改性的可喷射波特兰水泥基耐火组合物
专利汇可以提供改性的可喷射波特兰水泥基耐火组合物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供用于如 钢 柱的结构件的可喷耐火组合物和 喷涂 多涂层的方法。该组合物含波特兰 水 泥基料，灰泥和 速凝剂 。它消除典型波特兰 水泥 基料的长 凝结 时间并改善其悬挂性。产品是将波特兰水泥、灰泥(半水 硫酸 钙 )和任选的灰泥 缓凝剂 及碎聚苯乙烯粒料的混合物干混制成。加水后形成能 泵 到施工点的可喷料浆。速凝剂在最靠近喷射点加入。也可有其它外加剂，如 淀粉 ，粘接剂和水泥强度增加剂。料浆以浆状附在结构件上， 凝固 后提供极好的防火防热作用。由于喷施时料浆凝结较快，在一日内可多次喷涂。，下面是改性的可喷射波特兰水泥基耐火组合物专利的具体信息内容。
1.波特兰水泥基可喷射耐火组合物，该组合物含有水泥，灰泥和速凝剂。
2.权利要求1的可喷射耐火组合物，还含有灰泥缓凝剂。
3.权利要求1的可喷射耐火组合物还含有粉碎的聚苯乙烯。
4.干组合物含有波特兰水泥和灰泥;所说的组合物通过加入水可提供可凝固的料浆，这种料浆能够喷施到钢基体上，并且在喷施后，以料浆状态和随后的凝固状态粘附在所说的基体上;喷施后，所说的料浆含有速凝剂，所说的速凝和所说的灰泥的数量使喷施后的所说的料浆在八小时内凝固以便在其上面至少第二次喷施所说的料浆。
5.权利要求4的干组合物还含有灰泥缓凝剂。
6.权利要求4的干组合物，其中所说的速凝剂和所说的灰泥以一定的数量存在使喷施后的所说的料浆在约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.权利要求4的干组合物还含有粉碎的聚苯乙烯骨料。
8.由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灰泥缓凝剂加到所说的混合物中。
10.权利要求9的方法，还包括以足够的数量提供所说的灰泥，缓凝剂和速凝剂，以防止所说的料浆凝固到阻止所说的输送的程度，同时，使所说的料浆喷施到所说的基体上，在最多为8小时的时间间隔内，凝固的程度足以允许所说的料浆对所说的基体进行第一次喷施而不产生剥落。
11.权利要求9的方法，其中所说的灰泥，缓凝剂和速凝剂要有充足的数量以便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，喷施厚度超过5/8英寸。
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大约为1.5-2英寸。
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US3，719，513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严重阻止干燥涂层隔热的裂效。
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（本文定义为半水硫酸钙）和其它添加剂如粉碎的发泡聚苯乙烯，淀粉，粘合和水泥强度增强剂的混合物的方式生产。通过加入水，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。
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灰泥所致，凝固能被充分地延迟以便能泵送和喷施，例如一种缓凝剂、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，主要取决于水泥和所用的灰泥。凝固的加速被波特兰水泥/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但提高凝结的速度。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/灰泥的配合物与明矾一起喷施时，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，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”最好符合特定的粒子尺寸分布，保留在12＃标准筛（0.0661英寸孔）上的量，以及通过30＃标准筛并保留在325＃筛上的粒子的数量用美国专利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＃筛上合适的数量（粒子），按重量百分比计为约0%至约20%，优选约0至约10%通过30＃筛（0.0234英寸孔）的及保留在325＃筛（0.0017英寸孔）上的合适的粒子数量应小于约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。
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，醋酸，其中，明矾特别优选。
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10至18pcf之间，优选在12-15pcf的范围内，产品的最后干密度在15-30pcf之间，优选在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%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%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%杀生物剂 0.02%或足以抑制有害（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3/4-1英寸，事实上，甚至能够达到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 %灰泥, %水泥, 干堆积密度, 不能注射, 可注射对照 0 85.7 12.4 14.5 11.51 8 77.5 11.8 12 9.52 12 73.4 12.6 11 8.53 16 69.3 13.2 9.5 6.54 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3/4-7/8英寸，在第二次喷施后总的厚度可达到1.5-2英寸。而对照配方的第一次喷施的涂层厚度在5/8英寸以下。第二次喷施（总涂层厚度为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%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。
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