膠粉摻量對隧道防火涂料密度和黏結強度的影響

鄭美軍，劉俊權，代隆軍

（1.山西省交通科學研究院，山西 太原 030006；2.黃土地區(qū)公路建設與養(yǎng)護技術國家交通行業(yè)重點實驗室，山西 太原 030006）

膠粉摻量對隧道防火涂料密度和黏結強度的影響

鄭美軍1，2，劉俊權1，代隆軍1

（1.山西省交通科學研究院，山西 太原 030006；2.黃土地區(qū)公路建設與養(yǎng)護技術國家交通行業(yè)重點實驗室，山西 太原 030006）

文章簡要介紹了隧道防火涂料的組成和應用，主要敘述了膠粉摻量對隧道防火涂料密度和黏結強度的影響。

隧道防火涂料；膠粉；黏結劑

十一五期間，伴隨著我國高等級公路的快速發(fā)展，我國已成為世界上隧道和地下工程最多，隧道建設發(fā)展速度最快的國家之一。隧道防火涂料是專門針對隧道內壁及拱頂在火災中免受燒損而專門設計的一種特種涂料，它主要由黏結劑、耐火填料、發(fā)泡材料和助劑等多種材料組成。黏結劑是防火涂料中的重要組成部分，其用量約占涂料總體積的35%～40%，常用的黏結劑有苯丙、醋丙、EVA、582樹脂、水玻璃等；黏結劑的選擇關系著防火涂料成本、阻燃性能及發(fā)生火災時涂料本身煙氣散發(fā)狀況等多種因素。

文章以膠粉作為黏結劑，重點分析了膠粉添加量對防火涂料性能及成本的影響，為今后膠粉在防火涂料中的應用研究提供指導。

1 試驗部分

1.1 原材料

隧道防火涂料：本實驗采用山西省文遠建筑技術有限公司生產的JKSH25型隧道防火涂料，其性能指標見表1。膠粉：采用山西三維集團生產的可再分散性膠粉，該膠粉在與水接觸后能迅速還原成乳液，并保持與初始乳液相同的性質，水分蒸發(fā)后形成的膜具有高柔韌性、高耐候性和黏結性能強的特點。

1.2 實驗方案

黏結劑主要影響防火涂料的密度和黏結強度。本實驗所采取的隧道防火涂料，以膠粉為黏結劑主要成分之一。因此重點考察膠粉添加量對防火涂料密度和黏結強度的影響。

（1）向涂料添加一定量的膠粉，加水攪拌均勻。加到事先準備好的70×70×70 mm模具中，用小鏟搗弄均勻，并撫平表面。常溫下養(yǎng)護7天，拆掉模具，在60℃烘箱中加熱5～6 h，稱量其質量，并計算出密度。

（2）將配好的涂料均勻涂抹在40×40×40 mm的模塊表面上，涂層厚度為3 mm，在常溫下養(yǎng)護1天，用對接接頭接好，測定其黏結強度。

表1 JKSH25型隧道防火涂料檢驗結果匯總

2 實驗結果與分析

本實驗設定的膠粉摻量分別為：0.5%、1%、1.5%、2%。每組實驗歷時1周。

2.1 膠粉摻量對密度的影響

黏結強度是隧道防火涂料最重要的幾個性能之一，黏結強度的大小直接影響到防火涂料在隧道中的應用，對隧道安全具有重要作用。

表2 不同膠粉摻量下防火涂料密度表

圖1 膠粉添加量對防火涂料密度的影響

由表2中數(shù)據(jù)可以看出，添加膠粉之后，密度大大增加，且隨著膠粉摻加量的增加，密度呈現(xiàn)遞增趨勢。規(guī)范中規(guī)定防火涂料密度上限是800 kg/m3，表2中數(shù)據(jù)只有第一組符合標準。其原因在于膠粉具有可再分散性，加水之后膠粉迅速溶解，形成乳液，與防火涂料攪拌均勻之后，乳液均勻分布，形成一個涂料——膠粉-水的穩(wěn)定體系，導致水分較難蒸發(fā)，從而增大了密度。

2.2 膠粉摻量對黏結強度的影響

表3中數(shù)據(jù)說明，加入膠粉之后，防火涂料的黏結強度隨著膠粉摻加量的逐漸增加而下降，且在1.0%處發(fā)生突變，黏結強度急劇下降。根據(jù)規(guī)范中對黏結強度指標的要求，表3中第1、2組實驗結果符合要求，其原因是膠粉的主要成分為醋酸乙烯和乙酯的共聚物，當添加量在0.5%～1.0%時，膠粉溶于水中可以均勻分散到其他不溶組分的周圍，等水分蒸發(fā)后可以很好地把不溶組分包裹從而達到黏結的效果；當膠粉量在繼續(xù)增加的過程中，加水后，膠粉在其他不溶組分周圍的含量就會增加，導致其他不溶項的距離增大，而醋酸乙烯和乙酯共聚物的分子鏈段比較柔軟，在水分蒸發(fā)后膠粉的柔韌性恢復，使得隨著膠粉量的增加出現(xiàn)了其黏結強度下降的現(xiàn)象。

表3 不同膠粉摻量下防火涂料黏結強度表

圖2 膠粉添加量對防火涂料黏結強度的影響

3 結論

通過膠粉添加量對隧道防火涂料的密度和黏結強度的影響分析，得出結論如下：

（1）膠粉作為主要黏結劑成分之一，配制而成的隧道防火涂料具有較好的性能，符合國家標準。

（2）膠粉可提高隧道防火涂料的密度，且增加幅度較大；隨著膠粉添加量的增加，密度呈遞增趨勢，超過0.5%時，密度超過800 kg/m3。

（3）膠粉可降低隧道防火涂料黏結強度，隨著膠粉添加量的增加，黏結強度在某一點突變，急劇下降，隨后略有增加。超過1%時，黏結強度小于0.1 MPa。

（4）4組試驗中，膠粉最佳添加量應為0.5%；由于添加的膠粉可提高隧道防火涂料密度，降低黏結強度，因此對已經(jīng)成熟的防火涂料產品而言，無需添加膠粉進行性能優(yōu)化，膠粉添加量越大，反而會起到更大的副作用。

Influence of Powder Content on Density and Bonding Strength of Fireproofing Coating for Tunnel

Zheng Meijun，Liu Junquan，Dai Longjun

The article introduced component and application of fireproofing coating for tunnel;And the main introduction is influence of powder content on density and bonding strength of fireproofing coating for tunnel.

tunnel fireproofing coating；binder；powder

U 454

A

1000-8136(2010)35-0041-02