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      新型水性無機隧道專用防火涂料的研制及應用

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      -->>新型水性無機隧道專用防火涂料的研制及應用

      新型水性無機隧道專用防火涂料的研制及應用
      郭金強1 周福根2 胡世進1 曹存寧2
      (1. 寧波市華夏涂料技術發展有限公司 315174 ;2. 寧波市涂料協會技術委員會 315040)

      0 引言
      隨著國民經濟的發展、對交通需求日趨增長,在交通樞紐的城市和江?v橫地域勢必興建隧道和地鐵。而隧道具有其他建筑類型所沒有的特點,即狹窄的空間、與外界有限的出入口,導致有限的排煙、散熱條件,一旦發生火災,造成著火點周圍升溫極快、短時間內會積聚大量有毒有害煙氣,當車流高峰時,火勢還容易快速蔓延。另一方面外部消防力量難以進入救援,隧道內人員逃生困難,時間一久,隧道襯砌和結構破壞,進一步加重災情。為此,國內外在隧道防火方面頒布了一系列技術規范、標準和要求,國內相關隧道規范和標準有:GB 50157—2003《地鐵設計規范》、TBJ 3—1985《鐵路隧道設計規范》、JPJ 026—1990《公路隧道設計規范》、GBJ 16—1987《建筑設計防火規范》、GA 98—2005《混凝土結構防火涂料》、GB14907—2002《鋼結構防火涂料》、GB 50016—1996《石油化工企業設計防火規范》等。構筑隧道的鋼筋混凝土雖是不燃體,但耐火性有限。美國國家標準和測試協會(NIST)指出:高強混凝土(HSC)在溫度達到380℃時,強度開始下降,其抗壓強度在450℃時,損失40%,600℃時損失75%,800℃時無強度,而且當溫度超過250℃時,隧道的連接件、密封件相繼破壞,導致漏水[1-3]。因此對隧道結構必須采取防火措施,當發生火災時,確保其穩定性和完整性,以減少災情和維修費用,縮短修復時間。本文研制出一種專用于隧道的環保型防火涂料并對其工程應用實例進行介紹,不妥之處謹請同行專家不吝指正。
       
      1 隧道防火涂料的技術要求和現狀
      1.1 技術要求
      隧道是鋼筋混凝土結構,除了防止烴類火災之外,同時還要考慮空間狹窄、溫度變化快、噪音大、振動大等環境特點,研制的防火涂料應具備下列技術性能:
      (1) 水性、符合環保要求,減少生產、運輸、施工、應用污染;
      (2) 與混凝土有較好的粘結強度;
      (3) 在高溫下,不因涂料分解而釋放出有毒有害煙氣;
      (4) 涂料耐堿、耐水、耐潮濕、耐凍融、耐濕熱性好;
      (5) 最重要的是涂料具有較長的耐火極限,符合ISO 834(或 RSW)C-H 標準曲線,提高標準要符合GA/T 714—2007《構件用防火保護材料快速升溫耐火試驗方法》中耐火材料RABT 標準升溫曲線試驗技術指標要求;
      (6) 其他技術指標應符合GA98 中表2 隧道防火涂料要求。
      1.2 現狀
      目前國內外主要防火涂料的品種和性能列于表1。
      國內外防火涂料的主要性能比較
      2 實驗部分
      2.1 選材
      2.1.1 粘結劑
      主要從3 方面考慮:(1)隧道內空間狹窄,盡量避免使用有機材料,以免發生火災時,有機物分解出有毒氣體;(2)隧道結構為混凝土、高堿性材料,應選用與混凝土附著力好又耐堿的材料;(3)應具有較高的耐溫性。硅酸鹽水泥具有不燃、耐水、耐堿、耐久、耐候、水溶性等優越性能,且在600℃下一定時間內仍具有一定強度和結構完整性,如果采用高鋁礦渣水泥鋁礬土熟料,成型后混凝土耐溫性可達1 300℃以上,但機械強度不如硅酸鹽水泥。綜合考慮,粘結劑以硅酸鹽水泥為主體,添加適量高鋁礦渣水泥,使混凝土具有最佳的耐溫性和強度。
      2.1.2 耐溫隔熱骨料
      作為防火涂料的骨料,需具備耐高溫、導熱率低、相對密度小、粒徑分布合理等特點,使配制成的涂料能防火、隔熱、吸音。正常情況下,能減弱隧道內噪音,火災時能在較長時間內保護混凝土結構的穩定性和完整性,經試驗,選擇膨脹珍珠巖和蛭石,其主要指標如表2 所示。
      耐火骨料的物理性能
      2.1.3 其他耐溫隔熱材料
      巖棉纖維具有密度低(150 kg/m3)、導熱系數。0.07 W/m·K)、化學穩定性好(耐酸、堿)等特點,而且巖棉纖維質地柔軟,細而富有彈性,經加工成合適的長度后添加到防火涂料中,可防止、減少涂層干燥過程中收縮龜裂和高溫下開裂,增加涂層的機械強度。海泡石:是一種低密度、低導熱率的不燃性材料,具有懸浮功能,作為涂料助劑,改善涂料的穩定性。其他:為改善涂料的施工性能,適量加些助劑。
      2.2 配方的篩選和確定
      配方篩選以CA98—2005《混凝土結構防火涂料》中表2 隧道防火涂料的技術指標為依據,通過大量試驗,最后確定如表3 所示。
      HX-SF 701 隧道專用防火涂料配方
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