基本信息
- 项目名称：
- 新型膨胀型隧道防火涂料的制备及其对隧道钢筋混凝土结构的隔热防火保护作用研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品针对目前广泛应用的隧道防火涂料与混凝土粘结性差，以及施工时释放大量有毒有害有机分散剂，且火灾发生时产生大量有毒有害烟气的缺点，采用环氧树脂和水泥为成膜物质，赋予本隧道涂料优良的粘接性能和防水性能；另外采用水作为分散剂，避免施工过程中有毒有害挥发物的释放，同时本产品采用物理膨胀剂可膨胀石墨为阻燃剂，具有良好的隔热隔氧作用，从而对基体起到良好的防火保护作用。
- 详细介绍：
- 三、 本作品“扬华之星”隧道防火涂料针对目前广泛应用的隧道防火涂料与混凝土粘结性差，在车辆通行时产生的强风和振动作用下容易脱落，以及施工时释放大量有毒有害有机分散剂，且火灾发生时产生大量有毒有害烟气的缺点，采用具有“万能胶”之称的环氧树脂和水泥为成膜物质，充分利用环氧树脂的疏水性及其与混凝土的高粘接性，赋予本隧道涂料优良的粘接性能和防水；另外采用水作为涂料的分散剂，避免施工过程中有毒有害挥发物的释放，同时本产品采用物理膨胀剂可膨胀石墨为阻燃剂，可膨胀石墨在受火时发生膨胀，形成一层很厚的乳虫状且致密的膨胀碳层,该碳层具有良好的隔热隔氧作用，从而对基体起到良好的防火保护作用。本作品隧道防火涂料本身不燃，.且受火时不产生有毒有害气体，具有良好的环境友好性。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 隧道火灾与一般火灾相比具有温度高、烟雾大、扑救和人员疏散困难的特点，因此隧道防火已成为当前消防行业刻不容缓的任务。在多种隧道防火保护方法中，防火涂料是最为经济有效，也是应用范围最广的一种。根据隧道火灾特点和隧道设计规范的要求，防火涂料应该具有以下特征： 1）燃烧时不应有有毒气体产生，并趋向于环保型，便于隧道火灾的灭火及隧道的修复； 2）隧道一般都比较潮湿，并且车辆通过时，还要产生强风和震动，因此隧道防火涂料还必须兼顾涂料的附着性； 3）隧道工程工期紧、施工量大，因此，应充分考虑施工的方便性和效率，涂料应既可以人工抹涂，又可以机器喷涂； 4）工程成本较低，以便推广使用 本涂料的创新和优势在于以下几点： 1、环境友好性强。本涂料中成膜物质采用环氧树脂乳液，固化剂采用水性环氧-胺加成型固化剂XY-200，两个体系均可溶于水，提高了涂料的环保性能；2、阻燃性能好。作为阻燃剂，膨胀石墨膨胀率可达200—400ml//g，在受热时，膨胀石墨能够形成蠕虫状的膨胀炭层，减缓了可燃气体与氧气向燃烧界面的迁移速度，使涂料具有良好的耐火性能。同时膨胀石墨本身无毒且在受热时不会产生有毒和腐蚀性气体，从而大大降低了燃烧时的发烟量，符合隧道防火涂料关于有毒气体释放量低的要求。 3、粘接性好。本涂料成膜物质采用环氧乳液和水性环氧胺加成型固化剂，在提高了涂料对于基材的粘接能力。
科学性、先进性
- 首先，本涂料的环境友好性强，耐水、耐碱性好。由于环氧树脂仅能溶于有机溶剂，因此以环氧树脂作为成膜物质的涂料多为溶剂型涂料。本涂料中利用聚乙二醇和环氧树脂，采用相反转技术制备了环氧树脂专用乳化剂，从而制得了可溶于水的环氧树脂微细状乳液，解决了一般环氧涂料中稀释剂污染环境的问题，提高了涂料的环境友好性。同时成膜物质环氧乳液和水性环氧胺加成型固化剂赋予涂料良好的耐水、耐碱性能。 其次，本涂料的具有高阻燃性，且阻燃性能稳定。涂料中采用了膨胀石墨作为阻燃剂，膨胀石墨在火灾中会膨胀形成蠕虫状碳层，有效阻隔热量相基材表面的传递，同时还能减缓可燃气体和氧气向燃烧界面的扩散速度，具有良好的阻燃性能。 最后，本涂料易于施工。本涂料施工时不需要多次涂刷，由于流平性较好，在对隧道中混凝土进行表面处理之后一次涂刷即可完成施工，可采用人工涂刷，也可采用机器喷涂，符合隧道工程工期紧、施工量大的特点。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 成品展示（分为A、B组分）
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1涂料的涂刷方法：将涂料的A、B、C三组分按规定比例混合到搅拌机中，搅拌均匀后，用刷子在作业面表面上均匀涂刷即可。本涂料施工简单且为一次涂刷，符合隧道防火涂料的要求。 2适用范围：各类公路及铁路隧道。 3推广前景：随着我国隧道技术发展，我国已成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家。由于隧道内通风排烟不好、照明系统易破坏，并且部分隧道供水不能得到有效保障，因此隧道火灾具有温度高、烟气量大、不易于扑救和疏散、并且极易形成二次火灾的特点。因此在完善隧道疏散应急预案的同时，隧道防火也是当前消防行业工作的重点。目前隧道的防火措施有加厚混凝土层、在混凝土中添加聚丙烯纤维、采用自动喷淋、涂刷防火涂料等方法，从经济角度和可实施角度来看，涂刷防火涂料都是隧道防火措施的首选。 本涂料具有耐水性、耐碱性优良，易于涂刷，受火作用后有毒气体释放量小、与基材的粘接能力强等优点，均符合隧道防火涂料的要求。同时本涂料的价格较为低廉，因此估计市场前景良好。
同类课题研究水平概述
- 目前提高隧道钢筋混凝土结构的防火措施主要有安装喷淋灭火系统、额外设置混凝土牺牲层、在隧道表面安装防火板材或其他防火材料以及在隧道砌体上喷涂防火涂料。每种防火措施各有优缺点，从性能、成本以及施工方便性综合考虑，喷涂防火涂料是现阶段隧道防火的最佳选择[4]。隧道防火涂料是一种涂覆于隧道侧壁和拱顶，对隧道侧壁和拱顶钢筋混凝土结构起隔热防火保护作用，避免隧道内钢筋混凝土结构在火灾时强度降低、炸裂及衬内钢筋破坏失去支撑能力而崩塌。 我国隧道防火涂料研究起步晚，基础薄弱，还停留在直接将混凝土防火涂料或厚型钢结构防火涂料，甚至电缆防火涂料作为隧道防火涂料使用的阶段。目前隧道防火涂料行业主要存在的问题有： ◆ 涂层过厚的，一般涂层厚度在20-30mm，耐火时间才能达到3h； ◆ 施工复杂，需多次涂刷，不符合隧道工程工期紧、任务多的特点； ◆ 粘结强度低，不能满足车辆通行时产生强风和振动的实际情况； ◆ 耐水性差，不符合隧道常年潮湿的环境要求，容易造成涂料的脱落； ◆ 耐火性能差，耐火极限最多在20min[1]左右。 基于我国隧道快速发展的严峻形势、隧道防火设计的要求以及我国经济发展的具体情况, 了解隧道防火涂料的分类及其防火隔热原理，理解隧道防火涂料应满足的基本要求，掌握隧道防火涂料的配方设计具有十分重要的意义。
