技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防火涂層領(lǐng)域，即，用于地上建筑或地下建筑中的預(yù)制構(gòu)件或結(jié)構(gòu)體，尤其是用于隧道的具有高耐火性的涂層。

技術(shù)背景

用于地上建筑或地下建筑中的防火材料是已知的。例如，為了優(yōu)化火災(zāi)時(shí)的耐火性，給水泥體系中添加珍珠巖。這些防火材料的缺點(diǎn)是，對(duì)于機(jī)械壓力負(fù)荷的耐受性低。因此，尤其是在隧道建筑中這些材料經(jīng)常被設(shè)置以額外的防護(hù)涂層，例如，合成樹脂構(gòu)成的防護(hù)涂層。

在建筑化學(xué)行業(yè)特別需要提供一種新的防火材料，即耐火、容易加工和能承受摩擦負(fù)荷以及重復(fù)冷凍/融化循環(huán)的防火材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種能夠耐火較長時(shí)間，抗摩擦和能承受冷凍/融化循環(huán)的防火組合物。

按照本發(fā)明這將通過第一項(xiàng)權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的核心是，防火組合物含有水硬性粘結(jié)劑，玄武巖和蛭石，其中，基于防火組合物的總重量，蛭石的重量份額為3－35重量％。

此外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，防火組合物在與水混合之后，在固化狀態(tài)下具有高的機(jī)械強(qiáng)度，例如根據(jù)DIN EN－196－1的高的耐壓強(qiáng)度，通常在混合28天之后測量。借此，實(shí)現(xiàn)高的抗摩擦強(qiáng)度。摩擦負(fù)荷可以例如是由清潔造成的，例如要在隧道內(nèi)使用壓力清潔器或刷子時(shí)。此外，高的耐壓強(qiáng)度有利于預(yù)防例如在隧道內(nèi)由汽車造成的外部撞擊負(fù)荷。此外，還發(fā)現(xiàn)有益的早期強(qiáng)度。從何時(shí)起可以繼續(xù)掘進(jìn)工作并因此決定隧道掘進(jìn)的建筑進(jìn)度取決于早期強(qiáng)度，早期強(qiáng)度典型地在一天之后作為按照DIN EN－196－1的耐壓強(qiáng)度測量。

此外，防火組合物在與水混合之后，在固化狀態(tài)下具有按照EN 1542的高的粘附性。尤其當(dāng)把防火組合物用作噴射混凝土?xí)r這是有利的。在作為噴射混凝土使用時(shí)，還發(fā)現(xiàn)好的可泵送性和低的水/防火組合物值。

當(dāng)防火組合物具有氣孔形成劑時(shí)，則特別合乎目的。通過氣孔形成劑形成的氣孔可以額外地排出熱量。

本發(fā)明的其它方面是其它獨(dú)立的權(quán)利要求的內(nèi)容。本發(fā)明的特別優(yōu)選的具體實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。

發(fā)明的實(shí)施方法

本發(fā)明涉及一種防火組合物，該防火組合物含有水硬性粘結(jié)劑，玄武巖和蛭石，其中基于防火組合物的總重量，蛭石的重量份額為3－35重量％。

水硬性粘結(jié)劑典型地含有礦物粘結(jié)劑，例如水泥，石膏，飛灰或爐渣，尤其是水泥和/或石膏。優(yōu)選的水硬性粘結(jié)劑含有至少一種水泥，尤其是按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN197的至少一種水泥，或者硫酸鈣，以無水石膏、半水合石膏或二水合石膏形式的；或氫氧化鈣。優(yōu)選是波特蘭水泥，硫鋁酸鹽水泥和高鋁水泥(Tonerdeschmelzzemente)，尤其是波特蘭水泥。這些水泥的混合物可導(dǎo)致特別好的性能。為了快速固化，尤其使用水泥性快速粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑優(yōu)選包含至少一種高鋁水泥或其它的鋁酸鹽來源，例如提供鋁酸鹽的熟料，和任選地以無水石膏,半水合石膏或二水合石膏形式的硫酸鈣；和/或氫氧化鈣。優(yōu)選水泥，尤其是波特蘭水泥作為水硬性粘結(jié)劑的組成成分。

基于防火組合物的總重量，水硬性粘結(jié)劑的重量份額優(yōu)選為10－70重量％，尤其是20－60重量％，優(yōu)選30－50重量％。

玄武巖是技術(shù)人員通常已知的并記載在CD Chemie Lexikon,版本1.0,Georg Thieme出版社(斯圖加特)中。

合適的玄武巖典型地具有一個(gè)2.6－3.3g/cm³的厚度，尤其是2.8－3.1g/cm³。此外，合適的玄武巖典型地具有0.05－5mm的平均粒度，尤其是0.06－4mm，優(yōu)選0.1－3mm。優(yōu)選熔點(diǎn)為1000－1400℃，尤其是1200－1300℃的玄武巖。

基于防火組合物的總重量，玄武巖的重量份額優(yōu)選為35-65重量％，更優(yōu)選40－55重量％，最優(yōu)選44－55重量％。

蛭石是技術(shù)人員通常已知的并記載在CD Chemie Lexikon,版本1.0,Georg Thieme出版社(斯圖加特)中。合適的蛭石典型地具有200－70kg/m³的堆積密度，尤其是150－80mm，優(yōu)選130－100nm。平均粒度優(yōu)選為0.05－5mm，尤其是0.06－4mm，優(yōu)選0.1－3mm。合適的蛭石典型地具有1000－1500℃的熔點(diǎn)，尤其是1200－1400℃。尤其優(yōu)選是膨脹蛭石，其通過在800－1000℃典型溫度下對(duì)原料蛭石加熱而可獲得。

基于防火組合物的總重量，蛭石的重量份額優(yōu)選為5－20重量％，尤其是7－15重量％，優(yōu)選10－15重量％。

此外，防火組合物可以含有至少一種氣孔形成劑，尤其是能夠傾倒的粉末狀氣孔形成劑。

技術(shù)人員對(duì)水硬性粘結(jié)劑在與水混合之后對(duì)氣孔形成可能造成的影響，尤其是由于其顆粒尺寸、稠度以及溫度所造成的影響，是已知的。

優(yōu)選，氣孔形成劑生成封閉的、大小為0.02－0.30mm的氣孔，以改善可加工性和粘結(jié)性和微小地，尤其是不降低機(jī)械強(qiáng)度(耐壓強(qiáng)度)。

特別合適的是當(dāng)接觸水時(shí)在水硬性粘結(jié)劑中生成小氣泡，尤其是微型氣泡的材料作為氣孔形成劑。

典型地適合充當(dāng)氣孔形成劑的材料是界面活性物質(zhì)，如陰離子活性物質(zhì)、陽離子活性物質(zhì)或非離子物質(zhì)。

優(yōu)選，從下列物質(zhì)中選擇優(yōu)選的氣孔形成劑：樹脂酸的堿金屬鹽如甜菜堿,磺化樹脂酸如磺基甜菜堿，烷基磺酸鹽如烷基十二烷基磺酸鹽，烷基苯磺酸鹽，烷基醚硫酸鹽，烷基芳基醚硫酸鹽，烷磺酸鹽，脂肪酸的鹽，脂肪酰胺，脂肪酸-烷醇胺反應(yīng)產(chǎn)物，木質(zhì)素磺酸鹽，萘磺酸-甲醛-縮聚物，三聚氰胺-甲醛--亞硫酸鹽－縮聚物和聚羧酸鹽。特別優(yōu)選氣孔形成劑是烷磺酸鹽，尤其是十二烷基磺酸鹽。

氣孔形成劑可以是由瑞士Sika股份公司市售可得的品牌為Fro－V或的產(chǎn)品。

基于防火組合物的總重量，氣孔形成劑的重量份額優(yōu)選為0.05－5重量％，尤其是0.075－3重量％，優(yōu)選0.1－0.5重量％。

除了上述組分，防火組合物也可以含有其它添加劑?？梢允褂萌魏我簯B(tài)或粉末狀的混凝土添加劑作為添加劑。優(yōu)選使用促進(jìn)劑，腐蝕抑制劑，液化劑，增稠劑，延遲劑，減縮劑，消泡劑等等。這些添加劑，如硬化促進(jìn)劑、腐蝕抑制劑、液化劑等已經(jīng)眾所周知。對(duì)于噴射混凝土，促進(jìn)劑特別重要，其由以商品名銷售。例如，可以使用由以商品名銷售的那些作為液化劑或延遲劑。

例如，可以使用烷醇胺，醇，有機(jī)酸，膦酸鹽作為腐蝕抑制劑。尤其是乙醇胺或N－烷基化乙醇胺適合作為烷醇胺，優(yōu)選選自單乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，N-甲基二乙醇胺，N,N-二甲基乙醇胺以及它們的混合物。

除了上述組分，防火組合物也可以含有填充料。

典型的填充料是例如礫，沙，石英，但是也可以是膨脹粘土，浮石，聚苯乙烯或珍珠巖。對(duì)于防火涂料，特別優(yōu)選的填充料是改善導(dǎo)熱性的珍珠巖。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，防火組合物也可以含有其它具有高防火性的添加劑，例如纖維如玻璃纖維或塑料纖維，尤其是聚乙烯纖維或聚丙烯纖維，其它的塑料添加劑或鈣硅酸鹽，如硬硅鈣石。特別優(yōu)選的是聚乙烯纖維或聚丙烯纖維。

基于防火組合物的總重量，上述具有高防火性的添加劑的重量份額優(yōu)選為0.05－2重量％，尤其是0.1－0.5重量％。

優(yōu)選，防火組合物在與水混合之后28天具有的抗彎強(qiáng)度為1－10N/mm²，尤其是2.5－10N/mm²，和耐壓強(qiáng)度為2－30N/mm²，尤其是2－13N/mm²。

上述抗彎強(qiáng)度值和耐壓強(qiáng)度值援引DIN EN－196－1。

防火組合物在與水混合之后28天的粘附性按照EN1542測量，優(yōu)選為0.5－4N/mm²，尤其是0.8－4N/mm²。

此外，如果經(jīng)固化的防火組合物依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：SIA 262/1：2003附錄C在用于確定冷凍-融化鹽耐受性(Frost-Tausalzwiderstandes)試驗(yàn)時(shí)具有剝離量m(g/m²)為m≤2000g/m²、尤其是m≤1000g/m²時(shí)則是有益的。

水與防火組合物的混合比優(yōu)選為0.8－2，尤其優(yōu)選1－1.6。

防火組合物可以是例如作為溶液、懸浮液或粉末狀存在，其中優(yōu)選防火組合物呈粉末狀存在和在使用之前與水混合。

此外，本發(fā)明還涉及如上所述的防火組合物的應(yīng)用。有利的，將處于與水混合狀態(tài)下的防火組合物用作為噴射混凝土，噴射砂漿或澆灌混凝土。

此外有利的是將防火組合物用作防火涂層，尤其是在經(jīng)固化狀態(tài)下的，其在防火組合物與水混合之后得到。

所述防火組合物和/或防火涂層典型地適合于地上建筑，地下建筑和預(yù)制構(gòu)件建筑，優(yōu)選用于地上建筑和地下建筑，特別是用于建筑物的內(nèi)部建筑。特別優(yōu)選，在建設(shè)新的隧道時(shí)或維護(hù)已有的隧道時(shí)使用按照本發(fā)明的防火組合物或按照本發(fā)明的防火涂料來覆蓋隧道內(nèi)壁。典型的，防火組合物和/或防火涂料在與水混合之后為進(jìn)行應(yīng)用可以以固化狀態(tài)或仍潮濕的狀態(tài)存在。優(yōu)選，它們以固化狀態(tài)存在。

此外，本發(fā)明還包括含有如上所述的防火組合物的防火涂層，尤其是在固體礦物基底U上的防火涂層。

尤其是巖石，墻體或混凝土結(jié)構(gòu)例如混凝土墻、混凝土柱子或尤其是混凝土板，例如用于覆蓋隧道壁的那些，適合用作固體礦物基底U。作為基底還尤其適合的是例如為了鞏固巖石而涂覆的噴射混凝土的層。

當(dāng)然，作為礦物基底U優(yōu)選考慮天然存在的巖石，墻體或混凝土，尤其是特別以混凝土板或噴射混凝土形式的混凝土層，如例如用于隧道建設(shè)的那些。

在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及制造含有如上所述的防火組合物的防火涂層的方法，其中尤其是防火組合物與水混合并且在濕的狀態(tài)下施用到基底上，尤其是固體的礦物基底U上。

優(yōu)選的方法是，與水混合的防火組合物借助噴射鑄造法施用到基底上，尤其是固體的礦物基底U上。

防火組合物與水混合并且在仍濕的狀態(tài)下涂覆到基底上。與水混合的防火組合物或是直接涂在基底上，或是先把一個(gè)另外的層1例如底漆涂在基底上和然后把與水混合的防火組合物涂在所述另外的層1上。與水混合的防火組合物的層優(yōu)選是可以通過干法或濕法涂在基底上或所述另外的層1上的噴射混凝土或噴射砂漿。在干法中，防火組合物在離開噴射噴嘴之前不久才與水混合。在濕法中，防火組合物在噴射之前與水混合。優(yōu)選是濕法。

層1的底漆可以是水泥性底漆或有機(jī)底漆。如果是有機(jī)底漆，優(yōu)選特別是包括具有烷氧基的硅烷的底漆作為增附劑。

底漆理解為施用在基底上并在施用后經(jīng)過一段等待時(shí)間，即所謂的通風(fēng)時(shí)間之后被涂層所覆蓋的預(yù)涂劑，且其用于改善涂層在所涉及基底表面上的粘附性。

另一個(gè)優(yōu)選的方法是，在這種方法中基底是一個(gè)鑄模件，尤其是用于制造由防火組合物組成的預(yù)制構(gòu)件的，或是預(yù)制件元件，如門元件、屋頂、壁元件、地板元件或覆板元件。

優(yōu)選通過鑄造或過濾壓制制造預(yù)制構(gòu)件或預(yù)制件元件。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

現(xiàn)在借助實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。這些實(shí)施例應(yīng)進(jìn)一步闡釋本發(fā)明而不以任何方式限制本發(fā)明范圍。

由根據(jù)表1中數(shù)據(jù)的重量份數(shù)的內(nèi)含物制造不同的防火組合物Z1－Z10。組合物Ref1是一個(gè)比較實(shí)施例。

應(yīng)用的原料：

組合物的制備

根據(jù)表1中列出的量，將防火組合物Z1－Z10的原料以及比較實(shí)施例Ref1的原料在加入拌合水之后在Hobard混合器中混合3分鐘。根據(jù)表1中列出的拌合水與組合物的原料總和(MV：水/組合物)的混合比例(MV)可以知道加入的拌合水量。數(shù)值1：2.82表示，相對(duì)于每2.82重量份的相關(guān)組合物添加1重量份的拌合水。向比較實(shí)施例中加入飛灰，以提高其可加工性。

由不同的組合物澆注4cmx 4cmx 16cm大小的棱柱體。在溫度23℃和50％相對(duì)空氣濕度的條件下，在1，7和28天(d)之后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 196－1確定耐壓強(qiáng)度(見表2，DF)。

由不同的防火組合物澆注4cmx 4cmx 16cm大小的棱柱體。在溫度23℃和50％相對(duì)空氣濕度的條件下，在1，7和28天(d)之后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 196－1確定抗彎強(qiáng)度(見表2，BZ)。

由不同的防火組合物注射(注射法)4cmx 4cmx 16cm大小的棱柱體。在溫度23℃和50％相對(duì)空氣濕度的條件下，在28天(d)之后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 1542確定粘附性(見表2，粘附性)。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SIA 262/1：2003附錄C，通過防火組合物Z1，Z3，Z5，Z7，Z9和Z10進(jìn)行試驗(yàn)，確定冷凍-融化鹽耐受性。由防火組合物Z1，Z3，Z5，Z7，Z9和Z10制造出15cmx 15cmx 15cm大小的試樣，剝離量m(g/m²)列在表2中。m≤200g/m²的量代表高的冷凍-融化鹽耐受性，m≥3800g/m²的量代表低的冷凍-融化鹽耐受性，而它們之間的值代表中等冷凍-融化鹽耐受性。從表2中可以看出，防火組合物Z5和Z10具有高的冷凍-融化鹽耐受性，而防火組合物Z1，Z3，Z7，Z9具有中等的冷凍-融化鹽耐受性。

根據(jù)RWS－標(biāo)準(zhǔn)燃燒曲線利用含有防火組合物Z1，Z9或Z10的試樣進(jìn)行燃燒試驗(yàn)。在混凝土噴射法中把組合物涂覆到180cmx 160cmx 30cm大小的水泥板的一側(cè)上，直到噴射的防火涂層Z1，Z9或Z10的層具有3cm的厚度。然后把用這種方法制作的試樣在20℃下存放28天。

然后將試樣以上側(cè)面，即被噴射了組合物的一側(cè)置于油爐火焰之下120分鐘(ELCO EL4.140P)。根據(jù)RWS－加熱曲線，試樣的上側(cè)面的表面上的溫度在油焰下最高達(dá)1350℃。

通過溫度傳感器(裝入之后埋在砂漿內(nèi))，在被噴射的組合物內(nèi)(4個(gè)溫度傳感器)和在被噴射的組合物與水泥板的界面(2個(gè)溫度傳感器)處記錄溫度曲線，記錄時(shí)間120分鐘。數(shù)據(jù)被傳輸給一個(gè)與溫度傳感器連接在一起的數(shù)據(jù)記錄器(可從Tectron Systems AG，Bubikon，瑞士購得)。

如表2所示，沒有在任何試樣發(fā)現(xiàn)被噴射的組合物脫落。此外，表2中還列出了來自6個(gè)溫度傳感器的480個(gè)測量值的溫度均值。

表1防火涂層Z1－Z10和比較實(shí)施例Ref1的內(nèi)含物，以重量份計(jì)。

表2結(jié)果

n.m.＝不可測量，n.a.＝?jīng)]有測量

當(dāng)然，本發(fā)明不局限于所示的和所述的實(shí)施示例。