隧道防火塗料的製作方法
2023-07-25 03:08:46
專利名稱：隧道防火塗料的製作方法
技術領域：
本發明涉及阻燃塗料組合物，具體地說是一種隧道防火塗料。
背景技術：
隨著城市發展的加快，流動和固定人口迅速膨脹，交通建設用地量越來越大，既要減少地表道路的佔地，又要緩解城市交通的壓力，建設隧道交通網(公路隧道、鐵路隧道、地鐵隧道及城市其它交通隧道)已成為優選的方法。據統計，2001年底我國僅公路隧道就有1782座，長度達705km，其中3000m以上的隧道已超過22座，有鐵路隧道5200座，長度達2457km。從世界各國的情況看，隧道不僅承擔著交通運輸通道的任務，而且還起著光纖電纜，電力電纜甚至於自來水輸送通道的功能，如果在有限的隧道空間內發生災難，毀壞隧道結構引起坍塌或堵塞，電話和網際網路就可能中斷，交通可能發生停滯，城市照明系統就會遭到破壞，甚至有的地方的自來水會變得不可以飲用，通行中的各種車輛將發生事故，進而危及乘客的生命安全，可以說隧道運行的安全直接影響到了人們的日常生活。
由於公路和鐵路隧道的結構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到825℃就熱解成氧化鈣和二氧化碳。氧化鈣的強度遠遠不及碳酸鈣。混凝土溫度升至600℃時其強度損失已達到50％以上，600℃左右，鋼材的屈服應力一般降到常溫下鋼材屈服力的1/3以下，隧道發生火災時，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，上千度的高溫燒得洞內外石塊四下飛崩，嚴重地方拱頂坍塌，甚至將車輛埋於其下，而隧道內砌體的修復時間較長，特別是交通要道，其間接損失更為巨大，所以在隧道發生的各種災難中，火災事故經濟損失最大，搶救難度最高，中斷行車時間最長。
為了解決隧道防火問題，20世紀80年代以來，國外對隧道車輛的燃燒特性，隧道襯砌在火災中的表現，煙氣中有害成分生成量分析，消防救援方法與策略，特別是駕駛人員在隧道內的心理與行為，隧道火災數值模擬，通風仿真，襯砌承載能力可靠性評估，隧道內溫度埸分布，CO濃度設計限值的研究，水消防技術在隧道中的應用及隧道火災事故發生的成因及預防等方面做了大量研究和探索。但從實際應用中看，隧道施工中採用阻燃材料確是最簡單且行之有效的方法之一。
隧道防火塗料是專門針對隧道牆壁和拱頂在火災中免受燒損而專門設計的一種專用防火材料，它可以提高隧道砌體的耐火極限，塗於可燃性材料表面，可使其滿足阻燃性要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種耐火極限高、耐水性好、環保的隧道防火塗料。
實現本發明目的的技術方案是這樣的它採用以丙乳液、582樹脂、AEC膨脹水泥、耐火水泥為粘結劑，海泡石、膨脹珍珠巖、粉煤灰、輕質碳酸鈣、矽酸鋁纖維為無機隔熱填料，蛭石、重鉻酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨為發泡材料，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配製而成的。
綜合性能更好的組合可以為AEC膨脹水泥為粘結劑，膨脹珍珠巖和粉煤灰的混合物為無機隔熱填料，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泡材料，氫氧化鎂、氧化錫為助劑的組合配製。
混合物無機隔熱填料中膨脹珍珠巖與粉煤灰的重量比優選的可以是2.5∶3。
混合物發泡材料中三聚氰胺、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。
粘結劑、無機隔熱填料、發泡材料、助劑的重量比可以是2∶5.5∶2∶0.5。
本發明的隧道防火塗料，其所採用的成分與石材、混凝土的粘結緻密，受高溫作用後，自身能分解出一些無毒惰性氣體，可以破壞燃燒的必要條件形成，各水化物在燃燒遇熱後脫水汽化和吸熱材料受熱分解、相變都會吸收、消耗掉大量的熱量，塗料受熱後會出現一層熔融膜並逐漸形成均勻的碳化層進而形成膨脹的發泡層，從而減少熱量的傳導，大大降低構件溫度升高的速率，提高了構件的耐火能力。具有耐火極限高、粘結性較高、耐水性好、不產生有毒氣體、環保等特點。
隧道防火塗料主要達到以下技術指標1、篩餘率，％≤1.02、幹密度，kg/m3≤6003、耐水性，h≥24，塗層不開裂、起層、脫落4、耐鹼性，h≥24，塗層不開裂、起層、脫落5、粘結強度，MPa混凝土≥0.1MPa6、耐冷熱循環試驗，25次，不開裂，不脫落7、抗壓強度，Mpa≥0.38、煙氣毒性AQ-1級厚度9mm 12mm9、耐火性能耐火極限≥2.0h ≥3.0h具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明，下述各實施例僅用於說明本發明的技術方案，但對本發明並沒有限制。
實施例一本發明的一種隧道防火塗料由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配製成的，製法是先將膨脹珍珠巖與粉煤灰混合，然後加入氫氧化鎂高速拌勻，再加入AEC膨脹水泥即可。
實施例二本發明的一種隧道防火塗料由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配製成的，製法是先將膨脹珍珠巖與粉煤灰混合，然後加入氧化錫高速拌勻，再加入AEC膨脹水泥即可。
實施例三本發明的一種隧道防火塗料是由耐火水泥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配製成的。
實施例四本發明的一種隧道防火塗料是由耐火水泥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配製成的。
實施例五本發明的一種隧道防火塗料是由丙乳液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配製成的。
實施例六本發明的一種隧道防火塗料是由丙乳液200kg，輕質碳酸鈣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配製成的。
實施例七本發明的一種隧道防火塗料是由582樹脂200kg，矽酸鋁纖維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配製成的。
實施例八本發明的一種隧道防火塗料由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配製成的。
實施例九本發明的一種隧道防火塗料是由耐火水泥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配製成的。
實施例十本發明的一種隧道防火塗料是由丙乳液300kg，輕質碳酸鈣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配製成的。
實施例十一本發明的一種隧道防火塗料是由582樹脂300kg，矽酸鋁纖維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配製成的。
實施例十二本發明的一種隧道防火塗料是由AEC膨脹水泥150kg，輕質碳酸鈣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配製成的。
上述實施例所製得的成品經測試均能達到如下的企業內控質量指標篩餘率，％≤1.0幹密度，kg/m3≤600耐水性，h≥24，塗層不開裂、起層、脫落耐鹼性，h≥24，塗層不開裂、起層、脫落粘結強度，MPa混凝土≥0.1MPa耐冷熱循環試驗，25次，不開裂，不脫落抗壓強度，Mpa≥0.3煙氣毒性AQ-1級厚度9mm 12mm耐火性能耐火極限≥2.0h ≥3.0h部分試驗結果如下
說明1、塗層厚度為13mm，常溫下養護28天。2、實驗室測定的「耐火極限」，指按標準升溫曲線升溫，鋼板背火溫度達到250℃所需時間。
其防火工作機理表現在以下幾個方面(1)防火塗料中的矽酸鹽類水化產物遇熱脫水汽化從而吸收大量的熱量，同時塗料中的吸熱材料因受熱分解或相變，也耗掉一定的熱量，從而降低構件溫度升高的速率，提高了構件的耐火能力。
(2)防火塗料受高溫作用後，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)塗料受熱後出現一層熔融膜並逐漸形成均勻的碳化層進而形成膨脹的發泡層。其膨脹量為塗覆的100-200倍，膨脹後塗層的導熱量可比膨脹前減少1000-2000倍。
2、高溫下鋼材的物理、力學性能在高溫下鋼材的力學性能顯著下降，這是由於鋼結構耐火性能差的緣故。國外在進行鋼結構和構件的防火設計計算時，均採用標準升溫曲線ISO-834(見
圖1)，其表達式如下T-T034510g(8t+1)式中T-t時的火焰溫度，℃；T0-試驗開始時的環境溫度，℃；T-試驗經歷的時間，min。
通過標準耐火升溫曲線，可以求得鋼材的耐火等級。根據研究已有的試驗數據，我們可以求得鋼材在高溫下的物理、力學性能。未加保護的裸鋼結構的耐火極限約為15min。溫度達到250℃時，鋼材抗拉強度提高，而塑性和衝擊韌性降低，出現「藍脆」現象；溫度達300℃時，鋼材的彈性模量、彈性極限急劇降低，屈服平臺消失；溫度達到400℃時，鋼材的屈服應力開始急劇下降；溫度達到600℃時，材料的屈服應力和極限應力降到常溫下鋼材屈服應力和極限應力的1/3以下，此時，結構已遭破壞。
3、水泥石的耐火性能水泥製成的混凝土在高溫下會產生裂紋和強度喪失而破壞。下面是高溫下混凝土的強度與溫度關係(見圖1)。
由圖1可知300℃以下的溫度，混凝土強度變化不大。當溫度高於300℃時，混凝土的強度隨著溫度升高而降低。當溫度升到600℃左右時，混凝土的強度下降約50％。因為溫度升高，水泥石和其集料等發生物理變化和化學的變化，其體積發生了改變。水泥石受熱初期，自由水和結合水開始脫出，同時發生熱膨脹。當溫度升至200℃左右，水化矽酸鹽膠體的結晶水開始脫出，水泥石的收縮進一步擴大，當溫度升至400℃左右，水合氫氧化鈣開始脫水，從而使混凝土的收縮加劇。這些變化都會有損水泥石的強度。在水泥製品中，要想提高混凝土的耐火等級，是要儘可能地保持構件在火災中的強度。因此為提高水泥的耐火等級，應設法保護混凝土的結構，儘可能地阻止外界的熱量向混凝土製品傳遞。在混凝土製品的表面塗抹本發明的隧道防火塗料就能達到這方面的防護要求。
權利要求
1.一種隧道防火塗料，其特徵在於它是由丙乳液、582樹脂、AEC膨脹水泥、耐火水泥為粘結劑，海泡石、膨脹珍珠巖、粉煤灰、輕質碳酸鈣、矽酸鋁纖維為無機隔熱填料、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配製而成。
2.如權利要求1所述的隧道防火塗料，其特徵在於所述的粘結劑為AEC膨脹水泥，無機隔熱填料為膨脹珍珠巖和粉煤灰的混合物，發泡材料為三聚氰胺、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.如權利要求2所述的隧道防火塗料，其特徵在於混合物無機隔熱填料中膨脹珍珠巖與粉煤灰的重量比是2.5∶3。
4.如權利要求3所述的隧道防火塗料，其特徵在於混合物發泡材料中三聚氰胺、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.如權利要求4所述的隧道防火塗料，其特徵在於粘結劑、無機隔熱填料、發泡材料、助劑的重量比是2∶5.5∶2∶0.5。
全文摘要
本發明涉及一種隧道防火塗料。是由以丙乳液、582樹脂、AEC膨脹水泥、耐火水泥為粘結劑，海泡石、膨脹珍珠巖、粉煤灰、輕質碳酸鈣、矽酸鋁纖維為無機隔熱填料，蛭石、重鉻酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨為發泡材料，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製成。在受高溫作用後，自身能分解出無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而形成膨脹的發泡層，有效地減少熱量的傳導，降低構件溫度升高的速率，具有耐火極限、粘結性高、耐水性好、不產生有毒氣體、環保等特點。
文檔編號C09D5/18GK1986715SQ200510062118
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月20日 優先權日2005年12月20日
發明者方興中 申請人:方興中