本发明涉及建筑用材料技术领域，具体涉及一种具有速凝性能的水泥基防火材料及施工方法。
背景技术：
水泥速凝剂是一种少量添加于水泥混凝土中就能显著提高水泥凝结速度的化学外加剂，也称为促凝剂。通过添加水泥速凝剂可以增加喷射混凝土依次喷涂厚度，缩短二次喷射的时间间隔，同时提高混凝土早期强度，以便及时提供支护抗力。通常水泥速凝剂被广泛应用于具有快速凝结快速变硬要求的施工场所，例如地下采矿、井巷支护、交通隧道、场建、水利水电、涵洞、引水洞等地下工程的喷射混凝土施工及紧急修补等工程。目前，市场上的水泥基防火材料在喷涂是由于喷涂厚度过厚会出现流挂现象，因此多是通过多次喷涂来达到防火的目的，但是每次喷涂后又必须间隔4-8个小时后才能进行下次喷涂，所以，在施工过程中需要耗费大量的时间和劳动量，造成施工成本过高，效率低下。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有速凝性能的水泥基防火材料，所述的具有速凝性能的水泥基防火材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下组分：水泥30-100份、聚苯乙烯颗粒0-30份、纤维1-15份、蛭石0-30份、铝酸三钙50-100份、半水石膏30-50份、石墨1-5份、α-烯烃磺酸钠1-5份、水泥外加剂1-5份、羟丙基甲基纤维素1-5份、填料1-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的5-30%。
优选地，所述的具有速凝性能的水泥基防火材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下组分：水泥60-90份、聚苯乙烯颗粒10-22份、纤维5-12份、蛭石8-22份、铝酸三钙60-80份、半水石膏40-50份、石墨2-5份、α-烯烃磺酸钠2-4份、水泥外加剂2-4份、羟丙基甲基纤维素3-5份、填料2-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的8-20%。
优选地，所述的具有速凝性能的水泥基防火材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下组分：水泥80份、聚苯乙烯颗粒17份、纤维10份、蛭石12份、铝酸三钙80份、半水石膏45份、石墨4份、α-烯烃磺酸钠3份、水泥外加剂4份、羟丙基甲基纤维素4份、填料2份，该速凝剂还包括粉煤灰3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的16%。
优选地，所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。
优选地，半水石膏为α-半水石膏，所述的α-半水石膏的制备方法为：将大块的二水石膏破碎成粉末，向粉末中喷洒防腐水溶液后将其加入反应釜中，并向反应釜中通入高压蒸汽，6h后取出陈化并经磨粉机磨细即得，防腐水溶液包括以下重量份的原料：乙酸钠1份、碳酸氢钠1份、氯化锌10份、水1000份，防腐水溶液与二水石膏粉末的重量比例为1:3。
优选地，所述的填料包括煅烧高岭土、滑石粉、云母粉、石棉粉、纳米二氧化硅、硅酸铝中的一种或几种的混合物。
优选地，所述的水泥外加剂包括以下重量份的组分：三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份。
优选地，所述的水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
优选地，改性氢氧化铝的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1；所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
具有速凝性能的水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为(1.1-1.45):1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为(1.4-1.6):1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:(0.02-0.33)；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在40-50mm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明的速凝剂成本低廉，有效地降低了成本，本发明通过添加铝酸三钙加速了水泥基防火材料的凝固时间和早期强度，通过添加粉煤灰提高了水泥的抗硫酸盐侵蚀的性能，以克服铝酸三钙易造成水泥抗硫酸盐性能差的缺点；本发明中通过纳米级蒙脱石对可膨胀型石墨进行改性，一方面避免了纳米级蒙脱石的团聚，另一方面可以提高可膨胀型石墨的膨胀倍数，从而提高了水泥基防火材料的阻燃和耐火时间，耐火时间在烃类火灾升温条件下可达到4-5h。本发明可以实现一次喷涂40-50mm厚度而不出现流挂现象，可以实现一次喷涂成型，减少了工人的劳动量，节约了多次喷涂中等待的时间，提高了生产效率。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容，除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义，当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含义”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其他要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但其与相关的常规杂志除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主题的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求外。
当量、浓度或者其他值或参数以范围、优选范围或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述技术问题，本发明第一个方面提供了一种具有速凝性能的水泥基防火材料，
所述的具有速凝性能的水泥基防火材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下组分：水泥30-100份、聚苯乙烯颗粒0-30份、纤维1-15份、蛭石0-30份、铝酸三钙50-100份、半水石膏30-50份、石墨1-5份、α-烯烃磺酸钠1-5份、水泥外加剂1-5份、羟丙基甲基纤维素1-5份、填料1-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的5-30%。
半水石膏，又名半水硫酸钙，已成为一种重要的新型绿色建筑新材料和工业原料。根据制备工艺的不同可分为α-半水石膏和β-半水石膏，由于α-半水石膏具有晶面完整、水化热低、需水量少、硬化体强度高等特点，性能和价值远优于β-半水石膏。
本发明的半水石膏并没有特别的限制，可为市售的任一牌号的半水石膏。
作为一种较优的实施方案，本发明中的半水石膏为α-半水石膏，而本发明的α-半水石膏的制备方法为：将大块的二水石膏破碎成粉末，向粉末中喷洒防腐水溶液后将其加入反应釜中，并向反应釜中通入高压蒸汽，6h后取出陈化并经磨粉机磨细即得，防腐水溶液包括以下重量份的原料：乙酸钠1份、碳酸氢钠1份、氯化锌10份、水1000份，防腐水溶液与二水石膏粉末的重量比例为1:3。
石墨，是碳的一种同素异形体，是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。石墨由于其特殊结构而具有一些特殊性质，如耐高温性、导电、润滑性、化学稳定性。石墨可用于生产耐火材料、导电材料、耐磨材料、润滑剂、耐高温密封材料、耐腐蚀材料、隔热材料、吸附材料、摩擦材料和防辐射材料等，这些材料广泛应用于冶金、石油化工、机械工业、电子产业、核工业和国防等行业中。
在本发明中石墨并没有特别的限制，可购自市售的任一种牌号的石墨。
优选地，所述的石墨为可膨胀型石墨。
优选地，所述的可膨胀型石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干即得，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。
本发明中α-烯烃磺酸钠并没有特别的限定，本发明中使用的α-烯烃磺酸钠为市售获得。
水泥外加剂，是在施工作业时向水泥中加入的少量化学成分。向水泥中添加水泥外加剂是调节和改善水泥某些性能的有效途径，该方法用量少、使用方便、成本低、经济技术效益高。本发明中的水泥外加剂并没有特别的限定。
作为一种较优的实施方案，本发明中水泥外加剂包括以下重量份的组分：三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份。
所述的水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
羟丙基甲基纤维素，属于非离子型纤维素混合醚，是一种半合成的、不活跃的、粘弹性的聚合物，是白色或类白色纤维状或颗粒状的粉末，广泛应用于合成树脂、石油化工、陶瓷、造纸、皮革、医药、食品和化妆品等行业。
本发明中的羟丙基甲基纤维素并没有特别的限定，是市售获得的。
填料，本发明中的填料并没有特别的限定，本发明中使用的填料为市售获得。
作为一种较优的实施方案，本发明中的填料选自煅烧高岭土、滑石粉、云母粉、石棉粉、纳米二氧化硅、硅酸铝中的一种或几种的混合物。
本发明中的改性氢氧化铝的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1；所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
作为一种较优的实施方案，本发明的具有速凝性能的水泥基防火材料还包括3份粉煤灰。
本发明的第二个方面提供了一种具有速凝性能的水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为(1.1-1.45):1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为(1.4-1.6):1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:(0.02-0.33)；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在40-50mm。
下面，通过实施例对本发明进行具体的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质性的改进和调整仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例1
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥80份；
聚苯乙烯颗粒10份；
纤维5份；
蛭石8份；
铝酸三钙50份；
半水石膏50份；
石墨1份；
α-烯烃磺酸钠1份；
水泥外加剂5份；
羟丙基甲基纤维素1份；
填料1份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的6%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏也为市售获得，也购于金锦乐化学有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨。
所述的α-烯烃磺酸钠购于济南贝亚特化工科技有限公司。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为煅烧高岭土。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.15:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.4:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.02；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在40mm。
实施例2
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥100份；
纤维1份；
蛭石30份；
铝酸三钙100份；
半水石膏30份；
石墨5份；
α-烯烃磺酸钠5份；
水泥外加剂1份；
羟丙基甲基纤维素5份；
填料2份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的6%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏也为市售获得，也购于金锦乐化学有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为煅烧高岭土、云母粉的混合物，二者的重量比例为1:1。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.1:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.46:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.08；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在45mm。
实施例3
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥60份；
聚苯乙烯颗粒15份；
纤维12份；
铝酸三钙60份；
半水石膏35份；
石墨2份；
α-烯烃磺酸钠2份；
水泥外加剂2份；
羟丙基甲基纤维素3份；
填料3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的5%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏也为市售获得，也购于金锦乐化学有限公司。
所述的α-烯烃磺酸钠购于济南贝亚特化工科技有限公司。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为滑石粉。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.2:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.5:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.1；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在44mm。
实施例4
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥30份；
聚苯乙烯颗粒2份；
纤维3份；
蛭石5份；
铝酸三钙50份；
半水石膏30份；
石墨3份；
α-烯烃磺酸钠1.5份；
水泥外加剂2.5份；
羟丙基甲基纤维素3.5份；
填料2.5份；
粉煤灰3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的8%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏也为市售获得，也购于金锦乐化学有限公司。
所述的石墨为可膨胀型石墨。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为石棉粉和云母粉的混合物，二者的重量比例为1:1。。
所述的粉煤灰为市售获得，购于郑州金源粉煤灰有限公司。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.3:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.55:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.15；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在48mm。
实施例5
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥90份；
聚苯乙烯颗粒30份；
纤维15份；
蛭石22份；
铝酸三钙70份；
半水石膏40份；
石墨4份；
α-烯烃磺酸钠3.5份；
水泥外加剂3份；
羟丙基甲基纤维素2份；
填料2.8份；
粉煤灰3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的20%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏也为市售获得，也购于金锦乐化学有限公司。
所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。其中，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为硅酸铝和纳米二氧化硅的混合物，二者的重量比例为1:1。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.4:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.6:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.2；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在46mm。
实施例6
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥70份；
聚苯乙烯颗粒22份；
纤维17份；
蛭石15份；
铝酸三钙90份；
半水石膏37份；
石墨2.5份；
α-烯烃磺酸钠4份；
水泥外加剂4份；
羟丙基甲基纤维素4份；
填料1.8份；
粉煤灰3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的30%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏也为市售获得，也购于金锦乐化学有限公司。
所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。其中，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为煅烧高岭土。
改性氢氧化铝的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1；所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.45:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.48:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.28；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在49mm。
实施例7
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥80份；
聚苯乙烯颗粒17份；
纤维10份；
蛭石12份；
铝酸三钙80份；
半水石膏45份；
石墨4份；
α-烯烃磺酸钠3份；
水泥外加剂4份；
羟丙基甲基纤维素4份；
填料2份；
粉煤灰3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的16%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏也为市售获得，也购于金锦乐化学有限公司。
所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。其中，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为煅烧高岭土与硅酸铝的混合物，二者的重量比例为1:1。
改性氢氧化铝的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1；所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.15:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.4:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.3；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在40mm。
实施例8
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥50份；
聚苯乙烯颗粒15份；
纤维8份；
蛭石17份；
铝酸三钙55份；
半水石膏30份；
石墨5份；
α-烯烃磺酸钠3份；
水泥外加剂2份；
羟丙基甲基纤维素3份；
填料3份；
粉煤灰3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的25%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏为α-半水石膏，α-半水石膏的制备方法为：将大块的二水石膏破碎成粉末，向粉末中喷洒防腐水溶液后将其加入反应釜中，并向反应釜中通入高压蒸汽，6h后取出陈化并经磨粉机磨细即得，防腐水溶液包括以下重量份的原料：乙酸钠1份、碳酸氢钠1份、氯化锌10份、水1000份，防腐水溶液与二水石膏粉末的重量比例为1:3。
所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。其中，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为硅酸铝。
改性氢氧化铝的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1；所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.15:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.2:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.33；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在50mm。
实施例9
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥80份；
聚苯乙烯颗粒12份；
纤维6份；
蛭石9份；
铝酸三钙80份；
半水石膏45份；
石墨4份；
α-烯烃磺酸钠3份；
水泥外加剂4份；
羟丙基甲基纤维素4份；
填料2份；
粉煤灰3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的10%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏为α-半水石膏，α-半水石膏的制备方法为：将大块的二水石膏破碎成粉末，向粉末中喷洒防腐水溶液后将其加入反应釜中，并向反应釜中通入高压蒸汽，6h后取出陈化并经磨粉机磨细即得，防腐水溶液包括以下重量份的原料：乙酸钠1份、碳酸氢钠1份、氯化锌10份、水1000份，防腐水溶液与二水石膏粉末的重量比例为1:3。
所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。其中，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为石棉粉。
改性氢氧化铝的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1；所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.15:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.4:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.02；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在43mm。
实施例10
一种具有速凝性能的水泥基防火材料，包括组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下物料：
水泥80份；
聚苯乙烯颗粒10份；
纤维5份；
蛭石8份；
铝酸三钙85份；
半水石膏35份；
石墨3份；
α-烯烃磺酸钠4份；
水泥外加剂2份；
羟丙基甲基纤维素5份；
填料2份；
粉煤灰3份；
组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的13%。
所述的铝酸三钙为市售获得，购于金锦乐化学有限公司。
所述的半水石膏为α-半水石膏，α-半水石膏的制备方法为：将大块的二水石膏破碎成粉末，向粉末中喷洒防腐水溶液后将其加入反应釜中，并向反应釜中通入高压蒸汽，6h后取出陈化并经磨粉机磨细即得，防腐水溶液包括以下重量份的原料：乙酸钠1份、碳酸氢钠1份、氯化锌10份、水1000份，防腐水溶液与二水石膏粉末的重量比例为1:3。
所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。其中，可膨胀型石墨购于青岛日升石墨有限公司，型号为9580300。
所述的水泥外加剂包括三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份；水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
所述的填料为纳米二氧化硅与硅酸铝的1:1的混合物。
改性氢氧化铝的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1；所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
水泥基防火材料的施工方法，至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为1.1:1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为1.4:1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:0.33；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在50mm。
性能评价
参照国标gb14907-2018《钢结构防火涂料》，按照实施例10的配方和施工方法制备样品，所制得的样品性能如表1所示。
表1性能评价结果
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域在具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
1.一种具有速凝性能的水泥基防火材料，其特征在于：所述的具有速凝性能的水泥基防火材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下组分：水泥30-100份、聚苯乙烯颗粒0-30份、纤维1-15份、蛭石0-30份、铝酸三钙50-100份、半水石膏30-50份、石墨1-5份、α-烯烃磺酸钠1-5份、水泥外加剂1-5份、羟丙基甲基纤维素1-5份、填料1-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的5-30%。
2.根据权利要求1所述的具有速凝性能的水泥基防火材料，其特征在于：所述的具有速凝性能的水泥基防火材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下组分：水泥60-90份、聚苯乙烯颗粒10-22份、纤维5-12份、蛭石8-22份、铝酸三钙60-80份、半水石膏40-50份、石墨2-5份、α-烯烃磺酸钠2-4份、水泥外加剂2-4份、羟丙基甲基纤维素3-5份、填料2-3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的8-20%。
3.根据权利要求1所述的具有速凝性能的水泥基防火材料，其特征在于：所述的具有速凝性能的水泥基防火材料为双组份体系，分别为组分a和组分b，组分a以重量份计包括以下组分：水泥80份、聚苯乙烯颗粒17份、纤维10份、蛭石12份、铝酸三钙80份、半水石膏45份、石墨4份、α-烯烃磺酸钠3份、水泥外加剂4份、羟丙基甲基纤维素4份、填料2份，该速凝剂还包括粉煤灰3份；组分b为改性氢氧化铝，组分b占组分a重量的16%。
4.根据权利要求1所述的具有速凝性能的水泥基防火材料，其特征在于：所述的石墨为经改性的可膨胀型石墨，经改性的可膨胀型石墨的制备方法包括以下步骤：将纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷加入到水中，搅拌均匀后加热至100℃反应2h后经过滤、洗涤、烘干后制得经改性的可膨胀型石墨，其中，纳米级蒙脱石、可膨胀型石墨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比例为5:1:0.5。
5.根据权利要求4所述的具有速凝性能的水泥基防火材料，其特征在于：半水石膏为α-半水石膏，所述的α-半水石膏的制备方法为：将大块的二水石膏破碎成粉末，向粉末中喷洒防腐水溶液后将其加入反应釜中，并向反应釜中通入高压蒸汽，6h后取出陈化并经磨粉机磨细即得，防腐水溶液包括以下重量份的原料：乙酸钠1份、碳酸氢钠1份、氯化锌10份、水1000份，防腐水溶液与二水石膏粉末的重量比例为1:3。
6.根据权利要求1所述的具有速凝性能的水泥基防火材料，其特征在于：所述的填料包括煅烧高岭土、滑石粉、云母粉、石棉粉、纳米二氧化硅、硅酸铝中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的具有速凝性能的水泥基防火材料，其特征在于：所述的水泥外加剂包括以下重量份的组分：三乙醇胺2份、丙三醇1份、三异丙醇胺2份、脂肪酸钠1份。
8.根据权利要求7所述的具有速凝性能的水泥基防火材料，其特征在于：所述的水泥外加剂的制备方法包括以下步骤：将相应重量份数的三乙醇胺、丙三醇、三异丙醇胺、脂肪酸钠加入到水中，并将溶液加热至50℃，搅拌均匀即得。
9.根据权利要求1所述的具有速凝性能的水泥基防火材料，其特征在于：改性氢氧化铝的制备方法如下：向反应釜中添加一定量的水，将无机阻燃剂、硫酸铝以及表面活性剂添加至反应釜中，搅拌均匀后向反应釜中添加一定量的氨水至反应釜中溶液的ph为6.1-7.2，反应一定时间后过滤、干燥即得目标产物，制备过程中反应釜内溶液的温度始终维持在30-45℃，水、无机阻燃剂、硫酸铝、表面活性剂的质量比例为：10:1:1:0.1；所述的无机阻燃剂包括磷酸氢二铵、聚磷酸铵、红磷、纳米氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯中的任意一种或几种的混合物，所述的表面活性剂包括tween20、tween21、聚氧乙烯壬烷基酚醚、聚氧乙烯400单月桂酸酯、聚氧乙烯40硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醇醚、聚氧乙烯十六醇醚、聚氧乙烯脂肪醇醚中的任意一种或几种的混合物。
10.根据权利要求1-9任一所述的具有速凝性能的水泥基防火材料的施工方法，其特征在于至少包括以下步骤：（1）将组分a中的各物料混合均匀，并将水与组分a按照质量比为(1.1-1.45):1的比例混合并搅拌均匀得到浆料；（2）将水与组分b按照质量比为(1.4-1.6):1的比例混合得到固化剂溶液；（3）将浆料和固化剂溶液分别加入双分组的喷涂机中以使固化剂溶液在枪口处与浆料混合均匀；浆料与固化剂溶液的质量比例为1:(0.02-0.33)；（4）向基材上喷涂一层该水泥基防火材料，一次喷涂厚度在40-50mm。
技术总结