一种保险柜用耐火芯材及测试上述芯材隔热性能的方法

本发明涉及一种保险柜用耐火芯材，还涉及测试上述耐火芯材隔热性能的方法。

背景技术：

1、保险柜作为现金、重要资料和贵重物品的存储装置，对安全性、耐火性等有严格要求。目前科研人员主要通过对保险柜表面涂刷涂料或保险柜内腔填充耐火芯材等方式解决保险柜的耐火性问题。

2、现有保险柜耐火芯材采用普通硅酸盐水泥泡沫混凝土，虽然其作保险柜耐火芯材耐火性能满足要求，但普通硅酸盐水泥混凝土在高温时，其内部的自由水及水化产物的结晶水分解，释放水蒸汽，导致结构孔隙率增大，强度降低，由于耐火芯材处于密封的保险柜内腔，水蒸汽无法排出，存在安全隐患。

3、现有技术中对耐火芯材试块中心温度的测试方法有很多，例如：(1)红外热像仪法，通过检测物体发出的红外辐射来确定其表面温度，并结合材料的导热性能来估算中心温度，这种方法适用于快速筛查和初步评估，但精度可能受到表面特性(如颜色、湿度)的影响；(2)光纤温度传感器法，利用光纤中的光信号来测量温度变化，具有抗电磁干扰、耐腐蚀和可远程测量的优点，但此技术成本相对较高，且需要专门的设备进行数据读取和处理；(3)数字图像相关性技术，通过比较材料表面在加热过程中的图像变化来计算温度分布，这种技术需要专业的软件和硬件支持，且计算数据不够精确；(4)模型预测法，基于物理模型的数值模拟可以用来预测耐火材料在加热过程中的温度分布，这种方法需要详细的材料属性数据和边界条件，通过计算机模拟来计算中心温度，但其准确性高度依赖于输入数据的准确性和模型的物理合理性。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的旨在提供一种保险柜用耐火芯材，该芯材在满足耐高温、隔热性好的同时还具有良好的力学性能；本发明另一目的旨在提供测试上述耐火芯材隔热性能的方法，该方法能够准确快速的得到耐火芯材试块的中心温度，从而对其耐火隔热性能进行及时评价。

2、技术方案：本发明所述的保险柜用耐火芯材，包括基于铝酸钙水泥泡沫混凝土形成的芯块，所述铝酸钙水泥泡沫混凝土由如下重量份数的组分组成：铝酸钙水泥30.0～45.0份、偏高岭土20.0～30.0份、改性玄武岩纤维0.15～0.25份、复合发泡剂1.39～2.19份以及水35.0～40.0份。

3、其中，所述芯材还包括芳纶镀铝隔热布，芳纶镀铝隔热布包覆在芯块外。

4、其中，所述芳纶镀铝隔热布的厚度为5mm，耐1000℃热。所述芯块的尺寸为30mm×30mm×30mm。

5、其中，所述铝酸钙水泥为ca50-g6型高铝水泥。通过使用具有良好耐高温的铝酸钙水泥作为主要胶凝材料，使耐火芯材高温煅烧时不发生明显破坏。

6、其中，所述改性玄武岩纤维的制备方法，包括如下步骤：

7、(1)取玄武岩纤维于250℃下加热2h，去除表面的浸渍化合物，并置于空气中冷却至室温；

8、(2)将步骤(1)处理后的玄武岩纤维浸于10wt％的乙醇水溶液中，超声波洗涤30min后滤除乙醇溶液；将玄武岩纤维浸泡在蒸馏水中超声波洗涤10min后抽滤除蒸馏水，重复该步骤三次；

9、(3)将硅烷偶联剂cg902、乙醇和蒸馏水按质量比1：12：12混合，得到改性溶液；

10、(4)将步骤(2)的玄武岩纤维加入到改性溶液中浸泡1h，浸泡后取出，在空气中干燥24h，然后置于85℃下加热1h，最后在空气中冷却至室温，制得改性玄武岩纤维。

11、其中，步骤(4)中，玄武岩纤维与改性溶液的质量体积比为3g：10～20ml。

12、其中，步骤(1)中，玄武岩纤维的直径为13μm、长度为6mm、密度为2640kg/m3，弹性模量为100gpa，拉伸强度为4000mpa。

13、其中，所述复合发泡剂由如下重量百分比的组分组成：15.0％十二烷基苯磺酸钠、0.5％pam(聚丙烯酰胺)以及84.5％水；其中，十二烷基苯磺酸钠为分析纯，pam(聚丙烯酰胺)为工业级，非离子型，分子量为1×107。

14、测试上述耐火芯材隔热性能的方法，包括如下步骤：

15、(1)将铁盒悬挂在混凝土模具中心位置，铁盒内放置有纸片和热电偶探头，盖好铁盒盖子，然后用芳纶镀铝隔热布包覆在铁盒外；

16、(2)将配方量的铝酸钙水泥、偏高岭土和改性玄武岩纤维混合均匀，再加入配方量的水，搅拌形成浆体；

17、(3)将复合发泡剂注入发泡机中，制得泡沫；

18、(4)将步骤(2)的浆体与步骤(3)的泡沫混合，得到铝酸钙水泥泡沫混凝土浆体；将铝酸钙水泥泡沫混凝土浆体注入到混凝土模具中，抹平表面后放入标准养护室，养护48h后拆模，装入密封袋内密封养护28d，得到铝酸钙水泥泡沫混凝土试块；

19、(5)将铝酸钙水泥泡沫混凝土试块放入高温炉中，将热电偶导线穿出高温炉，与外部温度显示器连接，高温炉内的温度以升温速度10℃/min升温至850℃后恒温30min，升温和保温过程中显示器同步显示试块中心温度；

20、(6)保温结束后，待铝酸钙水泥泡沫混凝土试块随炉冷却至室温后取出，测试其抗压强度；同时取出试块中的铁盒，观察铁盒内纸片是否碳化，通过保温过程中试块中心温度以及纸片的碳化程度确定铝酸钙水泥泡沫混凝土试块的耐火隔热性能。

21、有益效果：相比于现有技术，本发明存在如下显著的优点：(1)本发明通过使用偶联剂cg902改性玄武岩纤维，能够有效改善纤维与水泥浆体的界面性能，从而提高耐火芯材的高温抗裂性；(2)本发明通过改变浆体中泡沫的加入量以及选择偏高岭土作为胶凝材料，能够有效提高保险柜耐火芯材的耐火隔热性能；(3)本发明的保险柜耐火芯材的耐火评价方法，能够快速、精确得出国标gb/t 16810-2006《保险柜耐火性能要求和试验方法》中规定的试验结果。

技术特征：

1.一种保险柜用耐火芯材，其特征在于：包括基于铝酸钙水泥泡沫混凝土形成的芯块，所述铝酸钙水泥泡沫混凝土由如下重量份数的组分组成：铝酸钙水泥30.0～45.0份、偏高岭土20.0～30.0份、改性玄武岩纤维0.15～0.25份、复合发泡剂1.39～2.19份以及水35.0～40.0份。

2.根据权利要求1所述的保险柜用耐火芯材，其特征在于：所述芯材还包括芳纶镀铝隔热布，芳纶镀铝隔热布包覆在芯块外。

3.根据权利要求1所述的保险柜用耐火芯材，其特征在于：所述芳纶镀铝隔热布的厚度为不高于5mm。

4.根据权利要求1所述的保险柜用耐火芯材，其特征在于：所述铝酸钙水泥为ca50-g6型高铝水泥。

5.根据权利要求1所述的保险柜用耐火芯材，其特征在于：所述改性玄武岩纤维的制备方法，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的保险柜用耐火芯材，其特征在于：步骤(1)中，加热温度为250～300℃，加热时间为2～3h。

7.根据权利要求5所述的保险柜用耐火芯材，其特征在于：步骤(4)中，玄武岩纤维与改性溶液的质量体积比为3g：10～20ml。

8.根据权利要求5所述的保险柜用耐火芯材，其特征在于：步骤(4)中，在空气中干燥20～24h，然后置于85～90℃下加热1～2h。

9.根据权利要求1所述的保险柜用耐火芯材，其特征在于：所述复合发泡剂由如下重量百分比的组分组成：15～16.0％十二烷基苯磺酸钠、0.5～0.6％pam以及84.5～85.0％水。

10.权利要求1所述的耐火芯材隔热性能的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种保险柜用耐火芯材，包括基于铝酸钙水泥泡沫混凝土形成的芯块，所述铝酸钙水泥泡沫混凝土由如下重量份数的组分组成：铝酸钙水泥30.0～45.0份、偏高岭土20.0～30.0份、改性玄武岩纤维0.15～0.25份、复合发泡剂1.39～2.19份以及水35.0～40.0份。本发明还公开了测试上述耐火芯材隔热性能的方法。本发明通过使用偶联剂CG902改性玄武岩纤维，能够有效改善纤维与水泥浆体的界面性能，从而提高耐火芯材的高温抗裂性；通过改变浆体中泡沫的加入量以及选择偏高岭土作为胶凝材料，能够有效提高保险柜耐火芯材的耐火隔热性能；本发明的保险柜耐火芯材的耐火评价方法，能够快速、精确得出国标GB/T 16810‑2006《保险柜耐火性能要求和试验方法》中规定的试验结果。技术研发人员：张鸣,李岩,龚泳帆,杨冬冬,陆纯,夏骏之受保护的技术使用者：扬州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29