技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种新型环保钢结构用防火涂料及其制备工艺。
背景技术
随着现代建筑业的迅速发展，钢结构在歌剧院、体育馆、高层建筑等行业得到了广泛应用。作为现建筑的主要形式，钢结构具有机械性能好、强度高、质量轻、空间利用率高等优点。但是钢结构自身的耐火性能很差，极易导热。当温度低于300℃时钢结构强度基本不发生变化，当温度达到３５０℃时其强度下降１／３，在自身温度超过540℃时，其机械强度几乎全部丧失。火灾发生10ｍｉｎ后裸露的钢材温度就达到700℃以上，此时便会因钢结构的强度降低而导致建筑物坍塌，从而给人们的生命和财产带来巨大的损失。因此必须对钢结构建筑进行防火保护。钢结构防火涂料刷涂或喷涂在钢结构表面，防止钢材在火灾中迅速升温而造成强度下降，从而起到防火的作用。该方法施工简单、耐火时间长、不受构件几何形状限制，具有较好的经济性和适用性。
现有技术有研究（土木工程学报,第47卷第2期,2014年2月,“新型防火涂料的研制及再生混合组合楼板的耐火性能试验”）采用稻壳灰和碱激发偏高岭土基地聚物制备一种新型防火涂料，对比遴选出相对较优的涂料配方，测定其常温导热系数;在ISO834标准升温条件下，开展6块组合楼板的耐火性能试验，考察大尺度废弃混凝土使用、荷载比、防火涂料厚度等因素对组合楼板耐火性能的影响趋势，验证该防火涂料的显著防火效果。稻壳焚烧的产物-稻壳灰是一种多孔材料，其纳米尺度的孔隙具有高效的隔热性能，而纳米尺度的硅质粒子还具有良好的耐热性;碱激发的偏高岭土基地聚物作为一种无机胶凝材料，具有较好的耐高温性能和优良的隔热性能。
本发明旨在提供一种新型环保钢结构用防火涂料及其制备工艺，其性能得到了大幅度的提高。
发明内容
本发明针对现有技术中的缺点，提供一种新型环保钢结构用防火涂料及其制备工艺，其性能得到了大幅度的提高。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种新型环保钢结构用防火涂料的生产方法：
（1）制备微生物改性的作物燃烧灰：
按照重量份，取70-75份650℃焚烧所得稻壳灰，30-32份玉米焚烧所得玉米叶灰，混合均匀后，喷入20-30份的水，边喷边搅拌均匀，使其成为均匀略湿润的灰；
将地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、约氏不动杆菌按照菌数为1:1:0.2配制成复合菌剂；菌种活化制备成菌液后，均匀喷洒到复合灰，边喷边搅拌均匀，然后在38℃下发酵28-32小时，期间每2小时翻动一次，发酵结束后100℃进行灭活和干燥，制得微生物改性的作物燃烧灰；
（2）制备防火涂料：
取20-25份微生物改性的作物燃烧灰，1.5份氢氧化铝，13-14份由碱激发的偏高岭土基地聚物，2-2.5份钛白粉，0.5份纳米硅微粉，3-5份叶腊石粉、可再分散型淀粉3份、普通水泥1.5份，研磨混合均匀后，加入水50-58份，保持温度55-58℃，用搅拌器在180r/min的速度下搅拌15min，然后冷却到25℃，将搅拌器的转速调到1000r/min搅拌30min，制得防火涂料，呈均匀稠厚流体状态。
本发明人意外地发现，配制特定的作物燃烧灰，并且用特定的菌株进行一定的发酵工艺后，结合其他配方和工艺上的优化，经过大量的实验，意外发现了在特殊的配方和工艺下，可以得到性能大幅度提高的新型环保钢结构用防火涂料。
本发明的有益之处在于：
（1）本发明的新型环保钢结构用防火涂料采用作物燃烧后的废物作为原料，无毒环保。
（2）本发明制备得到的新型环保钢结构用防火涂料具有令人惊讶的优异性能。
具体实施方式
实施例1：
环保钢结构用防火涂料的生产方法：
（1）制备微生物改性的作物燃烧灰：
按照重量份，取70份650℃焚烧所得稻壳灰，32份玉米焚烧所得玉米叶灰，混合均匀后，喷入20份的水，边喷边搅拌均匀，使其成为均匀略湿润的灰；
将地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、约氏不动杆菌按照菌数为1:1:0.2配制成复合菌剂；菌种活化制备成菌液后，均匀喷洒到复合灰，边喷边搅拌均匀，然后在38℃下发酵32小时，期间每2小时翻动一次，发酵结束后100℃进行灭活和干燥，制得微生物改性的作物燃烧灰；
（2）制备防火涂料：
取20份微生物改性的作物燃烧灰，1.5份氢氧化铝，14份由碱激发的偏高岭土基地聚物，2份钛白粉，0.5份纳米硅微粉，5份叶腊石粉、可再分散型淀粉3份、普通水泥1.5份，研磨混合均匀后，加入水50份，保持温度58℃，用搅拌器在180r/min的速度下搅拌15min，然后冷却到25℃，将搅拌器的转速调到1000r/min搅拌30min，制得防火涂料，呈均匀稠厚流体状态。
将70mm×70mm×10mm的钢底板除锈并涂上一层防锈漆，再将型框紧套在钢底板四周，把上述防火涂料浆体注满型框，捣实并刮平表面，涂覆的厚度为5mm，约1d后涂料表干去除型框，室温养护28d后进行相关测试。
参照GB12441-2005及其他标准，分别进行了涂料黏结强度等测试。
导热系数测试结果为:热板温度35℃时导热系数0.0506W/(m·K)，热板温度60℃时导热系数0.478W/(m·K)。
黏结强度/Mpa为0.81。
耐冷热循环/次为大于20次不开裂。
实施例2：
环保钢结构用防火涂料的生产方法：
（1）制备微生物改性的作物燃烧灰：
按照重量份，取75份650℃焚烧所得稻壳灰，30份玉米焚烧所得玉米叶灰，混合均匀后，喷入30份的水，边喷边搅拌均匀，使其成为均匀略湿润的灰；
将地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、约氏不动杆菌按照菌数为1:1:0.2配制成复合菌剂；菌种活化制备成菌液后，均匀喷洒到复合灰，边喷边搅拌均匀，然后在38℃下发酵28小时，期间每2小时翻动一次，发酵结束后100℃进行灭活和干燥，制得微生物改性的作物燃烧灰；
（2）制备防火涂料：
取25份微生物改性的作物燃烧灰，1.5份氢氧化铝，13份由碱激发的偏高岭土基地聚物，2.5份钛白粉，0.5份纳米硅微粉，3份叶腊石粉、可再分散型淀粉3份、普通水泥1.5份，研磨混合均匀后，加入水58份，保持温度55℃，用搅拌器在180r/min的速度下搅拌15min，然后冷却到25℃，将搅拌器的转速调到1000r/min搅拌30min，制得防火涂料，呈均匀稠厚流体状态。
将70mm×70mm×10mm的钢底板除锈并涂上一层防锈漆，再将型框紧套在钢底板四周，把上述防火涂料浆体注满型框，捣实并刮平表面，涂覆的厚度为5mm，约1d后涂料表干去除型框，室温养护28d后进行相关测试。
参照GB12441-2005及其他标准，分别进行了涂料黏结强度等测试。
导热系数测试结果为:热板温度35℃时导热系数0.708W/(m·K)，热板温度60℃时导热系数0.359W/(m·K)。
黏结强度/Mpa为0.95。
耐冷热循环/次为大于12次不开裂。
实施例3：
环保钢结构用防火涂料的生产方法：
（1）制备微生物改性的作物燃烧灰：
按照重量份，取73份650℃焚烧所得稻壳灰，31份玉米焚烧所得玉米叶灰，混合均匀后，喷入25份的水，边喷边搅拌均匀，使其成为均匀略湿润的灰；
将地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、约氏不动杆菌按照菌数为1:1:0.2配制成复合菌剂；菌种活化制备成菌液后，均匀喷洒到复合灰，边喷边搅拌均匀，然后在38℃下发酵30小时，期间每2小时翻动一次，发酵结束后100℃进行灭活和干燥，制得微生物改性的作物燃烧灰；
（2）制备防火涂料：
取21份微生物改性的作物燃烧灰，1.5份氢氧化铝，14份由碱激发的偏高岭土基地聚物，2.1份钛白粉，0.5份纳米硅微粉，4份叶腊石粉、可再分散型淀粉3份、普通水泥1.5份，研磨混合均匀后，加入水51份，保持温度57℃，用搅拌器在180r/min的速度下搅拌15min，然后冷却到25℃，将搅拌器的转速调到1000r/min搅拌30min，制得防火涂料，呈均匀稠厚流体状态。
将70mm×70mm×10mm的钢底板除锈并涂上一层防锈漆，再将型框紧套在钢底板四周，把上述防火涂料浆体注满型框，捣实并刮平表面，涂覆的厚度为5mm，约1d后涂料表干去除型框，室温养护28d后进行相关测试。
参照GB12441-2005及其他标准，分别进行了涂料黏结强度等测试。
导热系数测试结果为:热板温度35℃时导热系数0.678W/(m·K)，热板温度60℃时导热系数0.400W/(m·K)。
黏结强度/Mpa为0.83。
耐冷热循环/次为大于13次不开裂。
实施例4：
环保钢结构用防火涂料的生产方法：
（1）制备微生物改性的作物燃烧灰：
按照重量份，取71份650℃焚烧所得稻壳灰，32份玉米焚烧所得玉米叶灰，混合均匀后，喷入29份的水，边喷边搅拌均匀，使其成为均匀略湿润的灰；
将地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、约氏不动杆菌按照菌数为1:1:0.2配制成复合菌剂；菌种活化制备成菌液后，均匀喷洒到复合灰，边喷边搅拌均匀，然后在38℃下发酵31小时，期间每2小时翻动一次，发酵结束后100℃进行灭活和干燥，制得微生物改性的作物燃烧灰；
（2）制备防火涂料：
取24份微生物改性的作物燃烧灰，1.5份氢氧化铝，13份由碱激发的偏高岭土基地聚物，2.4份钛白粉，0.5份纳米硅微粉，5份叶腊石粉、可再分散型淀粉3份、普通水泥1.5份，研磨混合均匀后，加入水57份，保持温度56℃，用搅拌器在180r/min的速度下搅拌15min，然后冷却到25℃，将搅拌器的转速调到1000r/min搅拌30min，制得防火涂料，呈均匀稠厚流体状态。
将70mm×70mm×10mm的钢底板除锈并涂上一层防锈漆，再将型框紧套在钢底板四周，把上述防火涂料浆体注满型框，捣实并刮平表面，涂覆的厚度为5mm，约1d后涂料表干去除型框，室温养护28d后进行相关测试。
参照GB12441-2005及其他标准，分别进行了涂料黏结强度等测试。
导热系数测试结果为:热板温度35℃时导热系数0.701W/(m·K)，热板温度60℃时导热系数0.388W/(m·K)。
黏结强度/Mpa为0.91。
耐冷热循环/次为大于12次不开裂。
实施例5：
环保钢结构用防火涂料的生产方法：
（1）制备微生物改性的作物燃烧灰：
按照重量份，取74份650℃焚烧所得稻壳灰，30份玉米焚烧所得玉米叶灰，混合均匀后，喷入21份的水，边喷边搅拌均匀，使其成为均匀略湿润的灰；
将地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、约氏不动杆菌按照菌数为1:1:0.2配制成复合菌剂；菌种活化制备成菌液后，均匀喷洒到复合灰，边喷边搅拌均匀，然后在38℃下发酵29小时，期间每2小时翻动一次，发酵结束后100℃进行灭活和干燥，制得微生物改性的作物燃烧灰；
（2）制备防火涂料：
取22份微生物改性的作物燃烧灰，1.5份氢氧化铝，14份由碱激发的偏高岭土基地聚物，2.2份钛白粉，0.5份纳米硅微粉，3份叶腊石粉、可再分散型淀粉3份、普通水泥1.5份，研磨混合均匀后，加入水52份，保持温度58℃，用搅拌器在180r/min的速度下搅拌15min，然后冷却到25℃，将搅拌器的转速调到1000r/min搅拌30min，制得防火涂料，呈均匀稠厚流体状态。
将70mm×70mm×10mm的钢底板除锈并涂上一层防锈漆，再将型框紧套在钢底板四周，把上述防火涂料浆体注满型框，捣实并刮平表面，涂覆的厚度为5mm，约1d后涂料表干去除型框，室温养护28d后进行相关测试。
参照GB12441-2005及其他标准，分别进行了涂料黏结强度等测试。
导热系数测试结果为:热板温度35℃时导热系数0.603W/(m·K)，热板温度60℃时导热系数0.423W/(m·K)。
黏结强度/Mpa为0.84。
耐冷热循环/次为大于12次不开裂。
由此可见，本发明的环保钢结构用防火涂料具有很好的耐火性能和极高的黏结强度以及耐冷热循环性能。
对现有技术有研究（土木工程学报,第47卷第2期,2014年2月,“新型防火涂料的研制及再生混合组合楼板的耐火性能试验”）报道的最优配方下制得的防火涂料进行同样的检测，其导热系数和黏结强度文中已有记载，显著不如本发明。进一步进行耐冷热循环检测，其次数小于10次就会开裂。
这进一步证明了本发明技术效果的优异性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。