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隧道防火涂料

隧道防火涂料是在饰面型防火涂料基础上结合自身要求发展起来的,因而原料的研究及选用可参考饰面型防火涂料。隧道防火涂料作为特种涂料,除了应具有普通涂料的装饰作用和对电缆基材提供物理保护外,还需要具有阻燃耐火的特殊功能,这就要求它们在一定温度下能发泡形成防火隔热层。因此对其基料有一个特殊要求,要求基料能与整个涂料体系协和,使涂料既有良好的机械理化机能,又能在受火时形成较好的泡沫隔热层,为了达到一定的阻燃耐火时间,要求发泡层在高温下也不脱落。另外电缆橡胶类材料是高弹性体,并且电缆需要常常检验移动,这就要求涂层应具有足够的耐伸缩变化的机能,还要求防火涂料对橡胶电缆类材料无侵蚀机能、附着力好、室温固化性好、涂膜装饰性好。

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隧道防火涂料是在饰面型防火涂料基础上结合自身要求发展起来的,因而原料的研究及选用可参考饰面型防火涂料。隧道防火涂料作为特种涂料,除了应具有普通涂料的装饰作用和对电缆基材提供物理保护外,还需要具有阻燃耐火的特殊功能,这就要求它们在一定温度下能发泡形成防火隔热层。因此对其基料有一个特殊要求,要求基料能与整个涂料体系协和,使涂料既有良好的机械理化机能,又能在受火时形成较好的泡沫隔热层,为了达到一定的阻燃耐火时间,要求发泡层在高温下也不脱落。另外电缆橡胶类材料是高弹性体,并且电缆需要常常检验移动,这就要求涂层应具有足够的耐伸缩变化的机能,还要求防火涂料对橡胶电缆类材料无侵蚀机能、附着力好、室温固化性好、涂膜装饰性好。


应用范围

主要适用于公路隧道、铁路隧道的防火,还适用于石化工程、高层建筑、钢结构、地下车库的防火需要。

公路隧道一般在山区,隧道洞为阴凉、潮湿、通风性也较差。混凝土内壁容易出现受潮霉变、返碱、脱落等现象。长隧道多远离城市,无可靠的消防水源,隧道中的车流量不均衡,车载物品不确定,火灾荷载不确定,这些决定了长隧道火灾的不可预见性。所以,公路隧道洞内涂装工程既要考虑其良好的装饰性,又要考虑其优异的防水性能,防霉变性能和防火性能。

隧道防火涂料.jpg

特点

1、隧道防火涂料不含石棉及有害物质,生产、使用和施工后的涂层均无刺激性气味。火灾时不释放有毒气体,产烟毒性达到AQ-1级,符合环保的要求。
2、由工厂配制好,单组份包装,施工现场混和搅拌施工,操作简便。
3、直接喷涂和抹涂施工,干燥固化快。
4、涂层轻、粘结牢、强度高,耐老化和防水性能优越。

性能指标

主要性能指标(按GB 28375-2012标准检测)
项 目
技 术 指 标
容器中状态
灰白色颗粒、粉料混合物
干燥时间:表干≤
24h
干密度(kg/㎡)≤
650
粘结强度(Mpa)≥
0.15
耐水性
经720h试验后,涂层不开裂、起层、脱落,允许轻微发胀和变色
耐碱性
经360h试验后,涂层不开裂、起层、脱落,允许轻微发胀和变色
耐酸性
经360h试验后,涂层不开裂、起层、脱落,允许轻微发胀和变色
耐冻融循环实验
经15次试验后,涂层不开裂、起层、脱落、变色
耐火性能
涂层厚度12-16mm±2mm,耐火时间为2小时
不同的耐火极限说明
耐火极限/h
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
涂层厚度/mm
10
18
23
27
30


防火机理

隧道防火涂料的防火机理大致可归纳为以下五点:
(1)本身具有难燃性或不燃性,使被保护基材不直接与空气接触,延迟物体着火和减少燃烧的速度。
(2)隧道防火涂料除本身具有难燃性或不燃性外,它还具有较低的导热系数,可以延迟火焰温度向被保护基材的传递。
(3)隧道防火涂料受热分解出不燃惰性气体,冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体,使之不易燃烧或燃烧速度减慢。
(4)含氮的隧道防火涂料受热分解出NO、NH3等基团,与有机游离基化合,中断连锁反应,降低温度。

(5)膨胀型隧道防火涂料受热膨胀发泡,形成碳质泡沫隔热层封闭被保护的物体,延迟热量与基材的传递,阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。隧道专用防火涂料分类:饰面隧道专用防火涂料;木材隧道专用防火涂料;钢结构隧道专用防火涂料。

施工方法

隧道防火涂料的施工一般采用分层间隔性施工工艺,分基层(防火层)和表层(颜色层)施工。施工期间及施工后的 24h 内,环境温度不得低于 4 ℃ ,以防止遭受冻害。在极度干燥和炎热条件下,应创造必要的养护条件,防止涂层失水过快。

施工机具

砂浆搅拌机、专用喷涂设备(挤压式灰浆泵、空压机)、涂抹灰浆专用铁板、清洗用具、运输工具等。

施工准备

( 1 )将隧道砼表面的浮尘、油污等清洗干净,并洒水润湿;
( 2 )修补凹凸不平的地方,确保隧道砼表面的平整;同时对砼表面特别光滑的地方,要求用砂浆抹面;
( 3 )漏水的地方一定要补漏止水。

基层施工

( 1 )水和涂料以( 0.70 ~ 0.75 ): 1 的比例混合,用搅拌机搅拌 20min (一定要确保搅拌时间,涂料要随拌随用),成稠浆状;
( 2 )用少量的浆料做间距为 2.5m 的横条状厚度标志,作为喷涂施工的参照物;
( 3 )用喷涂机从隧道的腰部向顶部(从下而上)进行喷涂,每次喷涂厚度 3 ~ 8 ㎜;
( 4 )待第一次喷涂基本干透后,继续喷涂第二次,如此循环,直至喷涂到设计厚度;
( 5 )因喷涂表面不够光滑,所以在最后一次喷涂后,要立即用料浆进行手工补填找平、修整,使涂层表面平整光滑,并确保涂层达到设计厚度;
( 6 )基层完工后,要求涂层表面平整、光滑、洁净。

表层施工

在基层基本干透成型后(约需 3d ),方可进行表层施工(对要求较高的工程,如市政工程等,在表层施工前最好在基层表面刮一层腻子)。表层可以用喷枪、羊毛刷、辊筒等机具进行施工,喷刷要求均匀、平滑、无色差。不同颜色的分界线要求平直、清晰。

施工注意事项

( 1 )搅拌时浆料太干,可适当增大水灰比,以适宜施工为准;
( 2 )在搅拌、喷涂、涂抹过程中,散落、反弹的浆料可及时收回利用;被污染的和超过 2h 的不能再用;
( 3 )涂料包装袋一经打开应立即使用,受潮结块的涂料不得使用;
( 4 )施工工艺可根据涂层的设计厚度和施工条件,进行适当调整。

包装与贮运

1 、本产品为内衬塑料袋的编织袋包装,每袋 25kg 。
2 、本产品应在阴凉、干燥的库房内贮存,有效贮存期为半年。
3 、本产品为不燃、不爆、无毒、无腐蚀之安全产品。贮运中注意密封,防止受潮和雨水浸入,材料受潮即失效。

研制报告

随着国民经济的高速发展,城市建设加快,流动人口迅速增加,交通建设及完善显得尤为重要。而隧道以其实现目标距离最短、占地面积最少、对自然环境及景观破坏程度最小、造价低的特点受到了规划建设者的青睐。但是隧道结构一般是由石块和钢筋混凝土垒砌而成,温度升至 60 0 ℃ 时,混凝土强度损失达 50 % 以上,钢材的屈服应力降到常温下屈服力 1/3 以下。而隧道发生火灾时,温度一般在 1 00 0 ℃ 以上,隧道砌体难以承受如此高温,严重部分容易烧塌,再加上隧道环境相对密闭,人流密度大,一旦发生火灾,疏散和扑救相当困难,容易造成重大人员伤亡和财产损失,因此对隧道进行防火处理显得十分重要。
《 2005 年中国公路水路交通行业发展统计公报》显示,截止 2005 年底,全国已建成公路隧道 2 889 处,共 152.7万m ;其中采用阻燃设计约占 1/10 ,因此对已有隧道防火改性具有较大的市场空间。同时据第三届铁路隧道年会发布的消息,今后 6 年我国将新建 300 万 m 长的铁路隧道,并且随着北京到上海高铁项目的立项,必将带动隧道相关产品的需求量,特别是隧道防火涂料的需求量。


组成

隧道防火涂料主要由粘结剂、耐火填料、发泡材料和助剂组成。

粘接剂

约占涂料总体积的 35 %~ 40 %。苯丙、醋丙、 EVA 、 582 树脂、水玻璃、耐火水泥、磷酸盐等均为较好的粘结剂。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。

耐火填料

是隧道防火涂料的骨架成分之一,约占涂料总体积的 35 %~ 38 %,其主要作用是高温隔热和降低热导率。海泡石、膨胀珍珠岩、轻质碳酸钙、玻璃空心漂珠、高岭土、矿渣棉、超细硅酸铝等均是良好的无机轻质隔热填料。

膨胀剂

是隧道防火涂料的另一个主要成分,约占涂料总体积的 8% ~ 10% 。高温时,涂料成分发生改变,膨胀剂迅速发生膨胀,从而形成多孔的隔热层,阻止热量向隧道砌体的传递。膨胀蛭石、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用。

阻燃剂

用于涂料的阻燃,约占涂料总体积的 12% ~ 15% 。它受热时吸热失水,协助膨胀隔热。一般选用结晶水较多的硼化物、锌化物及氢氧化铝、氢氧化镁。

其他助剂

主要改善涂料的和易性及理化性能,约占涂料总体积的 3% ~ 5% 。常用的助剂有可再分散胶乳、高效减水剂等。

设计原则

国内外就隧道防火涂料研究已开展了大量的工作。如国内学者提出一种以硅酸盐为主要粘结剂,以氢氧化铝、膨胀蛭石、三硅酸镁等为填充料,四硼酸钠为防火助剂的隧道防火涂料;针对隧道砌体不耐高温的特点,研制了一种以无机胶凝材料为主的耐潮湿环境的水硬性隧道防火涂料,该涂料可同时应用于钢结构和混凝土的防火保护;开发了一种新型的物理膨胀阻燃剂,以可膨胀石墨为主,制取了一种无卤、环保、并具有优良防火性能的物理膨胀型防火涂料。
而国外学者研制出建筑物表面的无机防火涂料,由水硬性白水泥、水玻璃、蛭石、膨胀珍珠岩、无机玻璃纤维等组成;推出了以海泡石、钙硅石、增强纤维、高铝水泥、无定型硅石为主要组成的防火涂料,该涂料具有很好的绝热性和防爆裂性,可应用于建筑物外墙、隧道等;可用于金属和混凝土表面的防火涂料,由膨润土、硅酸铝、硅灰石、硅酸镁、玻璃微珠及一些多孔填料组成,粘结剂为水玻璃、波特兰水泥、石膏、磷酸盐类中的一种或几种等。
上述报道的隧道防火涂料制造均是以水玻璃、水泥、白水泥、高铝水泥、磷酸盐类等无机物为粘结料,以珍珠岩、膨胀蛭石、微空硅酸钙、硅藻土、粉煤灰玻璃微珠、海泡石粉、滑石粉等为填充骨料,以玻璃纤维、钢纤维、聚丙烯纤维等为增强材料,以含结晶水的铝、镁、硼、锌的氧化物等为阻燃剂,以上产品其组分主要由无机材料构成。而从国内外各类防火涂料的文献专利看出,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,即使是最好的涂料,涂层增至 4 mm 时,耐火极限也只有 1h 。而无机防火涂料,由于密度轻,热导率小,耐火性能好,随涂层厚度不同,可满足 1 ~ 2h 甚至更长时间的耐火要求。但纯无机物构成的防火涂料,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、无污染的水性有机—无机复合涂料的研究技术路线。


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