改性的可喷射波特兰水泥基耐火组合物和其使用方法
专利汇可以提供改性的可喷射波特兰水泥基耐火组合物和其使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种能够用于诸如 钢 柱这样的结构件上的可喷施耐火组合物，以及 喷涂 多次涂层的方法。这种组合物含有波特兰 水 泥基材料，灰泥，和 速凝剂 。该组合物克服了典型的波特兰 水泥 基材料 凝结 时间长的 缺陷 并改善了其可悬挂性。产品是通过干混波特兰水泥、灰泥(半水 硫酸 钙 )和任选的灰泥 缓凝剂 及 粉碎 的聚苯乙烯 骨料 的混合物的方式制备。加入水后，形成能 泵 送到施工地点的可喷施的料浆。速凝剂应尽可能在靠近喷射点的 位置 加入。也可有其它的外加剂，如 淀粉 ，粘接和水泥强度增加剂。料浆以浆体状态附着在结构件上，并且在 凝固 后，提供了极好的防火和防热的保护作用。因为用于喷施的料浆凝结相对较快，因此在同一工作日内可进行多次喷涂。，下面是改性的可喷射波特兰水泥基耐火组合物和其使用方法专利的具体信息内容。
1．一种波特兰水泥基可用作喷射到基体上的耐火组合物，该组 合物含有按重量计的50-90％的水泥，4-30％的硫酸钙半水合物灰泥 和0-1％的缓凝剂，以及适量的其它成份，该成分选自0-5％的粉碎 的发泡聚苯乙烯、2-8％的粘土、0-8％的骨料、0.2-2％的空气引气 剂、0-4％的玻璃纤维和0-1％的甲基纤维素，该组合物以干混合物 的形式存在，在加入适量的水后则形成可作喷施用的料浆形式，在该 浆料形式的组合物中，再加入适量的速凝剂。
2．根据权利要求1的组合物，其中所含有的硫酸钙半水合物灰 泥的缓凝剂是蛋白质高强缓凝剂。
3．根据权利要求1的组合物，其中所含有的粉碎的发泡聚苯乙 烯的含量为按组合物重量计的2-3％。
4．根据权利要求1的组合物，其中该组合物是一种含有波特兰 水泥和硫酸钙半水合物灰泥的干组合物，该干组合物的体积密度为 16.02×10-5kgm/cc至28.84×10-5kgm/cc，而且在所说的组合物中还 再混入适量的选自硫酸铝、硝酸铝、硝酸铁、硫酸钾、硫酸、碳酸 钠、碳酸氢钠或醋酸的速凝剂。
5．根据权利要求4的组合物，其中所含有的硫酸钙半水合物 灰泥的缓凝剂是蛋白质高强缓凝剂。
6．根据权利要求4的组合物，其中所说的速凝剂和以4-30 ％(重量)存在的所说的硫酸钙半水合物灰泥的存在量足以使喷施后 的所说的料浆在1至2小时内充分地凝固，以便允许所说的料浆在其 上面进行至少第二次的喷施。
7．根据权利要求4的组合物其中的粉碎的发泡聚苯乙烯骨料 的含量为按重量计的2-3％。
8．应用权利要求1的波特兰水泥基可喷射的耐火组合物对钢基 体进行多次喷施涂层的方法，该方法包括混和含有波特兰水泥和硫酸 钙半水合物灰泥的混合物；加入水以形成可喷射的料浆；把所说的料 浆输往喷嘴；在输送前或输送过程中或输送后，在尽可能靠近所说的 喷嘴处引入速凝剂；在所说的基体上喷射所说的料浆的第一次涂层； 使所说的第一次涂层凝固到足以保持住第二次涂层；喷施所说料浆的 第二次涂层。
9．权利要求8的方法，其中所说的干混步骤还包括将硫酸钙半 水合物灰泥的缓凝剂加到所说的混合物中。
10．权利要求9的方法，还包括提供所说的硫酸钙半水合物灰泥， 缓凝剂和速凝剂，所提供的量足以防止所说的料浆凝固到阻止所说的 输送的程度，同时，足以使所说的料浆喷施到所说的基体上，在1-2 小时的时间间隔内凝固，其凝固的程度足以允许所说的料浆对所说的 基体进行第二次喷施而不产生剥落。
11．权利要求9的方法，其中所说的硫酸钙半水合物灰泥，缓凝 剂和速凝剂的数量足以让所说的料浆喷施到所说的基体上在1.5小时 内凝固。
12．权利要求8的方法，其中所说的料浆第一次涂层，喷施厚度 为19-22mm。
13．权利要求8的方法，其中所说的料浆的所说的第一次涂层和 第二次涂层的平均总厚度为38-51mm。
14．权利要求8的方法，其中所说的干混步骤还包括把粉碎的发 泡聚苯乙烯加入到所说的混合物中。
本发明步涉及可喷射耐火组合物。
众所周知，应用水硬性胶凝料浆对金属结构件进行喷射，是 为了在其表面上提供耐热涂层。美国专利US37,19,513和US3, 839,059描述了石膏基配方。该配方除了石膏胶结剂外，还含 有无机轻骨料，如蛭石，以及纤维素这样的纤维物质和空气引 气剂。这样的料浆一般是在地面准备好之后，再泵送到应用的 位置上，在哪儿将其喷施到基体上。应用的位置常常超过二三 十层高并带有提升结构。这样在配方和制备方面，料浆的可泵 送性是一个至关重要的标准。也就是它们必须能保持大量的水， 而借助这些水，能够容易泵送并达到相当的高度，还有要保持 足够的稠度以防止成份的离析或凝固，并具有适当的屈服，且 能够以给定的厚度对基体履盖。涂层混合物在料浆状态和干燥 状态都必须粘附在基体上，并且混合物必须在没有过度伸缩的 条件下凝固，而这种伸缩能够形成龟裂，这种龟裂严重妨碍干燥涂层 的隔热价值。
美国专利US4,757,024(将该文献引入本文作为参考)使 我们知道可喷射胶凝性组合物含有粉碎的聚苯乙烯，它在耐火 组合物中作为轻骨料。水硬性胶结剂是优选石膏，但也能用波 特兰水泥代替。事实上，波特兰水泥能典型地用在与高位交通 工程有关的应用中，并作胶结剂，因为水泥和石膏相比具有更 高的强度。
然而与波特兰水泥基耐火组合物相关的一个问题是：与石 膏基组合物相比，波特兰水泥基耐火组合物具有相对较差的可 悬挂性，(在一次喷施后，物质悬挂的厚度)，因为水在波特兰 水泥混合物中趋向于离析，这是由其水化过程慢所致。此外，对 于波特兰水泥而言，其凝固时间相对较长，对于给定的基体，每 天只能作一次喷施，这样喷施的厚度就不充分，而且，直到第 一次喷施上去的物质凝固前，第二次的喷施还不能进行。如企 图过早地进行第二次喷施将导致剥落。如果在一个典型地八小 时工作日里，多次喷施不能进行，那么劳动力成本必然增加，并 且所完成工作的时间也同样增加。
与石膏基组合物不同，石膏基组合物可以用明矾容易地加 速凝固，如在非常靠近喷嘴的地方可提前凝固，(象前文US4, 904,503和US4,934,596(这两篇文献引入本文作为参考)所 描述的)，明矾不能加速波特兰水泥的凝固以便有足够的时间 在一天内完成多次喷施。另外，考虑到硫酸铝的腐蚀性，不应 将其用作速凝剂。因为它能导致热轧钢基体的严重腐蚀。
因此，耐火工业一直在长时间探索波特兰水泥基的可喷射 耐火材料，该材料可以在一天时间里对诸如钢之类的基体进行 多次喷施，并且，即使多次喷施，仍具有改善的悬挂性。
现有技术问题已被本发明克服，本发明提供了一种可喷施 耐火材料，该材料能够消除先前所提的凝固时间长，并改善了 波特兰水泥基组合物的悬挂性。总的说来，本发明，可喷射耐 火组合物，它含有波特兰水泥基材料，该材料在传统的浆式搅 拌机中与水混合并通过各种类型的设备泵送。这种材料能够被 喷施在钢柱式钢梁上。这种产品通过干混波特兰水泥，灰泥(本文 定义为硫酸钙半水合物)和其它添加剂如粉碎的发泡聚苯乙烯，淀 粉，粘合剂和水泥强度增强剂的混合物的方式生产。通过加入水， 使干混合物形成可泵送，可喷施的料浆，优选加入一种速凝剂，更 优选的是在靠近喷施的位置加入。可把所说的料浆输往喷嘴；在输 送前或输送过程中或输送后，在尽可能靠近所说的喷嘴处引入速凝 剂；然后在基体上喷射所说的料浆的第一次涂层；使所说的第一次涂 层凝固到足以保持住第二次涂层；再喷施所说料浆的第二次涂层。
本发明的发明者已经发现使波特兰水泥基耐火材料加速凝固， 可以完成反复多次的喷施并使悬挂性得到改善。凝固的加速是由于 加入硫酸钙半水合物灰泥所致，凝固能被充分地延迟以便能泵送和 喷施，例如加入一种缓凝剂、优选蛋白质高强缓凝剂(由US.Gypsum 商购)，其用量为组合物重量的约0至约1.0％，优选约0至0.6 ％。缓凝剂的用量可以变化，主要取决于所用的水泥和硫酸钙半水 合物灰泥。凝固的加速被波特兰水泥/硫酸钙半水合物灰泥混合物 的初始快速硬化所证实。硫酸铝的加入最好是在接近喷射的位置 上。例如采用美国专利US.4,904,503或US.4,934,596所述的方法 和设备以提高凝结的速度。这种快速凝固对于在几小时内第二次用 这种材料喷射足够了。特别是将波特兰水泥/硫酸钙半水合物灰泥 的组合物与明矾一起喷施时，硫酸钙半水合物灰泥的凝固足以导致 波特兰水泥基体的硬化和使组合物的固有强度增长加快。并且，硫 酸钙半水合物灰泥的凝固能够产生对基体迅速的力学附着。这种附 着对于不剥落的第二次喷施是足够强的。明矾的注入尽可能地靠近 喷射的位置，以便使材料能在特定的位置迅速凝固。
本发明的耐火组合物，优选含有粉碎的发泡聚苯乙烯作为骨 料。该组合物的悬挂性部分地取决于组合物中的非粉碎的发泡聚苯 乙烯的量的最小化。发泡聚苯乙烯的“粉碎”最好符合特定的颗粒 大小的分布，保留在12#标准筛[1.675mm(0.0661英寸)孔]上的量， 以及通过30#标准筛并保留在325#筛上的颗粒的数量用美国专利 US4,989,464所描述的方法决定。(该文献引入本文作为参考)。 保留在12#筛上合适的颗粒数量，按重量百分比计为约0％至约20 ％，优选约0至约10％通过30#筛[0.5927mm(0.0234英寸)孔]上 的及保留在325#筛[0.0431mm(0.0017英寸)孔]上的合适的颗粒数 量应少于约40％重量，优选少于约30％。
由于本发明的耐火组合物一般作为干物料运送到施工地点，并 通过加入适当数量的水形成料浆，这样，制备和实施过程可能要横 跨许多小时，因此混合物的凝固时间通常被大大地延迟以便提供可 接受的现场适用期。在搅拌机中的缓凝与在喷施中所希望的速凝相 矛盾，因此，达到缓凝与速凝的精确平衡是困难的。很显然，混合 物如在料仓中基本上硬化，就会失去可泵送性并对准备的喷施毫无用 处。通过向硫酸钙半水合物灰泥中添加缓凝剂，被缓凝的材料在搅拌 机中不会硬化，并且该缓凝剂对于在喷嘴处的快硬没有任何明显的影 响。由于这些原因，缓凝剂的加入是优选的。即该过程包括提供所述 的硫酸钙半水合物灰泥，缓凝剂和速凝剂，所提供的量足以防止所说 的料浆凝固到阻止所说的输送的程度，同时，足以使所说的料浆喷施 到所说的基体上，在1-2小时的时间间隔内凝固，其凝固的程度足以 允许所说的料浆对所说的基体进行第二次喷施而不产生剥落。
能够满意的抵消料浆的缓凝，并且对料浆或作为施工对象的 基体不产生有害影响的任何速凝剂都可应用。速凝剂优选的用量 应足以在喷施1.5小时内使料浆充分地凝固，以便能进行下一次 喷施而不剥落。所要求的具体数量取决于速凝剂的类型以及耐火 组合物其它成份的性能。可应用的速凝剂例子有，硫酸铝，硝酸 铝，硝酸铁，硫酸铁，硫酸钾，硫酸，碳酸钠，碳酸氢钠和醋酸， 其中，特别优选明矾。
本发明能够用类型1至类型5的波特兰水泥，但用类型1特 别优选。干混合物的体积密度在16.02×10-5kgm/cc至28.84× 10-5kgm/cc(10至18pcf)之间，优选在19.22×10-5kgm/cc至 24.03×10-5kgm/cc(12至15pcf)的范围内，产品的最后干密 度在24.03×10-5kgm/cc至48.06×10-5kgm/cc(15至30pcf) 之间，优选在35.24×10-5kgm/cc至41.65×10-5kgm/cc(22至 26pcf)的范围内。干物料以1.3∶1至1.6∶1的比率(水∶固) 混合，按照本发明，合适的产品通过干混下列组份的混合物生产。
波特兰水泥， 50-90％
硫酸钙半水合物灰泥， 4-30％
缓凝剂， 0-1％
粉碎聚苯乙烯， 0-5％优选2-3％
粘土， 2-8％
纤维素(骨料) 0-8％
空气引气剂 0.2-2％
玻璃纤维 0-4％
甲基纤维素 0-1％
优选的产品，其成份在下列组成范围
波特兰水泥 67-74％
硫酸钙半水合物灰泥 12-18％
缓凝剂 0-0.6％
粉碎聚苯乙烯 2.5-3％
粘土(增强剂) 2-6％
纤维素 2-6％
空气引气剂 0.2-0.5％
玻璃纤维 1.5-3％
甲基纤维素 0.2-0.5％
(Angus Chemical出售的Amical/wp)细菌生成的量
硫酸铝速凝剂优选以37％的溶液形式使用，并在喷嘴注入 料浆中达到高达3％的水平。
也可以加入其它任何成份，如加入玻璃纤维来控制收缩，甲 基纤维素和其它本领域公知的合适的增稠剂，还有如月桂基硫 酸钠的空气引气剂，及抑制细菌形成的杀生物剂。
采用本发明的耐火组合物时，第二次喷施能够在第一次喷 施后大约1-2小时内优选约1.5小时内进行而不剥落。悬挂性 得到改善；单独的一次喷射典型地厚度能达到约19-25mm，(3/4-1英 寸)，事实上，甚至能够达到38mm，(1.5英寸)的厚度。传统的波特 兰水泥基组合物一般只能挂到13-16mm，(1/2-5/8英寸)的厚度。
实例1
制备下列配方 NOZL.维卡数据(mm)/小时 配方％硫酸钙半％水泥，干堆积密度，不能注射，可注射
水合物灰泥，
对照 0 85.7 12.4 14.5 11.5
1 8 77.5 11.8 12 9.5
2 12 73.4 12.6 11 8.5
3 16 69.3 13.2 9.5 6.5
4 24 61.2 12.3 10 8
以上各配合料中的水泥均是1型波特兰水泥。将各配合料 喷施到钢结构件上，其中按美国专利US4,904,503的指导加入 2.6％的明矾。12％和16％配合料在1-1.5小时内充分凝固， 从而使下一次的喷施能够进行。12％和16％配合料的第一次喷 施厚度为19-22mm，(3/4-7/8英寸)，在第二次喷施后总的厚度可达到 38-51mm，(1.5-2英寸)。而对照配方的第一次喷施的涂层厚度在 16mm，(5/8英寸)以下。第二次喷施[总涂层厚度为38mm，(1.5英寸)]试图在 1.5小时后进行，但是，发生剥落。特别是第二次喷施不仅导致第二次喷上去 的材料剥落，而且还导致第一次喷上去的涂层也部分剥落。这说 明第一次喷施形成的涂层在1.5小时的时间间隔内与基体粘接 的不充分牢固。
维卡实验是对材料流动和硬化的测试。硬度一般能显示产 品悬挂是否好。维卡读数越低，产品越硬。维卡数优选低于约 10mm，更优选是约8mm或更低。尽管实例1中的配方4的维卡 读数似乎极好，而事实上，含有24％的硫酸钙半水合物灰泥的配方 在料仓中太硬而使其工作性变差。为了使这些配方能得到商业应用， 额外的水是必需的，从而增加了适用的组合物的最后维卡数据。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种高倍率速凝型矿用封孔材料及使用方法 | 2020-05-11 | 525 |
| 一种松软低渗煤层长钻孔定向分段压裂高效瓦斯抽采方法 | 2020-05-13 | 949 |
| 一种离心无浆桩杆生产工艺及配套引料模具和振动布料车 | 2020-05-08 | 250 |
| 一种环保砖及其制备工艺 | 2020-05-11 | 817 |
| 一种无碱速凝剂专用防沉剂、其制备方法及应用 | 2020-05-12 | 563 |
| 一种液体无碱速凝剂及其制备 | 2020-05-08 | 419 |
| 一种隧道设备液压系统 | 2020-05-08 | 582 |
| 一种装配式预制构件用超轻保温加气混凝土及其制备方法 | 2020-05-14 | 996 |
| 一种液体速凝剂制备中用于添加剂量的校验装置 | 2020-05-08 | 200 |
| 一种带有自清洗功能的湿喷系统 | 2020-05-08 | 966 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
