隧道专用防火涂料的研制及应用

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1、隧道专用防火涂料的研制及应用　　摘要：通过对当前隧道防火涂料现状、所用原料的分析，针对隧道环境特点对防火涂料性能的要求，研制出隧道专用的环保型防火涂料，其耐火极限、粘结强度等主要技术要求超过GA98各项指标，且耐火极限达到或超过GB/T714RABT升温曲线试验条件，并应用于2008年上海市三项重点工程之一的上中路隧道防火保护层，市场前景广阔。　　引言　　随着国民经济的发展、对交通需求日趋增长，在交通枢纽的城市和江海纵横地域势必兴建隧道和地铁。而隧道具有其他建筑类型所没有的特点，即狭窄的空间、与外界有限的出入口，导致有限的

2、排烟、散热条件，一旦发生火灾，造成着火点周围升温极快、短时间内会积聚大量有毒有害烟气，当车流高峰时，火势还容易快速蔓延。另一方面外部消防力量难以进入救援，隧道内人员逃生困难，时间一久，隧道衬砌和结构破坏，进一步加重灾情。为此，国内外在隧道防火方面颁布了一系列技术规范、标准和要求，国内相关隧道规范和标准有：GB50157—2003《地铁设计规范》、TBJ3—1985《铁路隧道设计规范》、JPJ026—1990《公路隧道设计规范》、GBJ16—1987《建筑设计防火规范》、GA98—2005《混凝土结构防火涂料》、GB1490

3、7—2002《钢结构防火涂料》、GB50016—1996《石油化工企业设计防火规范》等。构筑隧道的钢筋混凝土虽是不燃体，但耐火性有限。美国国家标准和测试协会（NIST）指出：高强混凝土（HSC）在温度达到380℃时，强度开始下降，其抗压强度在450℃时，损失40%，600℃时损失75%，800℃时无强度，而且当温度超过250℃时，隧道的连接件、密封件相继破坏，导致漏水［1-3］。因此对隧道结构必须采取防火措施，当发生火灾时，确保其稳定性和完整性，以减少灾情和维修费用，缩短修复时间。本文研制出一种专用于隧道的环保型防火涂料并

4、对其工程应用实例进行介绍，不妥之处谨请同行专家不吝指正。　　1隧道防火涂料的技术要求和现状　　1.1技术要求　　隧道是钢筋混凝土结构，除了防止烃类火灾之外，同时还要考虑空间狭窄、温度变化快、噪音大、振动大等环境特点，研制的防火涂料应具备下列技术性能：（1）水性、符合环保要求，减少生产、运输、施工、应用污染；（2）与混凝土有较好的粘结强度；（3）在高温下，不因涂料分解而释放出有毒有害烟气；（4）涂料耐碱、耐水、耐潮湿、耐冻融、耐湿热性好；（5）最重要的是涂料具有较长的耐火极限，符合ISO834（或RSW）C-H标准曲线，提高

5、标准要符合GA/T714—2007《构件用防火保护材料快速升温耐火试验方法》中耐火材料RABT标准升温曲线试验技术指标要求；（6）其他技术指标应符合GA98中表2隧道防火涂料要求。　　1.2现状　　目前国内外主要防火涂料的品种和性能列于表1。　　表1国内外防火涂料的主要性能比较　　2实验部分　　2.1选材　　2.1.1粘结剂　　主要从3方面考虑：（1）隧道内空间狭窄，尽量避免使用有机材料，以免发生火灾时，有机物分解出有毒气体；（2）隧道结构为混凝土、高碱性材料，应选用与混凝土附着力好又耐碱的材料；（3）应具有较高的耐温性。

6、硅酸盐水泥具有不燃、耐水、耐碱、耐久、耐候、水溶性等优越性能，且在600℃下一定时间内仍具有一定强度和结构完整性，如果采用高铝矿渣水泥铝矾土熟料，成型后混凝土耐温性可达1300℃以上，但机械强度不如硅酸盐水泥。综合考虑，粘结剂以硅酸盐水泥为主体，添加适量高铝矿渣水泥，使混凝土具有最佳的耐温性和强度。　　2.1.2耐温隔热骨料　　作为隧道专用防火涂料的骨料，需具备耐高温、导热率低、相对密度小、粒径分布合理等特点，使配制成的涂料能防火、隔热、吸音。正常情况下，能减弱隧道内噪音，火灾时能在较长时间内保护混凝土结构的稳定性和完整性

7、，经试验，选择膨胀珍珠岩和蛭石，其主要指标如表2所示。　　表2耐火骨料的物理性能［4，6］　　表2耐火骨料的物理性能　　2.1.3其他耐温隔热材料　　岩棉纤维具有密度低（150kg/m3）、导热系数小（0.07W/m·K）、化学稳定性好（耐酸、碱）等特点，而且岩棉纤维质地柔软，细而富有弹性，经加工成合适的长度后添加到防火涂料中，可防止、减少涂层干燥过程中收缩龟裂和高温下开裂，增加涂层的机械强度。海泡石：是一种低密度、低导热率的不燃性材料，具有悬浮功能，作为涂料助剂，改善涂料的稳定性。其他：为改善涂料的施工性能，适量加些助剂

8、。　　2.2配方的筛选和确定　　配方筛选以CA98—2005《混凝土结构防火涂料》中表2隧道防火涂料的技术指标为依据，通过大量试验，最后确定如表3所示。　　表3HX-SF701隧道专用防火涂料配方　　2.3生产工艺　　经小试和性能检测，确定涂料的生产配方和工艺，工艺流程如图1所示。　　图1涂料生产工艺流