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为什么要用隧道防火涂料
时间:2018-05-14 10:01:26   来源:隧道防火涂料

 随着人们的生活质量的提高,经济的稳定发展,人口迅速增加,交通建设以及完善措施显得尤其重要。 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。隧道防火涂料就可以很好的解决这种问题。

  这种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。它作为特种涂料,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. 它是以无机防火绝热材料为主要成分,它施工在公路隧道、铁路隧道、建筑楼板的混凝土表面。由于其涂层密度小,热导率低,有效地提高了混凝土结构的耐火极限。为隧道提供了可靠的防火保护。同时,其涂层密度小、多孔,施工在隧道内具有明显的消音吸音效果.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。

  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)这种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)它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。

  我国对隧道结构进行防火保护工作始于 20 世纪 80 年代中期,但限于当时的技术、经济状况,除了上海延安东路越江隧道等有限的几个隧道喷涂了防火涂料外,其它隧道的结构都没有采取防火措施。真正根据有关隧道设计规范设计、建造隧道,还是近几年的事,而这种涂料的应用,则是从 2001 年前后开始的,当时一些企业将厚型钢结构防火涂料或混凝土楼板防火涂料甚至电缆防火涂料作为隧道防火涂料使用。因此关于它的研究的基础比较薄弱,产品参差不齐,给这种涂料施工和性能检测带来很大困难。现今国内隧道防火的主要缺陷有以下几点:涂层太厚,如按 ISO 834 曲线升温,耐火性能达到 3h ,一般涂料涂层厚度约需 20 ~ 30 mm ;由于涂层较厚,需要多次喷涂,施工困难。如按碳氢曲线升温,这种防火涂料不能承受快速升温的热冲击,可能在几分钟内就发生爆裂,不能满足隧道的特殊防火要求。粘结强度低,这种防火涂料的粘结强度一般为 0.1MPa ,车辆在隧道通行时,会产生强风和震动,不能满足隧道的实际需要。其他缺陷,未注重涂层毒性研究,一旦发生火灾,将影响火灾的扑救和隧道的修复。耐水性较差,涂层长期处于隧道的潮湿环境中,会积水、甚至脱落。它的应用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。BF隧道专用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24小时,环境温度不得低于4℃。

  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。

  以上的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,在这种防火涂料的研究中,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。它的防火效果主要是阻燃剂的作用,由于这种防火涂料的特殊性能,不仅要与基体材料的有机结合,还要提高防火涂料的耐水、耐候性等等这些理化性能,来适应隧道里的环境。现在,国内使用的阻燃剂主要是氢氧化铝耐火材料,含结晶水的硼化物、锌化物等效果比较好,同时它们还能起到很好固化效果。阻燃剂的颗粒大小对隧道的防火隔热性能和应用性能影响很大,粒度大、易沉淀,阻燃剂利用率较低,一般颗粒粒径在2-3mm时可以应用,但其吸附力较差,耐洗性不够满意;粒度小,密度大。为了提高阻燃剂的扩散性能,一般使用的阻燃剂的颗粒粒径为1mm,使防火涂料的性嫩达到最优。

  随着隧道防火涂料的推广应用,使得隧道防火效果得到了提升,从而使国民交通出行得到一定的保障。


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