膠粉摻量對隧道防火涂料密度和黏結(jié)強度的影響

鄭美軍，劉俊權(quán)，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(shù)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(jié)強度的影響

鄭美軍1，2，劉俊權(quán)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(shù)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(jié)強度的影響。

隧道防火涂料；膠粉；黏結(jié)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(nèi)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(jié)劑、耐火填料、發(fā)泡材料和助劑等多種材料組成。黏結(jié)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(jié)劑有苯丙、醋丙、EVA、582樹脂、水玻璃等；黏結(jié)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(jié)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(shù)有限公司生產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)，水分蒸發(fā)后形成的膜具有高柔韌性、高耐候性和黏結(jié)性能強的特點。

1.2 實驗方案

黏結(jié)劑主要影響防火涂料的密度和黏結(jié)強度。本實驗所采取的隧道防火涂料，以膠粉為黏結(jié)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(jié)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(zhì)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(jié)強度。

表1 JKSH25型隧道防火涂料檢驗結(jié)果匯總

2 實驗結(jié)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(jié)強度是隧道防火涂料最重要的幾個性能之一，黏結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)強度急劇下降。根據(jù)規(guī)范中對黏結(jié)強度指標的要求，表3中第1、2組實驗結(jié)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(jié)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(jié)強度下降的現(xiàn)象。

表3 不同膠粉摻量下防火涂料黏結(jié)強度表

圖2 膠粉添加量對防火涂料黏結(jié)強度的影響

3 結(jié)論

通過膠粉添加量對隧道防火涂料的密度和黏結(jié)強度的影響分析，得出結(jié)論如下：

（1）膠粉作為主要黏結(jié)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(jié)強度，隨著膠粉添加量的增加，黏結(jié)強度在某一點突變，急劇下降，隨后略有增加。超過1%時，黏結(jié)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(jié)強度，因此對已經(jīng)成熟的防火涂料產(chǎn)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

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1000-8136(2010)35-0041-02