隧道防火涂料的研究及其施工技术正式样本

隧道防⽕涂料的研究及其施⼯技术正式样本
⽂件编号：TP-AR-L9381
In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.
（⽰范⽂本）
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隧道防⽕涂料的研究及
其施⼯技术正式样本
隧道防⽕涂料的研究及其施⼯技术
正式样本
使⽤注意：该解决⽅案资料可⽤在组织/机构/单位管理上，形成⼀定的具有指导性，规划性的可执⾏计划，从⽽实现多⾓度地帮助决策⼈员进⾏更好的⽣产与管理。

材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使⽤时认真阅读。

前⾔
隧道是指建造在⼭岭、河道、海峡及城市地⾯以
下，供车辆、⾏⼈、⽔流、管线等通过，或供采掘矿
藏、军事⼯程等使⽤的地下建筑物和构筑物。

发⽣在
隧道中的⽕灾通常危害巨⼤，隧道中有限的逃⽣路径
以及消防队员难以进⼊⽕灾现场的事实将造成重⼤
⼈员伤亡以及对隧道结构造成巨⼤破坏。

⽽隧道防
⽕涂料就是喷涂在隧道内拱顶和侧壁的表⾯，起防⽕
隔热保护作⽤的⼀种隧道防⽕保护材料，使⽤它可防
⽌隧道内钢材混凝⼟在⽕灾中迅速升温⽽导致强度降
低，避免混凝⼟炸裂、衬内钢筋破坏失去⽀撑能⼒⽽导致隧道垮塌。

基于隧道⽕灾的严峻形式、隧道消防设计要求及我国经济发展的具体情况， 2003 年四川省科委将“隧道防⽕涂料的研究”列⼊了科技公关计划。

1 试验部分
1 ． 1 配⽅选取原则
在研制隧道防⽕涂料时，应根据涂料的应⽤环境从两个⽅⾯考虑。

⼀⽅⾯要考虑该防⽕涂料能经受汽油类⾼温⽕焰长时间灼烧，因为隧道⽕灾多由汽车撞击引起，燃烧物为汽油等有机物质，⽕灾强度100 MW 以上，温度可达 1 200 ℃，是⼀般建筑⽕灾强度的⼗倍，属于典型的烃类⽕灾，因此涂层应具有良好的耐热冲击能⼒ (10min 升⾄ 1 000 ℃ ) 和较⾼的耐⽕极限，还应具有⼲燥快、耐潮、耐⽔、耐
冻的特点，⽕灾时不龟裂，不脱落；另⼀⽅⾯要从环保和经济效益⾓度出发，该防⽕涂料所选⽤的原料应丰富易得，⽆毒、⽆⽓味、⽆环境污染、⽕灾时基本不产⽣浓烟和有毒⽓体等。

从国内外各类防⽕涂料的⽂献专利可看出，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 ． 7 mm 时，耐⽕极限也只有 1 h 。

⽽⽆机涂料，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 2 h 甚⾄更长时间的耐⽕要求。

但纯粹的⽆机物构成的涂料，容易出现硬⽽脆产⽣龟裂脱落等不利情况。

因此，在隧道防⽕涂料的研究中，⼀般应采⽤⾮膨胀型的、⽆污染的⽔性有机⼀⽆机复合涂料
的研究技术路线。

1 ．
2 试验⽅法
(1) 将涂料及界⾯剂混合均匀后。

涂覆在 300 mm × 300 mm × 5 mm 的钢板上，在常温下养护 28 d 后，在⼩型耐⽕试验炉上按标准碳氢曲线升温，每分钟记录⼀次钢板背⽕⾯温度，直⾄温度达到
250 ℃ ( 混凝⼟强度开始下降的温度 ) 所需时间。

由于钢板背⽕⾯温度与耐⽕极限存在着⼀定的关系：达到相同的温度所需的时间越长，涂料的耐⽕极限越⾼。

因此可根据钢板背⽕⾯温度，⼤致推断涂料的耐⽕极限。

(2) 调整涂料及界⾯剂的配⽅、⼯艺参数，选出适合于⼯业化⽣产的最佳配⽅和最佳⼯艺条件。

1 ． 3 试验材料
(1) 粘结剂：苯丙、醋丙、 EVA 、 582 树脂、
⽔玻璃、耐⽕⽔泥均是较好的粘结剂，由于粘结剂的⽤量较多，选择粘结剂时，需考虑材料的价格、燃烧性能及⽕灾时的烟⽓情况，⽔玻璃和耐⽕⽔泥是⽆机粘结剂，价格低，是较好的粘结材料，由于⽔玻璃和耐⽕⽔泥在⼀起时凝结时间太快，两者不能同时存在，本课题选⽤耐⽕⽔泥等材料作为粘结剂。

(2) ⽆机隔热填料：海泡⽯、膨胀珍珠岩、轻质碳酸钙、矿渣棉、超细硅酸铝均是良好的⽆机轻质隔热填料，本课题采⽤由海泡⽯、膨胀珍珠岩、轻质碳酸钙、超细硅酸铝混合后组成的复合⽆机隔热填料。

(3) 发泡材料：发泡材料可以在涂料受热时膨胀，填满涂层填料间的细⼩空间，减慢热量传递速度。

蛭⽯、重铬酸铵为⽆机发泡材料，三聚氰胺，季戊四醇，聚磷酸铵是成熟的有机发泡体系，多在
薄型或超薄型防⽕涂料中使⽤。

本课题采⽤由三聚氰胺、季戊四醇及聚磷酸铵与蛭⽯、重铬酸铵 ( 质量⽐为 3 ： 2 ： 2 ： 6
： 1) 组成的复合发泡材料。

(4) 助剂：氢氧化铝，氢氧化镁都是⽆卤材料，在⾼温下分解，产⽣⽔蒸⽓并吸收⼤量的热量，氢氧化铝的热值 ( - 1 960 J ／ g) ⽐氢氧化镁( - 1 600 J ／ g) 低，但氢氧化镁的价格远⽐氢氧化铝低，氧化锡、硼酸锌、硼酸铵也是较好的助剂材料。

本课题选⽤氢氧化镁、氧化锡为助剂。

2 结果与分析
2 ． 1 耐⽕极限及粘结性能
隧道防⽕涂料最重要的指标是涂料的耐⽕极限、粘结性能和安全毒性，在确定了原料后，通过改变原料的⽐例，研究了上述 4类材料对涂料耐⽕极限、粘结性能的影响，每个因素上选取 3 个⽔平，采⽤
L9(3 4) 正交试验设计⽅案 ( 参见表 1) 。

表 1 因素⽔平表
正交试验结果与分析见表 2 、表 3 和表 4 。

表 2 试验结果
表 3 耐⽕极限的极差
表 4 粘结强度的极差
由正交试验结果可见，发泡材料对耐⽕极限影响最⼤，其次是粘结剂，助剂，复合材料，在粘结剂量⼀定的条件下，增加发泡材料、复合填料及助剂，均可提⾼涂料的耐⽕极限。

粘结剂和复合填料对粘结强度影响最⼤，增加粘结剂可以增加粘结强度，隔热填料多为轻质材料，
增加低密度的隔热填料，单位体积的涂料中粘结剂含量减少，致使粘结强度降低。

2.3 涂料配⽅及⼯艺
经过⼤量的试验。

确定了涂料的配⽅ ( 质量
⽐ ) ：
粘结剂： 55 ～ 65
复合填料： 45 ～ 50
发泡材料： 8 ～ 1O
助剂： 18 ～ 22 ⽣产⼯艺流程见图 1
图 l 隧道防⽕涂料⽣产⼯艺流程图
2 ． 4 性能测试结果
由于我国隧道防⽕涂料从 20 世纪 90 年代末才逐步研究和⽣产，⽬前还没有国家标准，有些⼚家制定了企业标准，其耐⽕性能是按公安部颁布的公共
安全⾏业标准 GA 98《预应⼒混凝⼟楼板防⽕涂料通⽤技术条件》进⾏试验的。

现在 GA 98 正在修订，修订后的标准名称拟改为 GA 98《混凝⼟结构防⽕涂料》，将新增隧道防⽕涂料的试验⽅法和性能要求。

隧道防⽕涂料理化性能试验的基材采⽤⽯棉⽔泥板，试验⽅法类似于钢结构防⽕涂料。

耐⽕性能试验的基材采⽤ GB 14040 规定的预应⼒混凝⼟空⼼板。

如型号为 Y — KB366 — 2 的多孔板，该板标志长度为 3 ． 6 m ，标志宽度为 600 mm ，荷载等级为 2 级。

将待测的防⽕涂料均匀地喷涂在预应⼒板配⼒筋⼀⾯上到规定的厚度，并⼲燥养护 15 d 以上，安装于卧式炉上，按设计荷载均布加载，对于 Y — KB366 — 2 型多孔板。

加压荷载为 400 kg ／ m2 。

根据 GB ／ T 9978( 建筑构件耐⽕试验⽅
法》的有关规定进⾏耐⽕试验，试验结果以防⽕涂层厚度 (mil1) 和涂覆试板耐⽕极限 (h) 表⽰。

本课题研制的隧道防⽕涂料由四川省公安厅消防产品⾏业管理办公室抽样，送国家防⽕建材质量监督检验中⼼检测，检测结果见表 5 。

表 5 隧道防⽕涂料主要性能指标
该隧道防⽕涂料不仅防⽕效果显著，还具有以下特点：
(1) 涂料为碱性材料，对混凝⼟的附着⼒强，使⽤⽅便，⼈⼯机械均可使⽤；
(2) 涂料颜⾊多样，施⼯效果美观⼤⽅，在灯光的照射下，可获得⾊彩斑斓的外观效果，有效地降低驾驶员的视觉疲劳，提⾼⾏车安全性；
(3) 减少通风阻⼒，提⾼通风效果；
(4) 在中长隧道⾥，因为涂料为低容重材料，所以能达到明显的消⾳效果；
(5) 涂层耐冲洗，有利于保持洞内整洁；
(6) 涂料对⼈体⽆毒⽆害，在温度急剧变化的⾼温⽕焰冲击的情况下，性能同样稳定。

(7) 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。

3 隧道防⽕涂料的施⼯
3 ． 1 施⼯⽅法
隧道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 h 内，环境温度不得低于
4oC ，以防⽌遭受冻害。

在极度⼲燥和炎热条件下，
应该创造必要养护条件，防⽌涂层失⽔过快。

3 ． 1 ． 1 施⼯机具
(1) 砂浆搅拌机；
(2) 专⽤喷涂设备 ( 挤压式灰浆泵、空压
机 ) ；
(3) 涂抹灰浆专⽤铁板；
(4) 清洗⽤具；
(5) 运输⼯具等。

3 ． 1 ． 2 施⼯准备
(1) 将隧道砼表⾯的浮尘、油污等清洗⼲净．并洒⽔润湿；
(2) 修补凹凸不平的地⽅，确保隧道砼表⾯的平整；同时对砼表⾯特别光滑的地⽅，要求⽤砂浆抹⾯；
(3) 漏⽔的地⽅⼀定要⽌⽔补漏。

3 ． 13 基层施⼯。