隧道防火涂料是在飾面型防火涂料基礎(chǔ)上結(jié)合自身要求發(fā)展起來的，因而原料的研究及選用可參考飾面型防火涂料。隧道防火涂料作為特種涂料，除了應(yīng)具有普通涂料的裝飾作用和對電纜基材提供物理保護(hù)外，還需要具有阻燃耐火的特殊功能，這就要求它們在一定溫度下能發(fā)泡形成防火隔熱層。因此對其基料有一個特殊要求，要求基料能與整個涂料體系協(xié)和，使涂料既有良好的機(jī)械理化機(jī)能，又能在受火時形成較好的泡沫隔熱層，為了達(dá)到一定的阻燃耐火時間，要求發(fā)泡層在高溫下也不脫落。另外電纜橡膠類材料是高彈性體，并且電纜需要常常檢驗(yàn)移動，這就要求涂層應(yīng)具有足夠的耐伸縮變化的機(jī)能，還要求防火涂料對橡膠電纜類材料無侵蝕機(jī)能、附著力好、室溫固化性好、涂膜裝飾性好。
應(yīng)用范圍
主要適用于公路隧道、鐵路隧道的防火，還適用于石化工程、高層建筑、鋼結(jié)構(gòu)、地下車庫的防火需要。
公路隧道一般在山區(qū)，隧道洞為陰涼、潮濕、通風(fēng)性也較差?；炷羶?nèi)壁容易出現(xiàn)受潮霉變、返堿、脫落等現(xiàn)象。長隧道多遠(yuǎn)離城市，無可靠的消防水源，隧道中的車流量不均衡，車載物品不確定，火災(zāi)荷載不確定，這些決定了長隧道火災(zāi)的不可預(yù)見性。所以，公路隧道洞內(nèi)涂裝工程既要考慮其良好的裝飾性，又要考慮其優(yōu)異的防水性能，防霉變性能和防火性能。
特點(diǎn)
1、隧道防火涂料不含石棉及有害物質(zhì)，生產(chǎn)、使用和施工后的涂層均無刺激性氣味。火災(zāi)時不釋放有毒氣體，產(chǎn)煙毒性達(dá)到AQ－1級，符合環(huán)保的要求。
2、由工廠配制好，單組份包裝，施工現(xiàn)場混和攪拌施工，操作簡便。
3、直接噴涂和抹涂施工，干燥固化快。
4、涂層輕、粘結(jié)牢、強(qiáng)度高，耐老化和防水性能優(yōu)越。
性能指標(biāo)
主要性能指標(biāo)（按GB 28375-2012標(biāo)準(zhǔn)檢測）
項(xiàng) 目 | 技 術(shù) 指 標(biāo) |
容器中狀態(tài) | 灰白色顆粒、粉料混合物 |
干燥時間：表干≤ | 24h |
干密度（kg/㎡）≤ | 650 |
粘結(jié)強(qiáng)度（Mpa）≥ | 0.15 |
耐水性 | 經(jīng)720h試驗(yàn)后，涂層不開裂、起層、脫落，允許輕微發(fā)脹和變色 |
耐堿性 | 經(jīng)360h試驗(yàn)后，涂層不開裂、起層、脫落，允許輕微發(fā)脹和變色 |
耐酸性 | 經(jīng)360h試驗(yàn)后，涂層不開裂、起層、脫落，允許輕微發(fā)脹和變色 |
耐凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn) | 經(jīng)15次試驗(yàn)后，涂層不開裂、起層、脫落、變色 |
耐火性能 | 涂層厚度12－16mm±2mm，耐火時間為2小時 |
不同的耐火極限說明
耐火極限/h | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 |
涂層厚度/mm | 10 | 18 | 23 | 27 | 30 |
防火機(jī)理
隧道防火涂料的防火機(jī)理大致可歸納為以下五點(diǎn)：
(1)本身具有難燃性或不燃性，使被保護(hù)基材不直接與空氣接觸，延遲物體著火和減少燃燒的速度。
(2)隧道防火涂料除本身具有難燃性或不燃性外，它還具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，可以延遲火焰溫度向被保護(hù)基材的傳遞。
(3)隧道防火涂料受熱分解出不燃惰性氣體，沖淡被保護(hù)物體受熱分解出的可燃性氣體，使之不易燃燒或燃燒速度減慢。
(4)含氮的隧道防火涂料受熱分解出NO、NH3等基團(tuán)，與有機(jī)游離基化合，中斷連鎖反應(yīng)，降低溫度。
(5)膨脹型隧道防火涂料受熱膨脹發(fā)泡，形成碳質(zhì)泡沫隔熱層封閉被保護(hù)的物體，延遲熱量與基材的傳遞，阻止物體著火燃燒或因溫度升高而造成的強(qiáng)度下降。隧道專用防火涂料分類：飾面隧道專用防火涂料；木材隧道專用防火涂料；鋼結(jié)構(gòu)隧道專用防火涂料。
施工方法
隧道防火涂料的施工一般采用分層間隔性施工工藝，分基層（防火層）和表層（顏色層）施工。施工期間及施工后的 24h 內(nèi)，環(huán)境溫度不得低于 4 ℃ ，以防止遭受凍害。在極度干燥和炎熱條件下，應(yīng)創(chuàng)造必要的養(yǎng)護(hù)條件，防止涂層失水過快。
施工機(jī)具
砂漿攪拌機(jī)、專用噴涂設(shè)備（擠壓式灰漿泵、空壓機(jī)）、涂抹灰漿專用鐵板、清洗用具、運(yùn)輸工具等。
施工準(zhǔn)備
（ 1 ）將隧道砼表面的浮塵、油污等清洗干凈，并灑水潤濕；
（ 2 ）修補(bǔ)凹凸不平的地方，確保隧道砼表面的平整；同時對砼表面特別光滑的地方，要求用砂漿抹面；
（ 3 ）漏水的地方一定要補(bǔ)漏止水。
基層施工
（ 1 ）水和涂料以（ 0.70 ～ 0.75 ）： 1 的比例混合，用攪拌機(jī)攪拌 20min （一定要確保攪拌時間，涂料要隨拌隨用），成稠漿狀；
（ 2 ）用少量的漿料做間距為 2.5m 的橫條狀厚度標(biāo)志，作為噴涂施工的參照物；
（ 3 ）用噴涂機(jī)從隧道的腰部向頂部（從下而上）進(jìn)行噴涂，每次噴涂厚度 3 ～ 8 ㎜；
（ 4 ）待第一次噴涂基本干透后，繼續(xù)噴涂第二次，如此循環(huán)，直至噴涂到設(shè)計厚度；
（ 5 ）因噴涂表面不夠光滑，所以在最后一次噴涂后，要立即用料漿進(jìn)行手工補(bǔ)填找平、修整，使涂層表面平整光滑，并確保涂層達(dá)到設(shè)計厚度；
（ 6 ）基層完工后，要求涂層表面平整、光滑、潔凈。
表層施工
在基層基本干透成型后（約需 3d ），方可進(jìn)行表層施工（對要求較高的工程，如市政工程等，在表層施工前最好在基層表面刮一層膩?zhàn)樱１韺涌梢杂脟姌?、羊毛刷、輥筒等機(jī)具進(jìn)行施工，噴刷要求均勻、平滑、無色差。不同顏色的分界線要求平直、清晰。
施工注意事項(xiàng)
（ 1 ）攪拌時漿料太干，可適當(dāng)增大水灰比，以適宜施工為準(zhǔn)；
（ 2 ）在攪拌、噴涂、涂抹過程中，散落、反彈的漿料可及時收回利用；被污染的和超過 2h 的不能再用；
（ 3 ）涂料包裝袋一經(jīng)打開應(yīng)立即使用，受潮結(jié)塊的涂料不得使用；
（ 4 ）施工工藝可根據(jù)涂層的設(shè)計厚度和施工條件，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
包裝與貯運(yùn)
1 、本產(chǎn)品為內(nèi)襯塑料袋的編織袋包裝，每袋 25kg 。
2 、本產(chǎn)品應(yīng)在陰涼、干燥的庫房內(nèi)貯存，有效貯存期為半年。
3 、本產(chǎn)品為不燃、不爆、無毒、無腐蝕之安全產(chǎn)品。貯運(yùn)中注意密封，防止受潮和雨水浸入，材料受潮即失效。
研制報告
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市建設(shè)加快，流動人口迅速增加，交通建設(shè)及完善顯得尤為重要。而隧道以其實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離最短、占地面積最少、對自然環(huán)境及景觀破壞程度最小、造價低的特點(diǎn)受到了規(guī)劃建設(shè)者的青睞。但是隧道結(jié)構(gòu)一般是由石塊和鋼筋混凝土壘砌而成，溫度升至 60 0 ℃ 時，混凝土強(qiáng)度損失達(dá) 50 % 以上，鋼材的屈服應(yīng)力降到常溫下屈服力 1/3 以下。而隧道發(fā)生火災(zāi)時，溫度一般在 1 00 0 ℃ 以上，隧道砌體難以承受如此高溫，嚴(yán)重部分容易燒塌，再加上隧道環(huán)境相對密閉，人流密度大，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散和撲救相當(dāng)困難，容易造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，因此對隧道進(jìn)行防火處理顯得十分重要。
《 2005 年中國公路水路交通行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，截止 2005 年底，全國已建成公路隧道 2 889 處，共 152.7萬m ；其中采用阻燃設(shè)計約占 1/10 ，因此對已有隧道防火改性具有較大的市場空間。同時據(jù)第三屆鐵路隧道年會發(fā)布的消息，今后 6 年我國將新建 300 萬 m 長的鐵路隧道，并且隨著北京到上海高鐵項(xiàng)目的立項(xiàng)，必將帶動隧道相關(guān)產(chǎn)品的需求量，特別是隧道防火涂料的需求量。
組成
隧道防火涂料主要由粘結(jié)劑、耐火填料、發(fā)泡材料和助劑組成。
粘接劑
約占涂料總體積的 35 %～ 40 %。苯丙、醋丙、 EVA 、 582 樹脂、水玻璃、耐火水泥、磷酸鹽等均為較好的粘結(jié)劑。由于粘結(jié)劑的用量較多，選擇粘結(jié)劑時，需考慮材料的價格、燃燒性能及火災(zāi)時的煙氣情況。
耐火填料
是隧道防火涂料的骨架成分之一，約占涂料總體積的 35 %～ 38 %，其主要作用是高溫隔熱和降低熱導(dǎo)率。海泡石、膨脹珍珠巖、輕質(zhì)碳酸鈣、玻璃空心漂珠、高嶺土、礦渣棉、超細(xì)硅酸鋁等均是良好的無機(jī)輕質(zhì)隔熱填料。
膨脹劑
是隧道防火涂料的另一個主要成分，約占涂料總體積的 8% ～ 10% 。高溫時，涂料成分發(fā)生改變，膨脹劑迅速發(fā)生膨脹，從而形成多孔的隔熱層，阻止熱量向隧道砌體的傳遞。膨脹蛭石、重鉻酸銨為無機(jī)發(fā)泡材料；三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨是成熟的有機(jī)發(fā)泡體系，多在薄型或超薄型防火涂料中使用。
阻燃劑
用于涂料的阻燃，約占涂料總體積的 12% ～ 15% 。它受熱時吸熱失水，協(xié)助膨脹隔熱。一般選用結(jié)晶水較多的硼化物、鋅化物及氫氧化鋁、氫氧化鎂。
其他助劑
主要改善涂料的和易性及理化性能，約占涂料總體積的 3% ～ 5% 。常用的助劑有可再分散膠乳、高效減水劑等。
設(shè)計原則
國內(nèi)外就隧道防火涂料研究已開展了大量的工作。如國內(nèi)學(xué)者提出一種以硅酸鹽為主要粘結(jié)劑，以氫氧化鋁、膨脹蛭石、三硅酸鎂等為填充料，四硼酸鈉為防火助劑的隧道防火涂料；針對隧道砌體不耐高溫的特點(diǎn)，研制了一種以無機(jī)膠凝材料為主的耐潮濕環(huán)境的水硬性隧道防火涂料，該涂料可同時應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土的防火保護(hù)；開發(fā)了一種新型的物理膨脹阻燃劑，以可膨脹石墨為主，制取了一種無鹵、環(huán)保、并具有優(yōu)良防火性能的物理膨脹型防火涂料。
而國外學(xué)者研制出建筑物表面的無機(jī)防火涂料，由水硬性白水泥、水玻璃、蛭石、膨脹珍珠巖、無機(jī)玻璃纖維等組成；推出了以海泡石、鈣硅石、增強(qiáng)纖維、高鋁水泥、無定型硅石為主要組成的防火涂料，該涂料具有很好的絕熱性和防爆裂性，可應(yīng)用于建筑物外墻、隧道等；可用于金屬和混凝土表面的防火涂料，由膨潤土、硅酸鋁、硅灰石、硅酸鎂、玻璃微珠及一些多孔填料組成，粘結(jié)劑為水玻璃、波特蘭水泥、石膏、磷酸鹽類中的一種或幾種等。
上述報道的隧道防火涂料制造均是以水玻璃、水泥、白水泥、高鋁水泥、磷酸鹽類等無機(jī)物為粘結(jié)料，以珍珠巖、膨脹蛭石、微空硅酸鈣、硅藻土、粉煤灰玻璃微珠、海泡石粉、滑石粉等為填充骨料，以玻璃纖維、鋼纖維、聚丙烯纖維等為增強(qiáng)材料，以含結(jié)晶水的鋁、鎂、硼、鋅的氧化物等為阻燃劑，以上產(chǎn)品其組分主要由無機(jī)材料構(gòu)成。而從國內(nèi)外各類防火涂料的文獻(xiàn)專利看出，用于保護(hù)不燃性建筑結(jié)構(gòu)的涂料包括有機(jī)膨脹型厚漿涂料和輕體無機(jī)防火涂料兩類。在火災(zāi)溫度下，有機(jī)膨脹涂料的碳質(zhì)泡沫層，易逐漸消失而降低防火隔熱作用，即使是最好的涂料，涂層增至 4 mm 時，耐火極限也只有 1h 。而無機(jī)防火涂料，由于密度輕，熱導(dǎo)率小，耐火性能好，隨涂層厚度不同，可滿足 1 ～ 2h 甚至更長時間的耐火要求。但純無機(jī)物構(gòu)成的防火涂料，容易出現(xiàn)硬而脆、產(chǎn)生龜裂脫落等不利情況。因此，在隧道防火涂料的研究中，一般應(yīng)采用非膨脹型、無污染的水性有機(jī)—無機(jī)復(fù)合涂料的研究技術(shù)路線。
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