碱激发水泥隧道防火涂料的制备与抗裂性能研究.docx

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1、碱激发水泥隧道防火涂料的制备与抗裂性能研究一、各章节及其简要内容第一章绪论主要包括背景、研究现状、问题及发展方向、本文研究内容。第二章碱激发水泥配方的确定因为隧道防火涂料的强度指标以粘结强度为主，因此以粘结强度为指标，确定出一种最佳碱激发水泥配方。测每组实验粘结强度时，抗压强度也同时测量。分析粘结强度与抗压强度的相关性。第三章隧道防火涂料试验路线3.1隧道防火涂料原材料介绍3.2隧道防火涂料的试验方法1 .耐火强度的测试方法2 .粘结强度的测试方法3 .隧道防火涂料抗渗性测试方法4 .隧道防火涂料抗裂性能测试方法5 .隧道防火涂料耐水性测试方法6 .隧道防火涂料耐酸耐碱性试验方法7 .隧道防火

2、涂料干密度试验方法8 .3初步配方及其基本性能（粘结和耐火）通过预实验可知传统隧道防火涂料发泡材料中的聚磷酸镂和季戊四醇会影响碱激发水泥的水化反应，因此剔除这两种发泡材料。因为碱激发水泥具有良好的粘结性能以及耐火性能，因此用碱激发水泥替代传统配方中的普通硅酸盐水泥和高铝水泥。通过文献阅读得知隧道防火涂料各组分对耐火性能的影响为：隔热材料助剂粘结材料发泡材料。又因为碱激发水泥有良好的耐火性能，因此发泡材料中的聚磷酸镂和季戊四醇剔除后用碱激发水泥替代。根据已有文献的配方及以上分析初步定出基本配方，详见表L掺量44.71.2215.212.87.62.53.29.81(%)为了提高碱激发水泥中氢氧化

3、钠溶液浓度，采用外掺减水剂的方法来减少用水量。根据相关文献，减水剂的掺量初步定为1%。具体用量可根据实际做试验的情况调整。第四章隧道防火涂料基本性能试验本章通过正交试验来改进第三章初步配方的基本性能，为方便试验设计，引进3个因素夕2、。其中：用二PVA/粘结材料X100%A=膨胀蛭石/保温隔热材料X100%用二氢氧化镁/助剂X100%选取回分别为10%、20%、30%；尾分别为40%、48%、55%；A3分别为25%、50%、75%o表4为参数水平表，表4.2为正交试验表。表4-1参数水平表参数AAA水110%40%25%220%48%50%平330%55%75%表4-2正交试验表组别AAA(

4、1)111(2)122(3)133(4)212(5)223(6)231(7)313(8)322(9)332疑问：对于正交试验，这里我有一个问题。参考师兄论文以及相关文献可以得出：发泡材料的最佳含量为6%,聚磷酸钱（3%）、季戊四醇（2%）、三聚毓胺（1%）是最佳比例；粘结材料中可再分散乳胶粉最佳含量为2机保温隔热材料中空心漂珠的最佳含量为2.5%,海泡石的含量为7.7%o因此在试验设计的过程中保持这些量不变，改变其他3个因素（、/、小）的含量。但是发泡材料中的聚磷酸铉以及季戊四醇已经剔除，这样可能导致三聚氨胺不是最佳含量。因此，应该如果处理更加合理？第五章隧道防火涂料抗裂性能试验本章参考相关文

5、献,选取三种尺寸不同的聚丙烯纤维掺入上一章优化后的隧道防火涂料文献采用每种纤维单掺、两两互掺以及三掺的方法。我想能不能通过正交试验的方法来确定纤维掺量。第六章优选隧道防火涂料综合性能试验本章对最终优选出来的隧道防火涂料配方进行耐火强度、粘结强度、抗渗性、抗裂性、耐水性、耐酸耐碱性以及干密度试验，研究其综合性能有没有达到预期的效果。第七章优选隧道防火涂料机理研究试验本章做孔结构分析试验、ESEM微观结构试验以及同步热分析试验。二、技术路线对上周周报告的技术路线进行改进。如图1所示。确定碱激发水泥配方查阅文献初步定隧道防火涂料的配方图1技术路线图三、研究生开提前需要解决的问题3.1关键的科学问题1

6、 .不同纤维尺寸及掺量对碱激发水泥隧道防火涂料抗裂性能的影响研究。2 .碱激发水泥隧道防火涂料抗裂性能提高的机理研究。3 .2创新点1 .用碱激发水泥取代传统隧道防火涂料中的水泥。2 .考虑不同的纤维尺寸及掺量对隧道防火涂料抗裂性能的影响。3 .以粘结强度为指标确定碱激发水泥配合比。3.3碱激发水泥应用于隧道防火涂料的研究现状1耐火性能耐火性能是隧道防火涂料的基本性能,耐火性能以涂覆混凝土板的涂层厚度以及耐火性能实验时间或耐火极限来表示。现有的大多数研究均是在常用的隧道防火涂料组成成分的基础上，通过替换个别阻燃成分或添加外加材料来提高耐火性能。（1）碱激发水泥的应用。碱激发水泥是由碱激发硅铝质

7、材料而形成的胶凝材料，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，碱激发水泥具有广阔的应用前景，在耐火材料、耐腐蚀材料、胶凝材料等方面发挥了良好效果，为隧道防火涂料的研究开辟了新方向。研究表明用氢氧化钠（钟）、（钠、钾）水玻璃、石灰、碳酸钠等常用的激发剂，把粉煤灰的活性能激发出来制得的地质聚合物（也称碱激发水泥）应用于隧道防火涂料能够有效提高隧道防火涂料的耐火极限IL（2）纳米材料的应用。国内将纳米材料应用于防火涂料的研究也取得了一些进展,。研窕表明：将纳米阻燃剂应用于饰面型防火涂料中，能够提高了防火涂料各项性能；将纳米Sb2O3阻燃微粉应用于防火涂料，可以有效

8、的提高了防火涂料的耐火性能，而且实验合成的这种纳米阻燃材料可非常方便地应用到工业生产以及日常生活中去，若投产应用，具有很好的应用前景。因此，选择合适的纳米材料，再通过配合比的调整与优化，能够有效的提高隧道防火涂料的耐火性能。2粘结强度粘结材料的选择对隧道防火涂料的粘结强度和耐火极限有着重要的影响，尤其是粘结强度。但是单一的高铝水泥远远不能满足性能较高的防火涂料的要求，即使用高铝水泥和普通水泥混合物虽克服了缓凝，降低了部份原料成本，但也未能解决粘结性较差的问题。因此，通过添加辅助粘结材料来改善粘结强度已成为主流。当前学者关于可再分散乳胶粉这种辅助粘结材料的使用对隧道防火涂料粘结强度的影响存在着分

9、歧。一方面，JOaChimSChUIZe研究指出乳胶粉能提高水泥砂浆的粘结强度，但是过量加入无益，当可再分乳胶粉的外掺量为2%时对粘结性能影响最佳。程小伟研究认为通过聚合物乳胶粉对水泥混合物的改性，在保证耐火极限的前提下，能够基本解决防火涂料粘结强度的问题。另一方面，郑美军,刘俊权,代隆军研究认为胶粉可降低隧道防火涂料粘结强度，随着胶粉添加量的增加，粘结强度在某一点突变，急剧下降，随后略有增加。超过1%时，粘结强度小于0.1MPa,对已经成熟的防火涂料产品而言，无需添加胶粉进行性能优化，胶粉添加量越大，反而会起到更大的副作用。3安全毒性隧道防火涂料加入含卤素、氮等元素的阻燃成分后，在火灾不完全

10、燃烧条件下，会分解释放出大量的有毒气体，如一氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氯化氢、氟化氢、光气等，这些气体一旦大量累积，对火场人员极其不利。因此，针对隧道防火涂料产烟毒性的研究是十分必要的。研究表明氧化锌/氧化镁、硼酸铁/氧化锚、铝酸钙/铝酸锌、氧化铝/氧化锌等阻燃体系在许多含卤素聚合物中都取得很好的阻燃消烟效果。此外，防火助剂和阻燃消烟剂的无卤化也成为人们广泛关注的热点。近年来超细粒度阻燃剂的发展迅速，使阻燃消烟剂的生产和应用水平大大提高。由于超细粒度阻燃剂的分散性能好，显著提高了阻燃和消烟效果网。无机发泡材料燃烧时完全无烟，能够从根源上消除烟雾的产生，对解决防火涂料的消烟问题提供了极好的手段网

11、。4抗裂性能抗裂性不足会导致隧道防火涂料空鼓、脱落，影响行车安全和隧道防水、防火，因此有必要对隧道防火涂料的抗裂性开展研究。目前对隧道防火涂料抗裂性能的研究较少，国内学者研究认为掺入聚丙烯纤维，可以提高隧道防火涂料在正常使用情况下的极限拉应变，从而提高其抗裂性能。参考文献11杨广营,赵建敏.地质聚合物在隧道防火涂料中的应用叫.中国科技博览,2012,(31):525-526.吴亚平.纳米阻燃剂在饰面型防火涂料中的应用J.内蒙占科技与经济,2010,203(1):85-87.尹荔松,周歧发,张进修.纳米Sb2O3阻燃微粉的制备、阻燃机理及阻燃特性LJL长沙铁道学院学报,2001,19(2)91-

12、64.4JocahimSchulze.Long-termperformanceofredispersiblepowdersinmortarsJ.CementandConcreteResearch,2001,(31):357-362.程小伟.隧道防火涂料的制备与表征D.成都:四川大学,2005.郑美军,刘俊权,代隆军.胶粉掺量对隧道防火涂料密度和黏结强度的影响J.科学之友,2010,(35):41-42.王国建.饰面型防火涂料J.上海建材,2001,(5):16-18.王国建.我国饰面型防火涂料的现状和发展J.上海建材,2004,42(6):20-24.左国庆.防水抗裂型防火涂料的研究D.福州:福州大学,201L3.4可行性虽然目前没有用碱激发水泥作为粘结材料取代传统隧道防火涂料中的水泥的研究,但是杨广营，赵建敏在隧道防火涂料中加入碱激发水泥后，隧道防火涂料的耐火性能有显著的提高。而碱激发水泥本身具有良好的粘结、耐腐及抗冻融循环性能。因此将碱激发水泥应用于隧道防火涂料可行。根据已确定的初步配方，将对其粘结及耐火性能进行预实验，继续验证碱激发水泥应用于隧道防火涂料的可行性。