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1、1/5 隧道防火涂料的研究及其施工技术 前言 隧道是指建造在山岭、河道、海峡及城市地面以下，供车辆、行人、水流、管线等通过，或供采掘矿藏、军事工程等使用的地下建筑物和构筑物。发生在隧道中的火灾通常危害巨大，隧道中有限的逃生路径以及消防队员难以进入火灾现场的事实将造成重大人员伤亡以及对隧道结构造成巨大破坏。而隧道防火涂料就是喷涂在隧道内拱顶和侧壁的表面，起防火隔热保护作用的一种隧道防火保护材料，使用它可防止隧道内钢材混凝土在火灾中迅速升温而导致强度降低，避免混凝土炸裂、衬内钢筋破坏失去支撑能力而导致隧道垮塌。基于隧道火灾的严峻形式、隧道消防设计要求及我国经济发展的具体情况，2003 年四川省科委
2、将“隧道防火涂料的研究”列入了科技公关计划。2/5 1 试验部分 11 配方选取原则 在研制隧道防火涂料时，应根据涂料的应用环境从两个方面考虑。一方面要考虑该防火涂料能经受汽油类高温火焰长时间灼烧，因为隧道火灾多由汽车撞击引起，燃烧物为汽油等有机物质，火灾强度 100MW 以上，温度可达1200，是一般建筑火灾强度的十倍，属于典型的烃类火灾，因此涂层应具有良好的耐热冲击能力(10min升至1000)和较高的耐火极限，还应具有干燥快、耐潮、耐水、耐冻的特点，火灾时不龟裂，不脱落；另一方面要从环保和经济效益角度出发，该防火涂料所选用的原料应丰富易得，无毒、无气味、无环境污染、火灾时基本不产生浓烟和
3、有毒气体等。从国内外各类防火涂料的文献专利可看出，用于保护不燃性建筑结构的涂料包括有机膨胀型厚浆涂料和轻体无机防火涂料两类。在火灾温度下，有机膨胀涂料的碳质泡沫层易逐渐消失而降低防火隔热作用，即使是最好的涂3/5 料，涂层增至 47mm 时，耐火极限也只有 1h。而无机涂料，由于密度轻，热导率小，耐火性能好，随涂层厚度不同，可满足 12h 甚至更长时间的耐火要求。但纯粹的无机物构成的涂料，容易出现硬而脆产生龟裂脱落等不利情况。因此，在隧道防火涂料的研究中，一般应采用非膨胀型的、无污染的水性有机一无机复合涂料的研究技术路线。12 试验方法(1)将涂料及界面剂混合均匀后。涂覆在 300mm300m
4、m5mm 的钢板上，在常温下养护 28d 后，在小型耐火试验炉上按标准碳氢曲线升温，每分钟记录一次钢板背火面温度，直至温度达到 250(混凝土强度开始下降的温度)所需时间。由于钢板背火面温度与耐火极限存在着一定的关系：达到相同的温度所需的时间越长，涂料的耐火极限越高。因此可根据钢板背火面温度，大致推断涂料的耐火极限。(2)调整涂料及界面剂的配方、工艺参数，选出适合于4/5 工业化生产的最佳配方和最佳工艺条件。13 试验材料(1)粘结剂：苯丙、醋丙、EVA、582 树脂、水玻璃、耐火水泥均是较好的粘结剂，由于粘结剂的用量较多，选择粘结剂时，需考虑材料的价格、燃烧性能及火灾时的烟气情况，水玻璃和耐
5、火水泥是无机粘结剂，价格低，是较好的粘结材料，由于水玻璃和耐火水泥在一起时凝结时间太快，两者不能同时存在，本课题选用耐火水泥等材料作为粘结剂。(2)无机隔热填料：海泡石、膨胀珍珠岩、轻质碳酸钙、矿渣棉、超细硅酸铝均是良好的无机轻质隔热填料，本课题采用由海泡石、膨胀珍珠岩、轻质碳酸钙、超细硅酸铝混合后组成的复合无机隔热填料。(3)发泡材料：发泡材料可以在涂料受热时膨胀，填满涂层填料间的细小空间，减慢热量传递速度。蛭石、重铬酸铵为无机发泡材料，三聚氰胺，季戊四醇，聚磷酸铵是成熟的有机发泡体系，多在薄型或超薄型防火涂料中使5/5 用。本课题采用由三聚氰胺、季戊四醇及聚磷酸铵与蛭石、重铬酸铵(质量比为 3：2：2：6：1)组成的复合发泡材料。(4)助剂：氢氧化铝，氢氧化镁都是无卤材料，在高温下分解，产生水蒸气并吸收大量的热量，氢氧化铝的热值(-1960Jg)比氢氧化镁(-1600J g)低，但氢氧化镁的价格远比氢氧化铝低，氧化锡、硼酸锌、硼酸铵也是较好的助剂材料。本课题选用氢氧化镁、氧化锡为助剂。