涂料技术
环境友好的膨胀型隧道防火涂料的研制
1.1.3膨胀材料
本文采用对水较稳定的超高相对分子质量聚磷酸铵、蛭石、珍珠岩、微胶囊水合硅酸钠组成的复合膨胀材料。
1.1.4颜填料
高温后,防火涂层中所有的有机材料都要受热分解,此时,残留下的颜填料成为防火涂层的耐火泡沫层,因此,颜填料必须达到耐高温的要求。常用的颜填料有:海泡石、硅藻土、轻质碳酸钙、矿渣棉、超细硅酸铝、粉煤灰、炭黑和白炭黑。本文采用由海泡石、炭黑、白炭黑、膨胀珍珠岩细粉、轻质碳酸钙、超细硅酸铝混合后组成的复合颜填料。
1.2试验方法
首先,在70~80℃温度下,将固体粘结剂干燥24h,再置于氯化钙干燥箱中冷却至室温。将干燥的粘接剂用ACM磨粉机或破碎机粉碎至120目以上。磨粉机或粉碎机的温度不能超过200℃,以防粘结剂热熔结块。将粉碎后的粘结剂、阻燃剂、膨胀材料和颜填料称量后,置于干粉混合机上充分混合,制成流动性粉末。制备300mm×300mm×15mm的混凝土板若干块,并在所有混凝土板表面正中央预埋一支热电偶,养护28天,以备试验。混凝土板养护期满后,称取上述混合物300g,加入240g自来水后,充分搅拌成糊状物,再将其涂覆在预埋有热电偶一面的混凝土板上。在常温下养护3天后,在小型耐火试验炉上按标准碳氢曲线升温,每1min记录一次混凝土板表面的热电偶温度,记录混凝土板背火面温度达到380℃所需时间。同样,称取106-2型隧道防火涂料1300g,加入106隧道防火涂料界面剂135g、自来水1145g,充分搅拌成浆状物,按同样方法涂覆在预填有热电偶的300mm×300mm×15mm的混凝土板上,制成20mm厚的防火涂层,室温条件下养护28天后,在小型耐火试验炉上按标准碳氢曲线升温,每1min记录一次混凝土板表面的热电偶温度,记录混凝土板背火面温度达到380℃所需时间。
2结果与分析
隧道防火涂料最重要的指标是涂料的耐火极限、粘结强度。表3是本文研究的膨胀型隧道防火涂料与非膨胀型隧道防火涂料的耐火性能和粘结性能的试验结果。
本文采用对水较稳定的超高相对分子质量聚磷酸铵、蛭石、珍珠岩、微胶囊水合硅酸钠组成的复合膨胀材料。
1.1.4颜填料
高温后,防火涂层中所有的有机材料都要受热分解,此时,残留下的颜填料成为防火涂层的耐火泡沫层,因此,颜填料必须达到耐高温的要求。常用的颜填料有:海泡石、硅藻土、轻质碳酸钙、矿渣棉、超细硅酸铝、粉煤灰、炭黑和白炭黑。本文采用由海泡石、炭黑、白炭黑、膨胀珍珠岩细粉、轻质碳酸钙、超细硅酸铝混合后组成的复合颜填料。
1.2试验方法
首先,在70~80℃温度下,将固体粘结剂干燥24h,再置于氯化钙干燥箱中冷却至室温。将干燥的粘接剂用ACM磨粉机或破碎机粉碎至120目以上。磨粉机或粉碎机的温度不能超过200℃,以防粘结剂热熔结块。将粉碎后的粘结剂、阻燃剂、膨胀材料和颜填料称量后,置于干粉混合机上充分混合,制成流动性粉末。制备300mm×300mm×15mm的混凝土板若干块,并在所有混凝土板表面正中央预埋一支热电偶,养护28天,以备试验。混凝土板养护期满后,称取上述混合物300g,加入240g自来水后,充分搅拌成糊状物,再将其涂覆在预埋有热电偶一面的混凝土板上。在常温下养护3天后,在小型耐火试验炉上按标准碳氢曲线升温,每1min记录一次混凝土板表面的热电偶温度,记录混凝土板背火面温度达到380℃所需时间。同样,称取106-2型隧道防火涂料1300g,加入106隧道防火涂料界面剂135g、自来水1145g,充分搅拌成浆状物,按同样方法涂覆在预填有热电偶的300mm×300mm×15mm的混凝土板上,制成20mm厚的防火涂层,室温条件下养护28天后,在小型耐火试验炉上按标准碳氢曲线升温,每1min记录一次混凝土板表面的热电偶温度,记录混凝土板背火面温度达到380℃所需时间。
2结果与分析
隧道防火涂料最重要的指标是涂料的耐火极限、粘结强度。表3是本文研究的膨胀型隧道防火涂料与非膨胀型隧道防火涂料的耐火性能和粘结性能的试验结果。
由表3试验结果可看出,膨胀型隧道粘结强度和耐火极限均比非膨胀型防火涂料高得多。非膨胀型隧道防火涂料是一种主要由无机材料组成的防火涂料,涂料自身密度大,脆性大,在强风和震动的环境中涂层极易脱落。曾出现隧道防火涂层从隧道内衬脱落的问题。从国内隧道防火涂料的施工实例来看,涂层超过20mm的施工案例很少。即使有涂层达到或超过20mm的工程,都需要加钢丝网加以保护,以保证涂层不脱落。这是因为20mm非膨胀型隧道防火涂料涂层每平方米自重将达13~15kg,防火涂层有丰富的孔隙,易于吸收隧道内的湿汽,吸湿或吸潮的涂层非常重。这么重的脱落涂层一旦脱落,砸到隧道内高速运行的车辆,将会产生严重后果。而且,隧道潮湿或渗水是一个世界难题,钢丝在湿气作用下易锈蚀,锈蚀钢丝网的抗拉强度和张力就会降低,一旦钢丝网因锈蚀失去牵扯作用时,涂层也可能脱落,此时极可能产生灾难性的后果。3.0mm厚的膨胀型隧道防火涂层每平方米自重仅300g左右。而且该涂层韧性大,与隧道内衬表面粘接牢靠,在强风或震动环境中也不会脱落。这么薄的涂层即使脱落,也不会对行人和车辆构成大的威胁。其次,非膨胀型隧道防火涂料由于加有水泥类粘结剂,养护期至少要达28天才能使用,而膨胀型隧道防火涂料加入了乳胶类胶粉,1天左右就可完全固化,养护期仅为3天,养护期满后即可投入使用。这大大缩短了工程工期,加快了工程进度。第三,膨胀型隧道防火涂料,由于涂层薄,施工量少,仅需要一遍就可施工完毕,既减少了施工量,又节约了施工费用。第四,非膨胀型隧道防火涂料由于含有大量的颗粒状填充物,施工时,颗粒状填充料回弹极其严重;而膨胀型隧道防火涂料是一种流动性的细粉末,加水后成为黏稠浆料,喷涂时涂料回弹很少,因此喷涂时的损耗也少。第五,在相同的施工面积和相同的耐火条件下,膨胀型隧道防火涂料用量约为非膨胀型隧道防火涂料用量的四分之一,这大大节约了防火涂料的生产运输成本、包装费用和施工费用。
3结语
隧道防火涂料是一种具有市场前途的产品。自2001年国内研制出型号为106-2的隧道防火涂料以来,至今已有近7年的时间。膨胀型隧道防火涂料是非膨胀型隧道防火涂料必要的、有益的补充。因为膨胀型隧道防火涂料与非膨胀型隧道防火涂料相比,用量少、涂层薄、耐火极限高、粘结强度高、施工效率高、养护期短、生产费用、运输费用和施工费用低,更重要的是克服了长期以来非膨胀型隧道防火涂料易开裂、脱落的危险。
3结语
隧道防火涂料是一种具有市场前途的产品。自2001年国内研制出型号为106-2的隧道防火涂料以来,至今已有近7年的时间。膨胀型隧道防火涂料是非膨胀型隧道防火涂料必要的、有益的补充。因为膨胀型隧道防火涂料与非膨胀型隧道防火涂料相比,用量少、涂层薄、耐火极限高、粘结强度高、施工效率高、养护期短、生产费用、运输费用和施工费用低,更重要的是克服了长期以来非膨胀型隧道防火涂料易开裂、脱落的危险。
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