專利名稱：：一種隧道防火板及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種防火材料，尤其是涉及一種用于隧道防火的防火板。
背景技術：
：隧道防火板是指固定在公路隧道、鐵路隧道、地鐵及城市交通隧道內壁，能提高隧道結構耐火極限的防火板材，主要由基料、改性劑、粘接劑、增強纖維組成。在發生火災的情況下，它起到延緩隧道內鋼筋混凝土主體結構溫升，防止爆裂、襯內鋼筋破壞失去支撐能力而導致隧道垮塌的作用。隧道結構的防火保護主要分為四大類，即提供不計入結構剖面的額外混凝土厚度、安裝噴淋滅火系統、在隧道襯體上噴涂防火涂料、在隧道襯體上粘貼隧道防火板材等。目前，關于隧道防火板的相關研究的報道不多。萬世銀(萬世銀，環保型隧道防火板的研究，重慶大學工程碩士學位論文，2006)制備了以丙烯酸樹脂乳液為粘接劑，蛭石、碳酸鈣等組成的增強材料填料，三聚氰胺、季戊四醇及聚磷酸銨等組成的復合發泡材料，三氧化銻、氫氧化鎂等為助劑的隧道防火板，其各方面的性能指標均達到規范要求和使用要求。毛朝君等(毛朝君等，中國專利，CN200420060481.7)公開了一種環保型復合防火板，所述的防火板由一凹狀金屬防護面板和設置在凹狀金屬防護面板中復式阻燃隔熱層所構成。具有耐火極限高、工藝成熟等特點。張志明等(張志明等，中國專利，CN200510026636.4，)公開了一種隧道防火板，其特征在于材料采用以氯化鎂、氧化鎂為粘接劑，以高嶺土、火山灰、硅灰石、硅藻土、硅酸鋁等為主要原材料，有機、無機復合鹽為改性外摻物，增強纖維(玻璃纖維)為產品增強材料，經攪拌、擠壓成型后經化合反應而成一種高強度板材，對隧道內火災(碳氫化合物升溫曲線)能達到3h以上高溫起到保護隧道的作用。王新剛等(王新剛等，中國專利，CN200620034698.X，)公開了一種組合式環保型隧道防火板，是由多個板體單元組合構成，所述的板體單元是由帶有穿孔連接件的金屬防護骨架、設置在金屬防護骨架底面的隔熱板、設置在金屬防護骨架所分隔的空間中的復合組燃隔熱層和固定在防護骨架上且遮覆于復合阻燃隔熱層的金屬防護面板所構成，在各板體單元之間的骨架縫隙間設有金屬封條，具有耐火極限高、運輸、安裝方便等特點。上述公開的隧道防火板大都有以下不足1)隧道防火板基料中含有含鹵或含重金屬阻燃劑，雖然阻燃效果優異，但是含鹵阻燃劑燃燒時，發煙量大，并釋放出腐蝕和有毒性氣體物質，而重金屬本身具有毒性。2)傳統的隧道防火板質材質密度較大，阻燃效果差，生產成本高。3)隧道防火板的阻燃性能和力學性能不能很好地兼顧，兩者此消彼長。
發明內容本發明的目的在于提供一種具有輕質、環保、高阻燃、高強度、低發煙、低毒性等特性的適合于隧道使用的隧道防火板及其制備方法。本發明所述的隧道防火板的組成為基料、改性劑、增強纖維和粘接劑，其中基材包括高嶺土、碳酸鈣、氫氧化鎂和氫氧化鋁；改性劑為膨脹蛭石和膨脹珍珠巖；增強纖維為無機纖維和聚合物纖維，粘接劑為水泥。按質量比，增強纖維中無機纖維聚合物纖維為(2060):1。其中無機纖維選用玻璃纖維、硅酸鋁纖維或巖棉纖維等，聚合物纖維選用聚丙烯(PP)纖維、維尼綸(PVF)、滌綸(PET)或錦綸(PA)等。碳酸f丐的沉降體積可為2.42.8mL/g。水泥可采用425#水泥等。按質量百分比，各原料的配比如下碳酸鈣4%8%，高嶺土8%10%，氫氧化鋁17%20%,氫氧化鎂4%8%，膨脹蛭石10%12%，膨脹珍珠巖4%8%，無機纖維1.92%2.9%，聚合物纖維0.08%0.1%，余為水泥。所述的隧道防火板的制備方法包括以下步驟1)將基料、改性劑、增強纖維、粘接劑按配比加入到分散機中分散均勻，得混合粉料；2)將混合粉料加水攪拌成槳料；3)將攪拌好的漿料倒入模具中，搗實、抹平并修邊，凝固后脫模，養護后烘干，得成品隧道防火板。在步驟2)中，按質量比，水與混合粉料的配比為(0.40.8):1。在步驟3)中，養護最好在相對濕度60%70%的條件下養護2028天，烘干的溫度可為99101°C，烘干的時間可為35h。本發明的突出優點為1)以無機鎂、鋁化合物替代含鹵系阻燃劑，實現隧道防火板的高阻燃、低發煙和低毒性。2)以膨脹蛭石等無機輕質礦材料改性隧道防火板，實現防火板的輕質和低導熱率，并降低成本。3)利用無機纖維和聚合物纖維的復配技術，具有以下特點其一在板材內形成的三維亂向網狀細微結構以物理、化學的形式形成二級增強體系，增加板材內物料間的粘接、握裹，分布均一的柔性纖維網能分散來自板材內外部的應力，阻滯裂紋產生和限制裂紋的發展，提高脆硬性水泥基材料的抗折、抗沖擊、抗震等性能；其二是纖維對微小孔隙的填充作用減少了板材內的孔隙總量，阻斷了連續性孔隙的增長并使孔隙分散更均勻，提高不同使用環境下板材的抗滲、抗凍、耐久等性能；其三是高溫受火時能阻止、延緩低熔點無機鹽熔融后在基材表面匯集融滴的流動性和板材的自重造成板材與基料粘接失效；其四是低熔點纖維高溫炭化揮發處留出了一定的空間，減少了板材因內部水分、空氣、骨料急速受熱膨脹、水化物體體積收縮、毛細管破裂導致的形變導致板材結構破壞。本發明選用工作溫度很高(IOO(TC以上)的無機纖維，同時配合聚合物纖維改進板材的內部結構及性能，避免了單純使用無機纖維時由于纖維分散不均，堆積在板材內部，未能達到有效的增強效果。兩者復配，實現隧道防火板不同溫度梯度下耐火性能的互補，隧道防火板的力學性能和耐火性能都得到改善，板材結構更加均勻、牢固。4)使用粘接劑，改善隧道防火板的柔韌性，提高粘接性能的高溫連續性。具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步說明。實施例l將碳酸鈣10.08g、高嶺土14.88g、氫氧化鋁30.08g、氫氧化鎂10.08g、膨脹蛭石20.00g、膨脹珍珠巖10.08g、玻璃纖維4.68g、PP纖維0.12g(玻璃纖維PP纖維40:1)、425弁水泥60.00g放入高速分散機中高速攪拌分散均勻，靜置后倒入容器中，分次加水(共96ml，水與混合粉料的質量比為0.6)攪拌。將攪拌好的漿料倒入已涂抹了機油的模具中，搗實、抹平并修邊，室溫下一天后拆模，在環境溫度25。C，相對濕度60。/。70。/。的條件下養護25天后于10(TC土rC下烘干4h，得成品。稱量制備好的隧道防火板質量，再測量其面積，按面密度=質量/面積計算出其面密度為1.80(g/cm2)。用電子萬能試驗機WDS按GB-14907-2002中的標準對樣品(樣品尺寸40mmx40mmx10mm)進行抗壓強度的測定，其抗壓強度為3.72(MPa)。將帶有樣品的鋼板固定在鐵架臺上(樣品向下，樣品尺寸為40mmx40mmxl0mm)，鋼板背面固定一溫度計，用酒精噴燈噴嘴距防火板710cm灼燒30120min。每間隔5min記錄一次溫度。其耐火性能的測試結果為277.0('C)。實施例2將碳酸鈣10.08g、高嶺土14.88g、氫氧化鋁30.08g、氫氧化鎂10.08g、膨脹蛭石20.00g、膨脹珍珠巖10.08g、巖棉纖維4.57g、PP纖維0.23g(巖棉纖維PP纖維20:1)、425弁水泥60.00g放入高速分散機中高速攪拌分散，靜置后倒入容器中，分次加水(共96ml，水與混合粉料的質量比為0.6)攪拌。將攪拌好的漿料倒入已涂抹了機油的模具中，搗實、抹平并修邊，室溫下一天后拆模，在環境溫度25t，相對濕度60。/。70。/。的條件下養護20天后于10(TC土rC下烘干5h，得成品。防火板的面密度、抗壓強度和耐火性能的檢測方法同實施例l，檢測結果見表l。實施例3將碳酸鈣10.08g、高嶺土14.88g、氫氧化鋁30.08g、氫氧化鎂10.08g、膨脹蛭石20.00g、膨脹珍珠巖10.08g、巖棉纖維4.72g、PP纖維0.08g(巖棉纖維PP纖維60:1)、425弁水泥60.00g放入高速分散機中高速攪拌分散，靜置后倒入容器中，分次加水(共96ml，水與混合粉料的質量比為0.6)攪拌。將攪拌好的漿料倒入己涂抹了機油的模具中，搗實、抹平并修邊，室溫下一天后拆模，在環境溫度25。C，相對濕度60%70%的條件下養護28天后于100卩±11:下烘干3h，得成品。防火板的面密度、抗壓強度和耐火性能的檢測方法同實施例l，檢測結果見表l。實施例428制備方法同實施例l，各組分配比見表2，實施例417中，增強纖維中的質量比為玻璃纖維PP纖維，實施例18中，增強纖維中的質量比為玻璃纖維PVF纖維，實施例19中，增強纖維中的質量比為玻璃纖維PET纖維，實施例20中，增強纖維中的質量比為玻璃纖維PA纖維，實施例21中，增強纖維中的質量比為硅酸鋁纖維PP纖維，實施例22中，增強纖維中的質量比為硅酸鋁纖維PVF纖維，實施例23中，增強纖維中的質量比為硅酸鋁纖維PET纖維，實施例24中，增強纖維中的質量比為硅酸鋁纖維PA纖維，實施例25中，增強纖維中的質量比為巖棉纖維PP纖維，實施例26中，增強纖維中的質量比為巖棉纖維PVF纖維，實施例27中，增強纖維中的質量比為巖棉纖維PET纖維，實施例28中，增強纖維中的質量比為巖棉纖維PA纖維。實施例413，1828中，水與混合粉料的質量比均為0.6，實施例14中，水與混合粉料的質量比為0.4，實施例15中，水與混合粉料的質量比為0.5，實施例16中，水與混合粉料的質量比為0.7，實施例17中，水與混合粉料的質量比為0.8。防火板的面密度、抗壓強度和耐火性能的檢測方法同實施例l，檢測結果見表l。上述所有產品均表面平整，沒有裂紋、分層、鼓泡、孔洞等缺陷。表l<table>complextableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2(單位g)<table>complextableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1.一種隧道防火板，其特征在于其組成為基料、改性劑、增強纖維和粘接劑，基材包括高嶺土、碳酸鈣、氫氧化鎂和氫氧化鋁，改性劑為膨脹蛭石和膨脹珍珠巖，增強纖維為無機纖維和聚合物纖維，粘接劑為水泥。2.如權利要求l所述的一種隧道防火板，其特征在于按質量比，增強纖維中無機纖維聚合物纖維為2060:i。3.如權利要求2所述的一種隧道防火板，其特征在于無機纖維為玻璃纖維、硅酸鋁纖維或巖棉纖維；聚合物纖維為聚丙烯纖維、維尼綸、滌綸或錦綸。4.如權利要求1所述的一種隧道防火板，其特征在于碳酸鈣的沉降體積為2.42.8mL/g。5.如權利要求1所述的一種隧道防火板，其特征在于水泥為425#水泥。6.如權利要求l所述的一種隧道防火板，其特征在于按質量百分比，各原料的配比如下碳酸1丐4%8%，高嶺土8%10%，氫氧化鋁17%20%，氫氧化鎂4%8%，膨脹蛭石10%12%，膨脹珍珠巖4%8%，無機纖維1.92%2.9%，聚合物纖維0.08%0.1%，余為水泥。7.如權利要求l所述的一種隧道防火板的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將基料、改性劑、增強纖維、粘接劑按配比加入到分散機中分散均勻，得混合粉料；2)將混合粉料加水攪拌成漿料；3)將攪拌好的漿料倒入模具中，搗實、抹平并修邊，凝固后脫模，養護后烘干，得成品隧道防火板。8.如權利要求7所述的一種隧道防火板的制備方法，其特征在于在步驟2)中，按質量比，水與混合粉料的配比為0.40.8:1。9.如權利要求7所述的一種隧道防火板的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述養護是在相對濕度60%70%的條件下養護2028天。10.如權利要求7所述的一種隧道防火板的制備方法，其特征在于在步驟3)中，烘干的溫度為9910rC，烘干的時間為35h。全文摘要一種隧道防火板及其制備方法，涉及一種防火材料，提供一種具有輕質、環保、高阻燃、高強度、低發煙、低毒性等特性的適合于隧道使用的防火板及其制備工藝。所述的隧道防火板的組成為基料、改性劑、增強纖維和粘接劑，其中基材包括高嶺土，碳酸鈣，氫氧化鎂和氫氧化鋁；改性劑為膨脹蛭石和膨脹珍珠巖；增強纖維為無機纖維和聚合物纖維的復合；粘接劑為水泥。將各組分按配比加入到高速分散機中分散均勻；加水攪拌成漿料，然后倒模，室溫下放置一天后脫模，在相對濕度60％～70％的條件下養護20～28天后烘干，成品即為隧道防火板。文檔編號E21D11/38GK101344006SQ20081007161公開日2009年1月14日申請日期2008年8月20日優先權日2008年8月20日發明者戴李宗,許一婷,聰謝,黃曉平申請人:廈門大學;廈門市大平工貿有限公司