隧道防火涂层作为一种防火保护材料在隧道防火中起着至关重要的作用,但其粘结强度低和毒性较大的缺陷使其应用受到了一定的局限。本课题采用Na₂O₂作为发泡剂制备轻质无毒的多孔铝酸盐（CA）水泥基材料,替代无机厚型防火涂层或有机发泡材料,以达到自重降低以及耐火性能提高的目的。依据试样的机械强度、干密度、孔隙率和导热系数确定了多孔CA水泥基材料制备参数,并采用XRD、SEM和图像分析法阐明其耐火机理,采用粉煤灰和硅灰石对多孔CA水泥基材料进行改性,最终获得耐火性能优良的多孔水泥基材料,为其在隧道防火中的应用中奠定理论基础。研究表明,当发泡剂（Na₂O₂）掺量为CA水泥质量的3%,水胶比(m_w:m_CA)为0.53时,多孔CA水泥基材料的抗压强度为0.68 MPa,干密度为445.96 kg·m^-3、孔隙率为78.17%,导热系数为0.1389 W·（m·k）^-1,发泡效果最佳,试样的保温耐火性能最优。多孔CA水泥基材料冻融前后的耐火极限均能满足标准GB 28375-2012《混凝土结构防火涂料》中对隧道防火材料的指标。多孔水泥基材料的孔结构分布均匀,平均孔径为212μm。多孔水泥基材料中钙黄长石能稳定存在,有利于其在火灾中保持稳定的结构,减少因高温产生的裂隙数量,增加多孔水泥基材料的耐火极限。采用粉煤灰（FA）对其机械性能进行改性,制备多孔FA-CA水泥基材料。当粉煤灰的掺量为铝酸盐水泥掺量的20%,水胶比为0.69时,粉煤灰的改性效果最佳。15次冻融循环后,多孔FA-CA水泥基材料的强度损失较多孔CA水泥基材料的强度损失量低1.5%,同时其耐火极限依然满足GB 28375-2012《混凝土结构防火涂料》中对隧道防火材料的指标。试样中的氢氧化钠被消耗,与粉煤灰的Si-O-Si和Si-O-Al结构发生反应,产生C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶和水榴石等物相,促进了多孔水泥基材料强度的发展。多孔FA-CA水泥基材料的孔结构分布明显较多孔CA水泥基材料更加均匀,且平均孔径降至171μm,孔结构得到显著改善。采用硅灰石（S）对多孔FA-CA水泥基材料进行增韧,制备多孔FA-CA-S水泥基材料。当硅灰石的掺量为铝酸盐水泥的20%时,多孔FA-CA-S水泥基材料的抗折强度最好。冻融前后多孔FA-CA-S水泥基材料的耐火性能均满足GB 28375-2012《混凝土结构防火涂料》中对隧道防火材料的指标。硅灰石的加入并未对多孔FA-CA水泥基材料的反应体系造成影响,纤维状的硅灰石互相交错连接,形成较好的网状结构并均匀地分布在试样中,有效改善了多孔FA-CA水泥基材料的孔结构,增强了多孔水泥基材料耐火性能。