磷酸钾镁水泥砂浆运用于混凝土结构防火涂料高温性能研究.docx

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1、题目：磷酸钾镁水泥砂浆运用于混凝土结构防火涂料高温性能研究1 .关键科学问题是什么？有几个(D如何制备出满足施工要求的磷酸钾镁水泥？(2)磷酸钾镁水泥砂浆的热学性能(导热系数、热膨胀系数、比热容、体积变化)和普通混凝土结构防火涂料有何区别？(3)磷酸钾镁水泥砂浆的高温表现如何？它对混凝土结构的隔热保护作用如何？砂浆涂层的厚度为多少时混凝土结构耐火极限和粘结强度达到最优？(4)高温作用下，砂浆本身、接触面和混凝土结构的微观结构如何？2 .研究内容和研究方法上的创新是什么？(1)研究内容上的创新：目前国内外文献针对磷酸镁水泥的应用一般仅局限于快速抢修工程，而将磷酸镁水泥砂浆作为防火涂料应用于混凝土

2、结构却很少。如果能将这种性价比更高的材料应用于防火涂料，势必将为磷酸镁水泥和防火涂料的发展开辟一条新的道路。(2)研究方法上的创新：目前国内外文献对磷酸镁水泥砂浆的制备和材料高温性能研究一般是通过传统的抗压抗折强度表征，数据缺乏说服力。本文根据材料高温受力特点，采用针对性试验，选取耐火极限和粘结强度作为指标，数据更具有实际意义。3 .磷酸钾镁水泥砂浆运用于混凝土结构防火涂料高温性能的研究现状是什么？(请引用参考文献，并提供原文献)磷酸钾镁水泥高温性能研究现状：磷酸盐耐火材料可以做粘土质、高铝质、刚玉质、硅质和碱性等不定型耐火材料和免烧砖的结合剂。这些材料具有热稳定性好，耐压强度高且稳定，抗渣侵

3、蚀和耐冲击力强的特点，同时具有较好的荷重软化点和化学稳定性3。刘豫等以氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂和硅灰所得的镁质磷酸盐为主的胶凝物质作为结合剂，以棕刚玉作为骨料制备了快硬耐热混凝土，研究发现M/P是耐火混凝土力学性能的关键因素，在850C的该耐火材料的抗压强度达到19.58MPa,抗折强度3.37MPa。目前轻质耐火混凝土的结合剂一般有高铝水泥、水玻璃和磷酸盐，而所用的磷酸盐结合剂中磷酸铝和磷酸钠的使用比较广泛3闻。研究者提出在混凝土中外掺Mgo,外掺MgO混凝土是指在生产混凝土时加入适量的、一定活性的Mg0,利用其特有的延迟微膨胀性能补偿混凝土的收缩和温度变形，以防止产生裂缝，也就是利用MgO

4、水化所释放的化学能转变为机械能，使混凝土产生自生体积膨胀,抵消其温降过程的体积收缩。谢晓丽等采用轻质页岩陶粒、漂珠为骨料，以氧化镁和磷酸二氢钾反应所得的镁质磷酸盐水泥胶凝材料(MKP)为结合剂研制快硬轻质耐火混凝土。结果发现：硅灰用量是影响耐火混凝土性能的最关键因素，其最佳掺量为6%,氧化镁与磷酸二氢钾的摩尔比值为1/1,胶凝体系为30%时，轻质耐火混凝土有良好的性能。研究的耐火混凝土耐压强度高，凝结硬化时间较短，体积稳定性好，适合用做窑炉的紧急抢修材料。纪方通过试验研究发现：磷酸镁混凝土试件高温作用后的力学性能总体上呈现随温度升高逐渐劣化的趋势，升温到200C时，试件冷却后抗压强度降低幅度较

5、大；当温度高于200C时，试件抗压强度与200C时相比变化不大；升温到800C时，试件抗压强度与常温下相比降幅超过70%,粘结力几乎完全丧失；升温到IOOOC时，冷却后试件一触即碎，无法成型，混凝土完全破坏。混凝土结构防火涂料研究现状：针对混凝土结构或构件的特点，用于保护钢筋混凝土的防火隔热涂料应该具有密度轻、绝热性能好、附着牢、成本低、施工方便等特点，1984年我国四川消防研究所研制成功106预应力混凝土楼板防火涂料，并于1985年元月通过公安部技术鉴定，开创了该领域的先例。预应力混凝土楼板防火涂料主要有106预应力混凝土楼板隔热涂料、KD-6u预应力混凝土楼板防火隔热涂料、SBI(1G)防

6、火涂料、1B膨胀型防火涂料、SJ1型高温隔热防火涂料划。在隧道防火保护方面，日本在1985年即开始了隧道防火涂料的实验研究。20世纪90年代末，我国公安部四川消防科研所开始逐步研究和生产隧道防火涂料。在火灾发生时，隧道防火涂料可以有效保护隧道中的钢筋混凝土结构免遭破坏，从而缩短工程修复时间,减少维修费用。目前我国研制的隧道防火涂料已用于厦门海沧蔡尖尾山隧道等工程,该产品具有良好的耐火性、粘结性和装饰性。张思清向采用SQW-A材料高温强度试验仪,模拟火灾高温作用，将防火涂料涂覆于30X50mm的混凝土表面，通过测定混凝土受高温时的抗压强度和对比未受高温时的抗压强度,研究了新型膨胀型防火涂料不同厚

7、度对混凝土结构的防火保护作用。得出了未涂防火涂料的混凝土试块高温下的抗压强度为10.79Mpa,而涂有防火涂料的混凝土试块抗压强度达到21.581Mpa,破坏荷载也明显提高，与常温下混凝土的抗压强度相当。吴波等通过4组28d抗压强度为82.6MPa且外包不同厚度非膨胀型隧道防火涂料的高强混凝土试块的高温试验，研究了其爆裂状况随防火涂料厚度的变化情况。结果表明：当防火涂料厚度为20mm时，高强混凝土试块均未发生高温爆裂，试块表面所经历的最高温度仅369405C;当防火涂料厚度为10mm时，高强混凝土试块均发生了较剧烈的高温爆裂。与其他方法相比，采用非膨胀型隧道防火涂料不仅可有效抑制高强混凝土的高

8、温爆裂，同时施工方便、适应性好。4 .技术路线和研究方法本身的可行性是什么？技术路线:常温粘结强度国内外研究现状调研磷酸钾镁水泥的制备.凝结时间抗压强度磷酸钾镁水泥砂浆的制备f温粘结强度普通混凝土防火涂料对比评价热学性能试验高温力学试验结论与展望可行性分析：(1)磷酸钾镁水泥具有传统水泥所不具有的优异性能：粘结力强、体积稳定性好、耐热性好、耐高温、与旧混凝土之间的相容性好等，同时兼有陶瓷、水泥、耐火材料的优点。(2)镁质原料来源广泛，中国是世界上镁矿资源最丰富的国家，这些资源不但丰度高，还容易进行许多自然循环。(3)课题组已有人做过隧道防火涂料耐火性能的相关研究，且自行研发了一些试验装置。(4

9、)课题组和福建同利建材科技有限公司形成良好的合作机制，针对新型隧道防火涂料的研发应用展开合作，且成立了“绿色低碳环保新型建筑材料研发中心”，配备了完善的试验仪器和场所。5 .哪些环节有从水化产物和微观结构上开展研究？在研究砂浆涂层和混凝土结构的高温力学试验时，对涂层本身、接触面和混凝土结构进行微观试验，主要包括孔结构和ESEM分析。参考文献1郭海珠，余森.实用耐火原料手册M.建筑工业出版社,2000:507-508.刘豫，曹阳，郑书航.磷酸镁质耐热混凝土材料的研究J.中国建材科技，2010,(2):54-57.3Go1termannP.Ch1orideingressinconcretestru

10、ctures:Extrapo1ationofobservationsJ.ACIMateria1sJourna1,2003,100(2):114-119.4吴耀呈.不定型耐火材料用结合剂的发展J.耐火材料，1999,33(4):237-239.5李承木.MgO混凝土自生体积变形的长期研究成果J.水力发电，1998,(6):53-57.6谢晓丽，严云，胡志华.快硬轻质耐火混凝土的研究J.混凝土,2008,(1):32-39.7纪方.磷酸镁混凝土的配制及高温性能实验研究D.山东建筑大学,2010.8 HertzK.Heat-inducedexp1osionofdenseconcretesM.Denm

11、ark1nstituteofBui1dingDesign,Technica1UniversityofDenmark,19849 AhmedGN,HurstJP.ProceedingsofInternationa1WorkshoponFirePerformaneeofHigh-StrengthConcreteC.Gaithersburg,USA:Nationa1InstituteofStandardandTechno1ogy,1997:95-113.10 SiderisKK,ManitaP,PapageorgiouA,eta1.Mechanica1characteristicofHighPerf

12、ormmanceFiberreinforcedconcretesate1evatedtemperaturesR.ACISpecia1Pub1ication,2006:21260.11徐晓楠，周政惫.防火涂料M.化学工业出版社,2004.12 DuquesneS,MagnetS,JamaC.Intumescentpaints:fireprotectivecoatingformeta11icSubstratesJ.SurfaceandCoatingTechno1ogy,2004,180:302307.13张思清.新型膨胀型混凝土防火涂料的制备及其防火性研究D.西南交通大学,20.14吴波，周鹏.表面设置防火涂料高强混凝土的高温爆裂J.建筑材料学报，2011,14(3):406-412