專利名稱：隧道防火涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻燃涂料組合物，具體地說(shuō)是一種隧道防火涂料。
背景技術(shù)：
隨著城市發(fā)展的加快，流動(dòng)和固定人口迅速膨脹，交通建設(shè)用地量越來(lái)越大，既要減少地表道路的占地，又要緩解城市交通的壓力，建設(shè)隧道交通網(wǎng)(公路隧道、鐵路隧道、地鐵隧道及城市其它交通隧道)已成為優(yōu)選的方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年底我國(guó)僅公路隧道就有1782座，長(zhǎng)度達(dá)705km，其中3000m以上的隧道已超過(guò)22座，有鐵路隧道5200座，長(zhǎng)度達(dá)2457km。從世界各國(guó)的情況看，隧道不僅承擔(dān)著交通運(yùn)輸通道的任務(wù)，而且還起著光纖電纜，電力電纜甚至于自來(lái)水輸送通道的功能，如果在有限的隧道空間內(nèi)發(fā)生災(zāi)難，毀壞隧道結(jié)構(gòu)引起坍塌或堵塞，電話和互聯(lián)網(wǎng)就可能中斷，交通可能發(fā)生停滯，城市照明系統(tǒng)就會(huì)遭到破壞，甚至有的地方的自來(lái)水會(huì)變得不可以飲用，通行中的各種車(chē)輛將發(fā)生事故，進(jìn)而危及乘客的生命安全，可以說(shuō)隧道運(yùn)行的安全直接影響到了人們的日常生活。
由于公路和鐵路隧道的結(jié)構(gòu)一般都是由石塊和鋼筋混凝土壘砌成的，而石塊的主要成分碳酸鈣在溫度達(dá)到825℃就熱解成氧化鈣和二氧化碳。氧化鈣的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及碳酸鈣。混凝土溫度升至600℃時(shí)其強(qiáng)度損失已達(dá)到50％以上，600℃左右，鋼材的屈服應(yīng)力一般降到常溫下鋼材屈服力的1/3以下，隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，溫度一般在1000℃以上，隧道的砌體很難承受得住如此高的溫度，上千度的高溫?zé)枚磧?nèi)外石塊四下飛崩，嚴(yán)重地方拱頂坍塌，甚至將車(chē)輛埋于其下，而隧道內(nèi)砌體的修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，特別是交通要道，其間接損失更為巨大，所以在隧道發(fā)生的各種災(zāi)難中，火災(zāi)事故經(jīng)濟(jì)損失最大，搶救難度最高，中斷行車(chē)時(shí)間最長(zhǎng)。
為了解決隧道防火問(wèn)題，20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)外對(duì)隧道車(chē)輛的燃燒特性，隧道襯砌在火災(zāi)中的表現(xiàn)，煙氣中有害成分生成量分析，消防救援方法與策略，特別是駕駛?cè)藛T在隧道內(nèi)的心理與行為，隧道火災(zāi)數(shù)值模擬，通風(fēng)仿真，襯砌承載能力可靠性評(píng)估，隧道內(nèi)溫度埸分布，CO濃度設(shè)計(jì)限值的研究，水消防技術(shù)在隧道中的應(yīng)用及隧道火災(zāi)事故發(fā)生的成因及預(yù)防等方面做了大量研究和探索。但從實(shí)際應(yīng)用中看，隧道施工中采用阻燃材料確是最簡(jiǎn)單且行之有效的方法之一。
隧道防火涂料是專門(mén)針對(duì)隧道墻壁和拱頂在火災(zāi)中免受燒損而專門(mén)設(shè)計(jì)的一種專用防火材料，它可以提高隧道砌體的耐火極限，涂于可燃性材料表面，可使其滿足阻燃性要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐火極限高、耐水性好、環(huán)保的隧道防火涂料。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣的它采用以丙乳液、582樹(shù)脂、AEC膨脹水泥、耐火水泥為粘結(jié)劑，海泡石、膨脹珍珠巖、粉煤灰、輕質(zhì)碳酸鈣、硅酸鋁纖維為無(wú)機(jī)隔熱填料，蛭石、重鉻酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨為發(fā)泡材料，氧化鋁，氫氧化鎂、氧化錫、硼酸銨為助劑，四組成分以重量比1-3.5∶2-6∶1-3∶0.1-1.0配制而成的。
綜合性能更好的組合可以為AEC膨脹水泥為粘結(jié)劑，膨脹珍珠巖和粉煤灰的混合物為無(wú)機(jī)隔熱填料，三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨與蛭石或重鉻酸銨的混合物為發(fā)泡材料，氫氧化鎂、氧化錫為助劑的組合配制。
混合物無(wú)機(jī)隔熱填料中膨脹珍珠巖與粉煤灰的重量比優(yōu)選的可以是2.5∶3。
混合物發(fā)泡材料中三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨與蛭石或重鉻酸銨的重量比可以是3∶2∶2∶6∶1。
粘結(jié)劑、無(wú)機(jī)隔熱填料、發(fā)泡材料、助劑的重量比可以是2∶5.5∶2∶0.5。
本發(fā)明的隧道防火涂料，其所采用的成分與石材、混凝土的粘結(jié)致密，受高溫作用后，自身能分解出一些無(wú)毒惰性氣體，可以破壞燃燒的必要條件形成，各水化物在燃燒遇熱后脫水汽化和吸熱材料受熱分解、相變都會(huì)吸收、消耗掉大量的熱量，涂料受熱后會(huì)出現(xiàn)一層熔融膜并逐漸形成均勻的碳化層進(jìn)而形成膨脹的發(fā)泡層，從而減少熱量的傳導(dǎo)，大大降低構(gòu)件溫度升高的速率，提高了構(gòu)件的耐火能力。具有耐火極限高、粘結(jié)性較高、耐水性好、不產(chǎn)生有毒氣體、環(huán)保等特點(diǎn)。
隧道防火涂料主要達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)1、篩余率，％≤1.02、干密度，kg/m3≤6003、耐水性，h≥24，涂層不開(kāi)裂、起層、脫落4、耐堿性，h≥24，涂層不開(kāi)裂、起層、脫落5、粘結(jié)強(qiáng)度，MPa混凝土≥0.1MPa6、耐冷熱循環(huán)試驗(yàn)，25次，不開(kāi)裂，不脫落7、抗壓強(qiáng)度，Mpa≥0.38、煙氣毒性AQ-1級(jí)厚度9mm 12mm9、耐火性能耐火極限≥2.0h ≥3.0h具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，下述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但對(duì)本發(fā)明并沒(méi)有限制。
實(shí)施例一本發(fā)明的一種隧道防火涂料由AEC膨脹水泥200kg，膨脹珍珠巖250kg、粉煤灰300kg、，三聚氰胺42.86kg、季戊四醇28.57kg、聚磷酸銨28.57kg、蛭石85.71kg、重鉻酸銨14.29kg、氫氧化鎂50kg配制成的，制法是先將膨脹珍珠巖與粉煤灰混合，然后加入氫氧化鎂高速拌勻，再加入AEC膨脹水泥即可。
實(shí)施例二本發(fā)明的一種隧道防火涂料由AEC膨脹水泥200kg，膨脹珍珠巖250kg、粉煤灰300kg、，三聚氰胺42.86kg、季戊四醇28.57kg、聚磷酸銨28.57kg、蛭石85.71kg、重鉻酸銨14.29kg、氧化錫50kg配制成的，制法是先將膨脹珍珠巖與粉煤灰混合，然后加入氧化錫高速拌勻，再加入AEC膨脹水泥即可。
實(shí)施例三本發(fā)明的一種隧道防火涂料是由耐火水泥200kg，膨脹珍珠巖250kg、粉煤灰300kg、，三聚氰胺42.86kg、季戊四醇28.57kg、聚磷酸銨28.57kg、蛭石85.71kg、重鉻酸銨14.29kg、氧化錫50kg配制成的。
實(shí)施例四本發(fā)明的一種隧道防火涂料是由耐火水泥200kg，膨脹珍珠巖250kg、粉煤灰300kg、，三聚氰胺42.86kg、季戊四醇28.57kg、聚磷酸銨28.57kg、蛭石85.71kg、重鉻酸銨14.29kg、氫氧化鎂50kg配制成的。
實(shí)施例五本發(fā)明的一種隧道防火涂料是由丙乳液200kg，膨脹珍珠巖250kg、粉煤灰300kg、，三聚氰胺42.86kg、季戊四醇28.57kg、聚磷酸銨28.57kg、蛭石85.71kg、重鉻酸銨14.29kg、氫氧化鎂50kg配制成的。
實(shí)施例六本發(fā)明的一種隧道防火涂料是由丙乳液200kg，輕質(zhì)碳酸鈣550kg、，三聚氰胺42.86kg、季戊四醇28.57kg、聚磷酸銨28.57kg、蛭石85.71kg、重鉻酸銨14.29kg、氧化錫50kg配制成的。
實(shí)施例七本發(fā)明的一種隧道防火涂料是由582樹(shù)脂200kg，硅酸鋁纖維550kg、，三聚氰胺42.86kg、季戊四醇28.57kg、聚磷酸銨28.57kg、蛭石85.71kg、重鉻酸銨14.29kg、重鉻酸銨50kg配制成的。
實(shí)施例八本發(fā)明的一種隧道防火涂料由AEC膨脹水泥100kg，膨脹珍珠巖273kg、粉煤灰327kg、，三聚氰胺21.4kg、季戊四醇14.3kg、聚磷酸銨14.3kg、蛭石42.9kg、重鉻酸銨7.1kg、氫氧化鎂10kg配制成的。
實(shí)施例九本發(fā)明的一種隧道防火涂料是由耐火水泥350kg，膨脹珍珠巖250kg、粉煤灰300kg、，三聚氰胺64.2kg、季戊四醇42.9kg、聚磷酸銨42.9kg、蛭石128.6kg、重鉻酸銨21.4kg、氧化錫100kg配制成的。
實(shí)施例十本發(fā)明的一種隧道防火涂料是由丙乳液300kg，輕質(zhì)碳酸鈣400kg、，三聚氰胺42.8kg、季戊四醇28.6kg、聚磷酸銨28.6kg、蛭石85.71kg、重鉻酸銨14.3kg、氧化錫80kg配制成的。
實(shí)施例十一本發(fā)明的一種隧道防火涂料是由582樹(shù)脂300kg，硅酸鋁纖維300kg、，三聚氰胺53.6kg、季戊四醇35.7kg、聚磷酸銨35.7kg、蛭石107.11kg、重鉻酸銨17.9kg、氫氧化鎂100kg配制成的。
實(shí)施例十二本發(fā)明的一種隧道防火涂料是由AEC膨脹水泥150kg，輕質(zhì)碳酸鈣500kg、，三聚氰胺32.2kg、季戊四醇21.47kg、聚磷酸銨21.47kg、蛭石64.3kg、重鉻酸銨10.7kg、氧化錫40kg配制成的。
上述實(shí)施例所制得的成品經(jīng)測(cè)試均能達(dá)到如下的企業(yè)內(nèi)控質(zhì)量指標(biāo)篩余率，％≤1.0干密度，kg/m3≤600耐水性，h≥24，涂層不開(kāi)裂、起層、脫落耐堿性，h≥24，涂層不開(kāi)裂、起層、脫落粘結(jié)強(qiáng)度，MPa混凝土≥0.1MPa耐冷熱循環(huán)試驗(yàn)，25次，不開(kāi)裂，不脫落抗壓強(qiáng)度，Mpa≥0.3煙氣毒性AQ-1級(jí)厚度9mm 12mm耐火性能耐火極限≥2.0h ≥3.0h部分試驗(yàn)結(jié)果如下
說(shuō)明1、涂層厚度為13mm，常溫下養(yǎng)護(hù)28天。2、實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的“耐火極限”，指按標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線升溫，鋼板背火溫度達(dá)到250℃所需時(shí)間。
其防火工作機(jī)理表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面(1)防火涂料中的硅酸鹽類(lèi)水化產(chǎn)物遇熱脫水汽化從而吸收大量的熱量，同時(shí)涂料中的吸熱材料因受熱分解或相變，也耗掉一定的熱量，從而降低構(gòu)件溫度升高的速率，提高了構(gòu)件的耐火能力。
(2)防火涂料受高溫作用后，自身能分解出一些惰性氣體，它們破壞了燃燒必要條件的形成。
(3)涂料受熱后出現(xiàn)一層熔融膜并逐漸形成均勻的碳化層進(jìn)而形成膨脹的發(fā)泡層。其膨脹量為涂覆的100-200倍，膨脹后涂層的導(dǎo)熱量可比膨脹前減少1000-2000倍。
2、高溫下鋼材的物理、力學(xué)性能在高溫下鋼材的力學(xué)性能顯著下降，這是由于鋼結(jié)構(gòu)耐火性能差的緣故。國(guó)外在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的防火設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，均采用標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線ISO-834(見(jiàn)
圖1)，其表達(dá)式如下T-T034510g(8t+1)式中T-t時(shí)的火焰溫度，℃；T0-試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的環(huán)境溫度，℃；T-試驗(yàn)經(jīng)歷的時(shí)間，min。
通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)耐火升溫曲線，可以求得鋼材的耐火等級(jí)。根據(jù)研究已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們可以求得鋼材在高溫下的物理、力學(xué)性能。未加保護(hù)的裸鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限約為15min。溫度達(dá)到250℃時(shí)，鋼材抗拉強(qiáng)度提高，而塑性和沖擊韌性降低，出現(xiàn)“藍(lán)脆”現(xiàn)象；溫度達(dá)300℃時(shí)，鋼材的彈性模量、彈性極限急劇降低，屈服平臺(tái)消失；溫度達(dá)到400℃時(shí)，鋼材的屈服應(yīng)力開(kāi)始急劇下降；溫度達(dá)到600℃時(shí)，材料的屈服應(yīng)力和極限應(yīng)力降到常溫下鋼材屈服應(yīng)力和極限應(yīng)力的1/3以下，此時(shí)，結(jié)構(gòu)已遭破壞。
3、水泥石的耐火性能水泥制成的混凝土在高溫下會(huì)產(chǎn)生裂紋和強(qiáng)度喪失而破壞。下面是高溫下混凝土的強(qiáng)度與溫度關(guān)系(見(jiàn)圖1)。
由圖1可知300℃以下的溫度，混凝土強(qiáng)度變化不大。當(dāng)溫度高于300℃時(shí)，混凝土的強(qiáng)度隨著溫度升高而降低。當(dāng)溫度升到600℃左右時(shí)，混凝土的強(qiáng)度下降約50％。因?yàn)闇囟壬?，水泥石和其集料等發(fā)生物理變化和化學(xué)的變化，其體積發(fā)生了改變。水泥石受熱初期，自由水和結(jié)合水開(kāi)始脫出，同時(shí)發(fā)生熱膨脹。當(dāng)溫度升至200℃左右，水化硅酸鹽膠體的結(jié)晶水開(kāi)始脫出，水泥石的收縮進(jìn)一步擴(kuò)大，當(dāng)溫度升至400℃左右，水合氫氧化鈣開(kāi)始脫水，從而使混凝土的收縮加劇。這些變化都會(huì)有損水泥石的強(qiáng)度。在水泥制品中，要想提高混凝土的耐火等級(jí)，是要盡可能地保持構(gòu)件在火災(zāi)中的強(qiáng)度。因此為提高水泥的耐火等級(jí)，應(yīng)設(shè)法保護(hù)混凝土的結(jié)構(gòu)，盡可能地阻止外界的熱量向混凝土制品傳遞。在混凝土制品的表面涂抹本發(fā)明的隧道防火涂料就能達(dá)到這方面的防護(hù)要求。
權(quán)利要求
1.一種隧道防火涂料，其特征在于它是由丙乳液、582樹(shù)脂、AEC膨脹水泥、耐火水泥為粘結(jié)劑，海泡石、膨脹珍珠巖、粉煤灰、輕質(zhì)碳酸鈣、硅酸鋁纖維為無(wú)機(jī)隔熱填料、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨與蛭石或重鉻酸銨的混合物為發(fā)泡材料、氫氧化鋁，氫氧化鎂、氧化錫、硼酸銨為助劑以重量比為1-3.5∶2-6∶1-3∶0.1-1.0配制而成。
2.如權(quán)利要求1所述的隧道防火涂料，其特征在于所述的粘結(jié)劑為AEC膨脹水泥，無(wú)機(jī)隔熱填料為膨脹珍珠巖和粉煤灰的混合物，發(fā)泡材料為三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨與蛭石或重鉻酸銨的混合物，助劑為氫氧化鎂、氧化錫。
3.如權(quán)利要求2所述的隧道防火涂料，其特征在于混合物無(wú)機(jī)隔熱填料中膨脹珍珠巖與粉煤灰的重量比是2.5∶3。
4.如權(quán)利要求3所述的隧道防火涂料，其特征在于混合物發(fā)泡材料中三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨與蛭石或重鉻酸銨的重量比是3∶2∶2∶6∶1。
5.如權(quán)利要求4所述的隧道防火涂料，其特征在于粘結(jié)劑、無(wú)機(jī)隔熱填料、發(fā)泡材料、助劑的重量比是2∶5.5∶2∶0.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隧道防火涂料。是由以丙乳液、582樹(shù)脂、AEC膨脹水泥、耐火水泥為粘結(jié)劑，海泡石、膨脹珍珠巖、粉煤灰、輕質(zhì)碳酸鈣、硅酸鋁纖維為無(wú)機(jī)隔熱填料，蛭石、重鉻酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨為發(fā)泡材料，氧化鋁，氫氧化鎂、氧化錫、硼酸銨為助劑，四組成分以重量比1－3.5∶2－6∶1－3∶0.1－1.0制成。在受高溫作用后，自身能分解出無(wú)毒惰性氣體和受熱分解、相變吸收消耗熱量，表層能逐漸形成碳化層進(jìn)而形成膨脹的發(fā)泡層，有效地減少熱量的傳導(dǎo)，降低構(gòu)件溫度升高的速率，具有耐火極限、粘結(jié)性高、耐水性好、不產(chǎn)生有毒氣體、環(huán)保等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09D5/18GK1986715SQ200510062118
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者方興中 申請(qǐng)人:方興中