摘要：

钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好以及施工周期短等优点，所以越来越受到设计师们的青睐。然而，火灾和腐蚀的发生会给钢材带来严重的破坏，这不但影响了钢结构的强度，还使它的服役期大幅缩短。目前，防火防腐涂层是钢结构防护的有效手段之一，它具有自重轻、施工简便和成本低等优点。然而，传统的钢结构涂料通常只具备防火或者防腐这一种功能。这就使得需要先对钢结构实施防腐处理，之后再进行防火处理。这样做不但增加了施工的复杂性新型钢结构防火涂料，而且在两层处理的界面处还容易出现不兼容的情况或者粘结不牢固的现象。磷酸镁水泥（MKPC）是一种新型复合胶凝材料。它具有硬化速度快的特点，早期强度高，粘结性能好，环境适应性也好。MKPC 有着致密的基体结构，这使它具备了优异的强度性能。其独特的水化过程让它拥有优异的防腐性能。并且，它的主要原料之一死烧氧化镁具有很高的耐火度，这为 MKPC 在防火方面的应用提供了可能。目前，关于磷酸镁水泥基钢结构防火防腐一体化涂料的研究比较少。主要存在的问题有两个，一是如何提高耐火性，二是如何调节其施工性。因此，本文主要针对这两个方面，依据国家标准 GB14907-2018《钢结构防火涂料》中的性能要求，按照喷涂施工的要求，设计并制备出一种新型的磷酸镁水泥基钢结构防火防腐涂料。

课题主要围绕以下核心问题展开研究：镁磷比、耐火隔热填料的掺量以及种类。在确保涂料具备优异施工性的前提下，还具有优异的耐火性能、耐腐蚀性能和耐久性能。同时，借助 X 射线衍射、扫描电子显微镜和综合热分析等手段，对涂料在耐火实验前后的主要物相以及微观结构等进行了分析。不同种类的耐火隔热填料对涂料的用水量有着不同的影响。搭配不同的填料可以提高涂料的施工性能。其中，镁磷比为 3:1 时，填料掺量为 40%，膨胀蛭石与玻化微珠为 1:1。此时，涂料的干密度为 598.9kg/m³，抗压强度为 0.363MPa，粘结强度为 0.063MPa，涂层背火面平衡温度为 243℃。不过，涂料存在抗压强度较低的不足，施工性能也较差，还有比较严重的泌水现象。采用膨润土、可再分散乳胶粉和纤维素醚对涂料性能进行了优化。掺入膨润土后，能在减少涂料用水量的同时提高涂料的抗压强度；掺入可再分散乳胶粉和纤维素醚，可在涂料基体中形成聚合物膜结构，从而解决了泌水问题，改善了施工性能。

最终掺入了 4%的膨润土，掺入了 2%的可再分散乳胶粉，还掺入了 0.2%的纤维素醚，得到的涂料性能如下：干密度为 630.4kg/m³，抗压强度为 0.544MPa，粘结强度为 0.122MPa，钢板背火面的平衡温度为 236℃。接着对涂层的多种性能进行了测试，包括耐曝热性、耐湿热性、耐冻融循环性、耐酸性、耐碱性、耐盐雾腐蚀性和耐紫外线辐照性。测试结果表明，在除耐酸性较差之外的其他试验中，涂层均未出现起层、脱落、空鼓、开裂等现象。对比了有涂层保护和无涂层保护的钢板的腐蚀情况。发现有涂层保护的区域新型钢结构防火涂料，其受到的腐蚀明显比无涂层保护的区域要低。这表明涂层能够对破坏介质起到一定的阻隔作用。

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