随着经济的发展,隧道工程的防火问题引起工程界的重视。同时具有防火性能好、成本低的隧道防火涂料成为研究的重点。采用正交试验,研究不同掺量偏高岭土和氧化镁对碱矿渣隧道防火涂料粘结强度和耐火性能的影响;研究氢氧化钠浓度对PY涂料耐火性能、粘结强度、干密度和干燥时间的影响;研究聚丙烯纤维、硅烷基粉末和硅灰对PY涂料抗渗性能的影响。最终研制出了一种耐火性能优良且成本低的掺偏高岭土和氧化镁的碱矿渣隧道防火涂料(简称“PY涂料”,其中P代表偏高岭土,Y代表氧化镁),采用XRD、MIP、TG-DSC和SEM对其水化产物种类、孔结构和微观形貌进行表征。宏微观试验研究结果如下:1.当偏高岭土掺量为9.9%时,氧化镁掺量从0%→3.3%→6.6%增加,由于氧化镁耐火阻燃且充当填料,PY涂料的耐火性能和粘结强度不断增加;当氧化镁掺量为6.6%时,偏高岭土掺量从3.3%→6.6%→9.9%增加,由于偏高岭土中溶解出来的硅铝物质形成C-S-H和水滑石等水化产物,并填充PY涂料的孔隙,密实性增强,PY涂料粘结强度和耐火性能也不断增加。相对于偏高岭土掺量,氧化镁掺量对PY涂料的耐火性能和粘结强度的改善较大。较佳组PY69(氧化镁掺量为6.6%,偏高岭土掺量为9.9%)的耐火极限时间为182 min,粘结强度为0.263 MPa。2.随着氢氧化钠浓度(1%～14%)的提升,由于水化反应充分,PY69涂料的孔结构变得致密,孔径分布更合理,粘结强度提高,干燥时间减少,但对其干密度和耐火性能影响不大。氢氧化钠浓度为12%的PY69-12组综合性能较优。3.聚丙烯纤维的粘结和桥接作用抑制了微裂缝的发展;硅灰主要起到物理填充作用;由于硅烷基粉末中存在亲水的官能团,会在碱性环境下水解生成硅烷羟基团,然后此羟基团与PY69-12的水化产物进行化学反应,互相结合并胶结在一起,内部界面过渡区变得密实,孔径较小。因此增强PY69-12抗渗能力的排序是:硅烷基粉末>聚丙烯纤维>硅灰。硅烷基粉末的最佳掺量为0.6%(即PY69-12-P0.6组,其中,P0.6表示掺硅烷基粉末的掺量为0.6%)。4.PY69-12-P0.6的耐火极限时间为196.5min,粘结强度为0.423 MPa,且抗渗性能良好,综合性能优于市售(伟诚涂料和天安普宁涂料)涂料,成本较低,具有良好的应用前景。