[发明专利]一种石膏矿渣水泥基厚型钢结构防火、防腐、保温一体化涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于防火、防腐、保温一体化涂层的制备，涉及一种石膏矿渣水泥基厚型钢结构防火、防腐、保温一体化涂层的制备方法。本发明制备的涂层集防火、防腐、保温于一体，既有优越的耐火隔热性能，又兼具防腐防锈功能，保温节能，且环境友好，综合成本低，可以广泛的应用于各种钢结构的防火、防腐、保温节能。

背景技术

钢结构作为现代建筑的主要形式，因具有质量轻、强度高，抗震性能好，施工周期短，建筑工业化程度高，空间利用率大，可增大房屋使用面积达6％，节省投资等特点而被大量应用；使用节能墙体材料的节能效果显著，并具有优良的抗震和抗风性能(日本和台湾大地震中未倒得全是H型钢结构建筑)；钢结构优良的性能更是现在3D打印建筑设计和制造的王牌材料，由于我国钢铁产能过剩，钢材价格极低，又为钢结构提供了可靠的来源，钢结构材料的使用引起了政府和行业高度重视，对新型绿色建筑的发展和消化钢铁过剩产能意义重大。但是，钢材作为建筑材料又存在一些难以避免的缺陷，钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，这一时间的长短还与构件吸热的速度有关，因而在钢结构建筑中一般会使用防火涂料；

金属腐蚀会带来巨大的经济损失，其中有30％的钢材由于腐蚀而浪费了，因而要求钢结构必须涂刷防腐涂料；

钢结构防火涂料是施涂于建筑物及构筑物的钢结构表面，能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料。根据GB14907-2002《钢结构防火涂料》按涂料的厚度进行分类，分为厚型、薄型和超薄型。其中，厚型钢结构防火涂料使用厚度是大于7mm且小于或等于45mm，一般用于耐火极限大于2小时的建筑中，主要成分为无机绝热材料，遇火不膨胀，其利用材料自身的不然性、低传热性以及材料分解是的吸热性，延缓钢材温度的上升，避免钢结构的物理力学性能遭到破坏，从而保护钢结构建筑。目前，国内外对于厚型钢结构防火涂料的研究主要集中在以下四种：碱金属硅酸盐类涂料、硅溶胶类涂料、磷酸盐类涂料、水泥类涂料。

钢结构防腐涂料分为溶剂型和水分散型。目前，钢结构表面防腐防护以溶剂型为主，溶剂型防腐涂料主要使用环氧树脂、聚氨酯树脂、含氯类聚台物、酚醛树脂等成为成膜基料，国内外对水性防腐蚀涂料的树脂基料的研究主要集中于水性含硅、氟聚合物、水性环氧树脂以及水性聚氨酯树脂等，这些树脂虽然具有良好的防腐性能，但存在以下不足：(1)无论是油性树脂还是水性树脂耐热性都差，在高温下易软化；其中相对耐火性能较高的树脂如环氧树脂，当温度达到180～200℃就会软化，发生热氧化分解，290℃以上是，环氧固化产物主链会断裂，酚醛树脂只能耐250℃的温度，一旦超过就会软化、脱落，一般遇到火灾时，货场热量透过防火层传到钢结构面漆表面的温度可达400～500℃，使用这些树脂的防腐涂料都无法承受如此高温而软化，导致防火层从防火层与防腐层粘结的界面脱落，致使大火直接面对钢结构，造成防火失效，严重威胁人们的生命财产安全；(2)溶剂型防腐涂料因含有大量的有机溶剂，溶剂在施工和干燥的过程中大都挥发出来，这不仅严重污染了环境和危害了人们健康，同时还对资源造成了极大浪费；(3)树脂成本高；环氧树脂、聚氨酯树脂等的成本价高，使用受到限制。

石膏制品具有质轻、隔音隔热性能好、尺寸稳定性好、防火性能优良、环保节能和价格低廉等特点，现已经广泛用作建筑材料。石膏制品遇火后具有不燃、隔热、隔火、无可燃挥发气体的特点，主要在于：①石膏是非燃烧材料；②石膏制品由于具有微孔结构，因而导热系数很低(包括石膏相变后的产物)；③石膏含有20％左右的结晶水，在发生火灾时，石膏受热会放出结晶水，产生相转变，这个过程具有吸热效应，可对火焰产生破坏作用，1kg烧石膏制成品在火中能消耗1.25×10⁶J的热量，只要石膏里所含的水分没有全部释放和蒸发玩，石膏制品的温度就不会超过140℃；④在石膏脱水后，石膏的转变产物烧石膏或硬石膏仍是一道隔火屏障，它们的导热系数很低，因为空气代替了石膏的结晶水而进入制品中；⑤石膏受热后放出的结晶水不助燃，并最初在石膏制品表面形成水膜，具有阻隔空气的作用，因此石膏是一种优质防火材料，但是，石膏胶凝材料本身存在高温煅烧后强度损失大、耐水性能差两大急需解决的难题。