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| 用于钢结构防火防水防腐蚀的高性能水泥基砂浆 随着我国双碳战略的确定，住建部积极引导绿色技术的创新，加快降低碳排放步伐，提高建筑产业的全球竞争力。而钢结构以其施工速度快、可施工跨度大、造型多变、综合造价低等优点得到了广泛应用。但是钢结构的抗腐蚀性能和抗火性能较差，防腐与防火直接决定了钢结构的正常使用寿命，在某种程度上耐久性问题是制约钢结构大规模推广和既有钢结构使用寿命的一个关键因素。钢结构的某些耐久性问题甚至直接与其安全性相关，如钢结构的锈蚀会导致钢材材性劣化和削弱钢构件的有效承载面积，进而降低钢构件的承载能力，因此，如果对钢结构的保护重视不足，将使既有钢结构的安全使用存在隐患，甚至可能会造成难以估量的经济和财产损失。 钢结构通常采用防腐防火涂料进行耐久性保护，防腐防火涂料需要现场喷涂或刷涂，现场湿作业工作量大、效率低、而且污染环境，同时防腐防火涂料本身存在耐久性问题，防腐防火涂料有效期小于结构设计使用年限，使用期内需要对防腐防火涂料进行维护或更换，给钢结构在住宅建筑中的应用带来了很大的困难，而耐久性明显更高的水泥基材料作为钢结构防火保护层使用时，往往防火、防水防腐性能和刚性强度不能兼顾而不得不加厚。因此，寻找装配化程度高、现场湿作业量小、施工效率高、耐久性好的钢结构防腐防火保护技术成为行业内亟待解决的技术难题。 钢结构的防火措施《建筑钢结构防火技术规范GB51249-2017》主要包括1、喷涂防火涂料；2、包覆防火板；3、包覆柔性毡状隔热材料；4、外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑砌体。目前常规这些防火措施只起防火作用，而不起防腐防水作用，还需要在防火层和钢材间涂覆防腐涂料，防水处理则需根据实际情况处理。因此，目前的钢结构外层很可能同时存在防腐层、防火层、防水层和装饰层等功能结构层，而防火层、防水层的耐久性与功能层间的粘结性，都无法保证与建筑同寿命。功能层的功能修复往往需要将表面装饰层拆除清理干净后才能重做，而建筑尤其是住宅的装饰装修成本极高，因此常规钢结构用于住宅建筑时，经济性极差。而外包混凝土、砂浆等无机材料耐久性好，传导系数比钢材低很多，但比其他防火材料要高不少，因此混凝土和砂浆往往需要通过加厚的方式达到防火要求，并提供结构刚度及部分承载力。出于防火性能的考虑，混凝土或砂浆往往选择低标号产品，但过厚的混凝土或砂浆结构会降低钢结构建筑的使用空间，过重的混凝土或砂浆保护层会加大了预制钢构件的运输和安装难度，构件更容易在运输和安装过程损坏。而通过提高孔隙率达到更好的防火隔热效果的时候，保护层的刚度和防水性会大大降低，从而又降低防火隔热性能及界面粘结性能，通过降低保护层孔隙率达到更好的防水性和粘结性，具备更高的刚度和强度，但保护层在火灾时由于高温脱水产生的水蒸气无法排出而更容易发生爆裂，导致防火失效。 目前常规防火材料都是以防火隔热为主要目标，其防火主要表现为不燃性，测试温度不高于800℃，测试时间不超过60min，而其隔热性能主要考虑日常建筑隔热保温，最高温度不会超过200℃，没有考虑建筑结构在发生火灾时防火材料对建筑结构的保护性。此性能应采用耐火性能试验和耐火极限判定，可参考GB 28375-2012《混凝土结构防火涂料》的耐火性能试验方法进行测试，采用标准升温耐火试验条件，耐火极限判定根据C20混凝土在耐火试验时背火面温度达到300℃的时间作为防火层对钢结构保护的耐火极限要求。 1.防火性能、防腐性能、防水性能不能同时兼顾； 2.功能层间的粘结性能无法保证； 3.难以进行预制施工，现场施工效率低，质量不好控制，还会带来污染问题。 用于钢结构防火防水防腐蚀的高性能水泥基砂浆，其原料为：陶砂；微珠；水泥；硅灰；胶乳；减水剂；消泡剂；玄武岩纤维；水。 1.在不降低砂浆弹性模量的基础上降低砂浆的导热系数，提升其界面粘结性、抗开裂防水性与抗爆裂防火性。 2.引入轻质材料微珠、陶粒等，可不同程度地提高砂浆的孔隙率，使砂浆具有更低的导热系数，但更高的孔隙率意味着更低的密实度、更低的强度和刚度，以至于更低的抗水渗透性，这是第一个需要解决的技术问题。为减小轻质材料的引入的副作用，必须尽可能考虑轻质材料与砂浆体系的匹配性，同时尽可能提高胶材的强度和密实度。 3.引入无机纤维，可提高砂浆在不同温度下的砂浆的抗拉性能与体积稳定性。 4.引入胶乳，对砂浆高温时爆裂具有一定的抑制作用，对砂浆的粘结性能的强度和耐久性具有明显的增强作用，但胶乳的加入很可能会降低砂浆的抗压强度和弹性模量。 抗盐冻防腐砂浆制备方法及施工方法 我国北方冬季普遍采用以氯盐为主要成分的融雪剂，通过降低液体冰点来消除路面积雪，取得较好的效果，但也给混凝土构件留下了巨大的质量隐患，氯盐渗入后，混凝土将出现明显的剥落破坏现象，氯盐还会加速混凝土内钢筋的锈蚀膨胀，造成混凝土开裂，严重降低其使用年限。此外工程施工中遇到恶劣的自然环境不可避免，在海洋、盐渍土等恶劣的自然环境中混凝土，盐分除引起盐冻破坏外，还将对混凝土产生明显的侵蚀，大大加速混凝土的破坏。目前解决混凝土结构盐冻破坏的方法是在混凝土表面设置表面防护涂层。表面防护涂层可以分为聚合物涂层、硅烷类涂层、防护砂浆类等。但现有材料大多存在与混凝土基层相容性差、透气性差，易空鼓、脱落，成本高、寿命短，防护效果不佳。 目前，以环氧树脂、聚脲涂层为代表的聚合物涂层在施工中易出现空鼓，且使用后易发生脱落；硅烷类涂层主要通过硅烷的疏水作用以及活性材料的渗透结晶作用提高混凝土的抗渗性能，但硅烷存在易挥发，附着性差的缺点，当混凝土比较致密时渗透深度有限；目前的一些防护砂浆常添加纤维，但纤维只能增加砂浆的早期抗裂性，对砂浆的密实性没有提高，对砂浆的联通孔道没有阻断作用，甚至形成盐分侵入的媒介，对砂浆的抗盐冻防腐蚀不起作用，甚至有不利影响。 基于上述原因，亟需研制一种成分和制备工艺简单、粘结强度和抗盐冻性能均优良、价格适中、防水性能优异、使用方式简单的抗盐冻防腐砂浆。 (1)砂浆粘结强度和抗盐冻性能不能同时保证；(2)耐水性能差；(3)组分复杂、施工不方便的问题。 抗盐冻防腐砂浆的各组分为：无机胶结材料、细骨料、有机胶结材料、膨胀材料、超塑化剂、保水增稠剂、引气剂、消泡剂、调凝剂、减缩剂、憎水剂，其余为填料。 a)本技术提供的抗盐冻防腐砂浆，通过添加特定质量百分比的无机胶结材料、细骨料、有机胶结材料、保水增稠剂、超塑化剂、减缩剂、憎水剂、调凝剂、引气剂和消泡剂，选择适宜的膨胀材料、填料种类和用量，显著提高砂浆的强度与密实度，降低砂浆孔隙率，提高砂浆的抗渗性能和抗盐冻性能。 b)本技术提供的抗盐冻防腐砂浆，通过添加保水增稠剂、超塑化剂、引气剂组分，能够显著改善砂浆的和易性与施工性，本技术提供的砂浆施工时基底不需要特殊处理，可操作时间长，具有较强的初粘力和抗下坠能力，不仅适合人工抹布，也能够使用机械喷涂。 c)本技术提供的抗盐冻防腐砂浆，因有机胶结材料、保水增稠剂、超塑化剂等组分的添加，具有较高的抗拉粘结强度和较大的折压比，显著改善砂浆与基底混凝土的亲和性和粘结性能，涂覆后与基底混凝土粘结牢固，不易鼓包脱落，抗裂性好。 d)本技术提供的抗盐冻防腐砂浆的制备方法，将原料在不同的混料机中进行混合能够防止不同原料之间产生化学反应，消减其组分作用。 e)本技术提供的抗盐冻防腐砂浆的制备方法，在混料时将细骨料分两次加入，先加入的细骨料能够加快其他材料的分散速度，保证混料均匀。 f)本技术提供的抗盐冻防腐砂浆通过一定的步骤涂布在混凝土表面，能够阻止外界的水和盐分渗透砂浆后接触混凝土结构，从而延缓基底混凝土的盐冻破坏进而提高抗盐冻性能；且砂浆中的无机胶结材料与填料发生水化反应产生部分类水滑石结构，使砂浆有较强的氯离子固化能力，砂浆经过盐冻后其抗盐冻性能不会产生衰减；具备优良的耐水性能，砂浆浸水后的拉伸粘结强度无明显下降；本技术提供的砂浆使用后可为基底混凝土提供长效防护。 g)本技术提供的砂浆成分简单，制备工艺简单，制备周期短，成本较低，且本技术提供的砂浆制备完成后可以立即使用，经过一定时间放置后也不会影响使用效果；该砂浆无毒，环境友好。 h)本技术提供的砂浆也可以用于油漆或者钢板表面，其抗盐冻性能和粘接性能依然优良。 技术资料费380元，包括生产配方、原料介绍、工艺流程等。 |
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