂组成。所述黏结材料为半水石膏、碱激发水泥和可再分散乳胶粉的混合物；所述的碱激发水泥由矿渣、生活垃圾焚烧炉渣、碳酸钠、氢氧化钙组成；所述隔热耐火材料为膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和玻化微珠的混合物；所述阻燃材料为氢氧化铝和氢氧化镁；所述缓凝材料为缓凝剂；所述其他助剂为有机硅憎水粉末、纤维素醚和触变剂。2.根据权利要求1所述的一种环保的防火涂料及其制备方法，其特征在于：所述的单组分石膏－碱激发生活垃圾焚烧炉渣和矿渣钢结构防火涂料干料各组分按质量百分数计为：半水石膏占36.1％～46.4％、碱激发水泥占5.20％～15.35％、可再分散乳胶粉占2％～3％、膨胀珍珠岩占13％～15％、玻化微珠占6％～9％、膨胀蛭石占9％～11％、氢氧化铝占10％～12％、氢氧化镁占3％～5％、缓凝剂占0.12％～0.16％、触变剂占0.12％～0.16％、纤维素醚占0.5％～0.6％、有机硅憎水粉末占1.2％～1.3％，各组分质量百分数之和为100％。3.根据权利要求2所述的一种环保的防火涂料及其制备方法，其特征在于：所述的碱激发水泥按质量百分数计：矿渣占3.2％～9.5％、生活垃圾焚烧炉渣占1.4％～4.0％、碳酸钠0.35％～1.05％、氢氧化钙0.25％～0.80％；所述的矿渣为S95级粒化高炉矿渣，化学成分主要是SiO2、Al2O3和CaO。4.根据权利要求2所述的一种环保的防...

【专利技术属性】
技术研发人员：季韬，游先辉，梁咏宁，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：