隧道防火涂料的研制与应用

data-full-width-responsive="true"> 0 引言随着我国公路、铁路交通网络的发展，隧道工程越来越多。隧道不仅是交通运输的通道，也是光纤电缆、输电电缆及输油、输水的通道。因此，隧道中的火灾是经济损失最大、抢修最难、中断行车时间最长的交通事故［1］。为了使隧道中的钢筋混凝土结构在火灾发生时免遭破坏，把经济损失降低到最小程度，采用防火涂料对隧道砼进行涂刷保护，不失为一种经济有效的方法。由于隧道所处环境的湿度大、通风差、行车产生的震动强烈、风压强劲、冻融造成的破坏性大、烟尘不易散发、噪音大等因素，对防火涂料提出了更高的要求：（1）涂层应在潮湿环境中凝固干燥得快，具有较高的黏结强度和抗压强度，同时还应具有一定的柔韧性；（2）涂层必须具有优良的耐水性、防火性。隧道防火涂料的防火性必须建立在涂层的高强抗裂性和优良的耐水防火性的基础上；（3）用于高寒地区的隧道防火涂料还应具有防冻性；（4）提高涂料的耐火极限，同时降低涂层施工厚度（目前施工厚度为20 mm，耐火极限为120 min）；（5）涂料为环保型，涂层遇火灾时不产生有害烟气；（6）施工简便，价格便宜。本文研制的隧道防火涂料具有涂层薄（13 mm）、耐火极限高（＞ 180 min）、黏结强度高、柔韧抗裂性好、耐水防火性优良、抗冻融、环保无毒等特点，适用于各种隧道、地下工程、石化设备，以及有防火保温要求的建筑物、钢结构等的涂装保护。1 实验部分11 涂料组成及主要原材料本文研制的隧道防火涂料由复合黏结剂、耐火隔热材料、膨胀发泡材料、阻燃消烟材料组成。复合黏结剂由高铝水泥CA-50、硅灰、可再分散胶粉RI551Z、羟丙甲基纤维素和自制的渗透结晶活性母料组成。其中活性母料由速溶硅酸钠粉、灰钙粉、硬质酸铝、萘系减水剂、引气剂、活性剂、有机硅憎水剂、缓凝剂等组成。耐火隔热材料由玻化微珠、硅铝基空心微珠、岩棉及硅酸铝纤维、海泡石、膨胀蛭石组成，其隔热性能见表1。表1 耐火隔热材料的性能膨胀发泡材料由有机发泡材料和无机膨胀材料组成。有机发泡材料由聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺（MEL）和季戊四醇（PER）组成P-N-C 发泡体系；无机膨胀材料由可膨胀石墨和重铬酸铵组成。阻燃消烟材料由氢氧化铝和氢氧化镁复合而成。12 基础配方隧道防火涂料的基础配方见表2。表2 隧道防火涂料基础配方13 制备工艺（1） 将耐火隔热材料中的玻化微珠、膨胀蛭石、海泡石过筛，筛除粗颗粒，以免喷涂时堵塞喷枪嘴。（2） 先将硅铝基空心微珠和无机纤维加入混合机内进行混合分散，待无机纤维分散均匀后，再加入海泡石、膨胀蛭石，然后再加入复合黏结剂、膨胀发泡材料、阻燃消烟材料，最后加入玻化微珠，混合均匀后出料，装袋。14 性能检测141 试板制作将粉状隧道防火涂料与水以1∶（070~075）的质量比搅拌混合均匀，按GB 9152 制作涂层试板，养护，待检测。142 检测依据由于目前隧道防火涂料尚无国家标准，本实验依据GA 981995《预应力混凝土楼板防火涂料通用技术条件》、GA 1101995《建筑构件防火喷涂材料性能的实验方法》和GB/T 779888《建筑构件防火性能试验方法》，参照公安部四川消防研究所提出的《隧道防火涂料技术要求》［2］来检测隧道防火涂料的各项性能指标，并按照JG 474 标准进行抗渗压力检验。2 结果与讨论21 复合黏结剂的配比优化隧道内部的钢筋混凝土砼结构和特殊的环境条件，决定了隧道防火涂料一般采用非膨胀型有机- 无机复合涂料。以单一的无机黏结剂（硅酸盐、磷酸盐）作基料，制备的防火涂料黏结强度低，耐水性差，耐冻融循环性不良，易开裂，防火性欠佳。加入一定量的可再分散胶粉后，制得有机- 无机复合黏结剂，可赋予涂料一定的柔韧性，增强涂层的变形能力及黏结性、耐水性、防火性等综合性能。在黏结剂中加入渗透结晶活性物和硅灰，可显著提高涂料的综合性能和防火抗渗性能。在涂料基础配方中各因素不变的条件下，只改变复合黏结剂中的原料配比，采用4 因素3 水平（L934）设计正交表（表3），考察其对隧道防火涂料黏结强度和抗压强度的影响。