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环境友好的膨胀型隧道防火涂料的研制

时间:2011-05-09 13:15:48 来源: 作者:孙慧点击:次

目前我国已成为世界上隧道和地下工程最多、隧道结构最复杂、隧道建设发展速度最快的国家之一。隧道不仅是交通运输的通道，而且还是光纤电缆、电力电缆、输油管、输水管的通道，因此，在各种车辆事故中，隧道火灾事故经济损失最大，抢救最难，中断行车时间最长，并极有可能产生不良的社会、政治影响。对于沉管隧道，火灾还可能导致隧道接缝和密封结构的破坏，从而造成隧道漏水甚至完全瘫痪。这是因为在隧道内强大的热流作用下，隧道混凝土衬砌极易爆裂[1]。这不仅损害隧道衬砌结构，而且阻碍隧道内救援车辆通行，威胁救援人员的安全。为解决隧道防火问题，世界各国都进行了多方面的研究和探索。20世纪80年代以来，国外对隧道车辆的燃烧特性、隧道衬砌在火灾中的表现、烟气中有害成分生成量分析、消防救援方法与策略，特别是驾驶人员在隧道内的心理与行为、隧道火灾数值模拟技术[2]、隧道通风及烟气控制技术[3-4]等方面做了系统的研究。我国也在隧道烟气数值模拟[5]、通风仿真[6]、衬砌承载能力可靠性评估[7]、隧道内温度场分布、CO浓度设计限值、水消防技术在隧道中的应用及隧道火灾事故发生的成因及预防[8-9]等方面做了大量工作。相对于公路隧道而言，我国在铁路隧道消防技术研究方面的工作开展得更具系统性。研究成果在铁路隧道设计、建造和运营中发挥了重要的作用[10]。基于这些研究成果，国内外在隧道防火设计方面颁布了一些技术要求或标准(见表1和表2)。

表1国外有关隧道设计技术规范及标准

表2国内有关隧道设计技术规范及标准

构建隧道的钢筋、混凝土虽是不燃体，但其耐火性差。美国国家标准和测试协会(NIST)指出，高强混凝土(HSC)在温度达到380℃时，强度开始下降；在450℃时，抗压强度损失达到40%；当温度达到600℃时，抗压强度损失约为75%。隧道结构防火保护的目的就是采取一定措施使隧道的钢筋混凝土结构在火灾发生时保持完整性与稳定性，从而大大减少维修费用，缩短工程修复时间。目前，隧道结构的防火保护方法主要是在隧道衬砌上喷涂非膨胀型防火涂料，因为从性价比方面和施工的方便性方面考虑，隧道防火涂料是隧道防火保护的最佳选择[12]。但是，非膨胀型防火涂料难以克服以下问题：首先，非膨胀型防火涂料涂层一般要达15mm以上，涂层自重较大，若在施工时混凝土基层污染没有被彻底清除干净，或者防火涂层与隧道衬砌面接触不足，或者由于车辆运行的强风或震动，都易造成防火涂层脱落；其次，脱落的防火涂层碎块易对隧道内高速运行的车辆和隧道内的人员构成威胁；第三，非膨胀型防火涂料施工速度慢，一般需要喷涂3遍以上才能施工完毕；第四，非膨胀型防火涂料养护期长，因为非膨胀型防火涂料有水泥类粘结剂，至少需要28天以上的养护周期；第五，非膨胀型防火涂料中有颗粒状防火填充料，喷涂时回弹性大，施工时产生较大的损耗。因此，研究出一种涂层薄、施工速度快、施工损耗性小、养护周期短、耐水好、环境友好的膨胀型隧道防火涂料，必将产生极大的经济和社会效益。

1试验

1.1试验材料

1.1.1粘结剂

隧道内空间狭小，结构密闭，不能使用有机溶剂稀释的树脂。易于浆化的树脂是最佳选择，如苯丙乳液胶粉、醋丙胶粉、EVA胶粉、糊精粉、可再分散乳胶粉、PVA胶粉等均是较好的粘结剂。本文选用上述胶粉的混合物作为粘结剂。

1.1.2阻燃剂

隧道空间有限，卤素阻燃剂高温分解产生的卤化氢，有机膦类阻燃剂常温时挥发的有机膦和高温分解产生的有机膦毒性较大，严重威胁隧道内行人和救援人员的安全。本文选用在高温下分解产生水蒸气并吸收大量的热量的氢氧化铝、氢氧化镁阻燃剂。

关键词： 环境友好膨胀隧道

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