镁水泥隧道防火涂料涂刷.docx

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1、镁水泥隧道防火涂料涂刷工作，展示板尺寸2m1m,其中镁水泥隧道防火涂料和碱激发隧道防火涂料各一半。涂刷工作由我和文程配合同利泥水工一起完成，操作过程如下图。第二章磷酸钾镁水泥的制备2.1引言磷酸钾镁水泥（MKPC）是一种新型的快硬早强胶凝材料，在国内还未见有成熟的产品销售。本章主要进行一系列磷酸钾镁水泥制备试验，从中找出磷酸钾镁水泥的最优配比，并对其优异的粘结性能和耐高温性能进行了研究。2.2 原材料2.2.1 氧化镁粉（MgO,缩写成M）由辽宁省海城市群利矿业有限公司生产,颜色为棕黄色,其化学成分见错误!未找到引用源。，其表观见错误!未找到引用源。表2-1氧化镁粉的化学成分/（%）MgOSi

2、O2CaOA12O3Fe2O31oss90.334.242.380.721.410.942.2.2 图2-1氧化镁粉实物图2.2.3 磷酸二氢钾（KH2PO4,缩写成P）工业级，KH2PO4含量98%,由福州台江区品杰实验仪器有限公司提供。2.2.4 硼砂（Na2B4O7-IOH2O5缩写成B）工业级，Na2BQ7IOHzO含量95%,由辽宁省大石桥市兴鹏复合配有限公司生产。2.3 试验方法2.3.1 凝结时间采用维卡仪（见错误!未找到引用源。）测定MKPC的凝结时间，由于MKPC凝结速度太快，搅拌时间要控制在3分钟之内，初始阶段每隔30秒钟测一次，临近初凝时每隔15秒钟测一次。考虑到MKPC

3、水泥的初、终凝时间间隔很短，试验中主要测定初凝时间，并作为MKPC的凝结时间。2.3.2 图2-2维卡仪实物图2.3.3 抗压强度原材料加水搅拌3分钟后立即成型,试件尺寸为40mm40mm160mm,试件必须Ih内脱模，在室内空气中自然养护到3h后，在液压万能试验机上进行测定，加荷速率控制在0.51.0MPa/min。2.3.4 粘结强度测试磷酸钾镁水泥与普通硅酸盐水泥砂浆之间的粘结强度采用间接的方法,用抗折强度表示。普通硅酸盐水泥砂浆试件配合比为m（水泥）：m（砂）：m（水）=1.0:3.0:0.5,按GB/T176711999水泥胶砂强度检验方法（ISo法）成型养护28d备用。用切割机将普

4、通硅酸盐水泥砂浆试块从中间切开，用打磨机将新切断面磨平。将处理后试件浸泡于水中Id后取出，用湿抹布将试件表面水份擦干，使试件处于饱和面干状态。将切断后的基体试件成对固定在试模中，切断面留IOmm的间隔。将搅拌好的水泥净浆浇注于所留基体试块的间隙中，用捣棒捣实和刮刀刮平振实。试块养护结束后测定其抗折强度，试验装置见错误!未找到引用源。图2-3粘结强度试验方法2.3.5 耐高温性能试验方法将相同强度等级的磷酸钾镁水泥和普通硅酸盐水泥净浆试块（尺寸为40mm40mm160mm）,放至烘箱中，在110下烘烤24h后，再将试块放入高温电阻炉中在850C焙烧3h,随炉自然冷却后称量试件的质量损失和高温后的

5、残余抗压强度，以评定其耐高温性能。2.4 试验配合比以P/M、水灰比、B/M三个因素作为正交试验的因子，在试探性试验的设计和结果的基础上，各因子取四个不同水平，在可能的取值范围内，确定正交试验因素水平表（见错误!未找到引用源。）；采用四水平三因素116（45）的正交表,以3h抗压强度为考核指标，来寻找磷酸钾镁水泥的最佳配比，试验正交方案见错误!未找到引用源。；其中空列用来验算试验误差。表2-2正交试验因素水平表素水平P/M水灰比B/M(%)空列空列11/20.1521121/30.1642231/40.1763341/50.18844表23正交试验方案16(45)素组别P/M水灰比B/M(%)

6、空列空列11/20.1521121/20.1642231/20.1763341/20.1884451/30.1543461/30.1624371/30.1781281/30.1862191/40.15642IO1/40.16831111/40.17224121/40.18413131/50.15823141/50.16614151/50.17441161/50.182322.5 试验结果分析2.5.1 正交试验结果在试探性试验的设计和结果的基础上，进行正交试验配合比试验。试验结果见错误!未找到引用源。表24正交试验结果素组别P/M水灰比B/M(%)凝结时间(min)3h抗压强度(MPa)11/

7、20.1526.543.2221/20.1648.042.4331/20.1768.534.3241/20.18810.527.0851/30.1546.552.0561/30.1629.555.4371/30.17810.039.6181/30.1868.044.3591/40.1567.031.81101/40.16810.023.40111/40.17210.029.58121/40.1847.022.85131/50.1589.024.23141/50.1668.028.75151/50.1748.018.16161/50.18212.511.812.5.2 抗压强度极差分析净浆3h抗

8、压强度影响因素极差计算结果见错误!未找到引用源。表2-5极差分析表素水平P/M水灰比B/M(%)空列空列K136.7637.8335.0133.6132.28K247.8637.5033.8735.1531.42K326.9130.4230.8130.4034.21K420.7426.5228.5833.1234.37R27.1211.316.434.752.95由错误!未找到引用源。可以看出，P/M对抗压强度影响最大，其次是水灰比，最后是B/M。由极差分析可得，磷酸钾镁水泥的最优配比为：P/M=1/3,水胶比为0.15,B/M=2%o但是，此配合比在实际操作过程中净浆很难成型，且凝结时间过短

9、，因此推荐正交试验中的第6组为最优配比，即PZM=1/3,水胶比为0.16,BZM=2%。2.6 粘结强度试睑结果2.7 耐高温性能试验结果2.8 本章小结第三章隧道防火涂料原材料及性能测试方法3.1 引言本章介绍了镁水泥隧道防火涂料原材料，对各组分进行功能性分析。根据隧道防火涂料的技术要求，选择合适的试验仪器，此外，还介绍了涂料性能测试方法。3.2 试验原材料隧道防火涂料综合性能的改善与提高，很大程度取决于所选材料，选择合适的材料是隧道防火涂料性能优劣的关键，选用的原材料不同，涂料的性能有很大差异。本课题将磷酸钾镁水泥代替传统的普通硅酸盐水泥和高铝水泥作为粘结材料的组分，将粘结材料和隔热耐火

10、材料作为基础配方对镁水泥隧道防火涂料配方进行研究。3.2.1 粘结材料粘结材料是涂料中的主要成膜物质，它的作用是将涂料中各组分粘结成整体，涂料干燥后，能够附着在基材表面，形成连续、均匀的坚韧保护膜，并且赋予涂料各种各样的性能。粘结材料应该选择粘结性能好，强风、振动和高温时均不脱落的材料，与有机材料相比，无机材料具有安全无毒、经久耐烧和价格低等特点，因而一般选用无机材料作为粘接材料。本课题选用的粘结材料主要由磷酸钾镁水泥和可再分散乳胶粉组成。3.2.1.1 磷酸钾镁水泥磷酸钾镁水泥是一种新型环保水泥，和普通硅酸盐水泥相比，具有快硬、早强、粘结和耐高温性能好等优点，而且可以避免碱性氧化物与空气中的

11、酸性气体发生反应，能够提高涂料的耐水性、耐候性等理化性能，其制备及性能见第二章。3.2.1.2 可再分散乳胶粉可再分散乳胶粉是一种辅助的粘结材料，在涂料中添加可再分散乳胶粉可以提高涂料涂层粘结强度、耐冻融循环性以及耐水性。研究表明，在隧道防火涂料中，最容易受损伤的部位是具有不同热膨胀系数的材料相结合的部位或是必须粘结在一起的部位，在高温下，应力将会在这些部位聚集。通过加入可再分散乳胶粉，粘结剂被赋与变形能力。其主要物理性质指标见表3-，其表观如错误!未找到引用源。所示。表3-1可再分散乳胶粉物理性质固含量（）比重(m1g)灰分（%）玻璃化温度（）粒径（目）粘度（CPS）99+17.4110+2

12、-4125IOs(1%)3.2.2 图3-1可再分散乳胶粉实物图3.2.3 隔热耐火材料隔热耐火材料是隧道防火涂料中的隔热骨料，在非膨胀型隧道防火涂料中占的比例很大，对耐火性能的贡献也大，可提高涂层的隔热性。一方面，高温下有些骨料会发生蒸发、熔融等吸热过程或分解、脱水等吸热反应，降低隧道内温度;另一方面，骨料分解产生的惰性气体能稀释氧气和可燃性气体的浓度，从而抑制燃烧的进行。同时，骨料熔融体形成薄膜覆盖层，隔绝空气，也能阻止燃烧的发生。本文采用隧道防火涂料中常见的隔热耐火材料：膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、空心漂珠和海泡石。3.2.3.1 膨胀蛭石膨胀蛭石一般为褐红色，主要成分包括二氧化硅、氧化铝、氧

13、化镁等难燃物。在高温环境下，膨胀蛭石体积膨胀620倍，具有容重轻、导热系数小、化学性质稳定、防火防腐、无毒无味等特点。在干燥环境下，膨胀蛭石具有很好的抗冻性，加热到850IOOOc时，由于结晶水生成气体，使体积急剧膨胀，薄片间形成空气夹层，形成层状碎片，其中有无数细小的空隙，是一种良好的隔热耐火材料(见表3-)。本文选用福州友程耐火材料有限公司提供的膨胀蛭石作为隔热耐火材料，其表观如错误!未找到引用源。所示。表3-2膨胀蛭石物理性质粒径(mm)密度(kgm3)导热系数(W(mK)耐火度(eC)吸音系数(512Hz)12802000.0470.07130013500.530.63图3-2膨胀蛭石实物图3.222膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩是利用珍珠岩矿石破碎、分级、灼烧后而形成的白色、多孔、质轻的颗粒状的无机材料。在IoOO1300C高温条件下，其体积能够迅速膨胀430倍，具有质轻、绝热、无毒、吸声、无味、不燃等特点，并且原材料丰富易得、价格低廉、使用安全、施工方便，是一种高效的隔热耐火材料(见表3-)。本文选用福州友程耐火材料有限公司提供的膨胀珍珠岩作为隔热耐火材料，其表观如错误!未找到引用源。所示。表3-3膨胀珍珠岩物理性质粒径(mm)密度(kgm3)导热系数(W(mK)耐火度()PH值23801500.0250.0