地鐵隧道復(fù)合防火板的配方設(shè)計(jì)和性能研究

摘 要：通常意義上，防火板也叫做耐火板，其理論上的固有名詞為熱固性樹(shù)脂浸漬紙高壓層積板，英語(yǔ)全稱(chēng)Decorative high-Pressure Laminate，簡(jiǎn)稱(chēng)HPL，作為表面裝飾用的耐火性能建筑材料，防火板的表面色彩非常豐富，而且由于特殊的物流性能，廣泛用于建筑工程裝飾等領(lǐng)域。本文就地鐵隧道復(fù)合防火板的配方設(shè)計(jì)和性能試做研究，希望對(duì)今后我國(guó)防火板的發(fā)展有一定幫助。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道 防火板 配方設(shè)計(jì) 性能

中圖分類(lèi)號(hào)：U454 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（a）-0085-01

在地鐵隧道復(fù)合防火板施工中，采取金屬龍骨的柔性安裝方式，不但能有效降低因?yàn)樗淼莱两怠q縮、變形等不利因素的滋生，保證隧道防火構(gòu)件免遭破壞，而且還能夠配合表面防火板材具備良好抗折破壞荷載和抗沖擊強(qiáng)度，所以在我國(guó)地鐵隧道領(lǐng)域，對(duì)防火板的研究工作通常是以復(fù)合隧道防火板為主的。

1 防火板耐特性簡(jiǎn)介

防火板別名叫高壓裝飾板，或耐火板。它是把牛皮紙浸在樹(shù)脂當(dāng)中，在進(jìn)行高溫高壓過(guò)程實(shí)施處理之后，最終形成建筑室內(nèi)裝飾的表面材料，一般來(lái)說(shuō)，防火板材用于臺(tái)桌墻面、櫥柜、吊柜等地方。隨著現(xiàn)代科技水平的提升，越來(lái)越多的防火板材被運(yùn)用到建筑領(lǐng)域來(lái)，其形式也多種多樣，如仿木紋、仿石材，以及最近一段時(shí)間出現(xiàn)的金屬飾面。在建筑環(huán)保意識(shí)逐漸強(qiáng)烈的如今，木材和石材使用已被加以限制，然而防火板材的外觀模仿功能無(wú)疑很好地滿足了人們的視覺(jué)要求。但是不管如何變化，防火板材的質(zhì)量才是工程施工中最為重要的。防火板/耐火板是原紙經(jīng)過(guò)三聚氰胺樹(shù)脂與酚醛樹(shù)脂加工而成，主要物理性質(zhì)是由樹(shù)脂特性展現(xiàn)出來(lái)。酚醛樹(shù)脂樹(shù)脂熱固成型后有耐熱與硬質(zhì)等性能。兩種樹(shù)脂組合后，防火板/耐火板兼具兩者之性能。

彎曲板（PF板）與普通板在外觀上一樣，最大不同是在普通板不可以彎曲，彎曲板其特性是在適當(dāng)?shù)募訜嵯?，可以加壓彎曲成圓弧形，彎曲之彎度（俗稱(chēng)Radius，簡(jiǎn)稱(chēng)R，即為彎曲半徑），此為與普通板不一樣的地方。理論上彎曲板是有時(shí)效性的，意思就是彎曲板成品存放一段時(shí)間后，其彎曲性會(huì)與原來(lái)性能有差異。但也不是絕對(duì)的，另外，存放地點(diǎn)的環(huán)境影響最大，假如彎曲板存放在高溫的地方，其彎曲性可能很快變差。如果足夠的加溫及加壓，手動(dòng)應(yīng)是可以彎曲的，但是要求成品之品質(zhì)，手動(dòng)是否可以達(dá)到要求蠻有疑問(wèn)的。一般彎曲板有彎曲成型之專(zhuān)用機(jī)械，不論機(jī)械之優(yōu)劣，加溫、加壓是必要條件。

2 隧道復(fù)合防火板的配方設(shè)計(jì)

我們知道，構(gòu)件在受熱過(guò)程中始終處于連續(xù)的非穩(wěn)定狀態(tài)，在計(jì)算該過(guò)程傳熱時(shí)，我們可以把時(shí)間軸進(jìn)行離散化，因此，在極短的單位時(shí)間增加量dt中，我們可以視作構(gòu)件溫度與外界溫度是相一致的，在固定某一點(diǎn)t時(shí)刻，我們假設(shè)構(gòu)件的溫度量是Ts（t），外界環(huán)境溫度是T（t）。因?yàn)樵趩挝粫r(shí)間dt內(nèi)，構(gòu)件的傳熱方式可視為穩(wěn)定均勻的平板傳熱方式，這時(shí)候我們按照熱傳導(dǎo)定律，可以得到：

q=λ（T-Ts）/D （l）

這說(shuō)明在單位時(shí)間dt中，通過(guò)保護(hù)材料傳到構(gòu)件（保護(hù)面積為A）的熱量大小如下：

△Q=qAdt=λ（T-Ts）Adt/D （2）

通過(guò)公式（2）中我們能夠知道，如果構(gòu)件的導(dǎo)熱系數(shù)很小，而保護(hù)材料的厚度又非常厚，那么傳遞到隧道表面的熱量也會(huì)相應(yīng)地減少，所以說(shuō)，通過(guò)使用發(fā)泡性能較好的膨脹材料，可以有效保證防火板材的阻燃隔熱性能達(dá)到預(yù)定要求，在這里可以對(duì)膨脹發(fā)泡層性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的有3個(gè)，即材料發(fā)泡性能、耐火極限和產(chǎn)煙毒性。伴隨著如今防火板材中IEM投入量的提升，膨脹發(fā)泡材料體積越來(lái)越大，但在這中間只存在不到一半的投入量對(duì)膨脹發(fā)泡體積的作用是最明顯的。通過(guò)分析我們可以知道，在防火板材中，IEM與OEM的比例值最理想值為0.5∶1。實(shí)際情況表明，含有582氨基樹(shù)脂的防火板材料耐火極限是最好的，但在該材料中存在嚴(yán)重的煙氣毒性，對(duì)工程環(huán)保影響極壞，與之相比，摻入氯丁膠乳的防火板材綜合性能最為優(yōu)越，所以可以把氯丁膠乳用做地鐵隧道復(fù)合防火板的粘結(jié)樹(shù)脂材料。

3 性能測(cè)試

通常我們?cè)趶?fù)合防火板IEM-OEM配方設(shè)計(jì)時(shí)要按照IEM∶OEM=0.5∶1的比例來(lái)進(jìn)行配置，然后把200g氯丁膠乳與200 gIEM-OEM攪拌均勻，并把膨脹發(fā)泡材料在300 mm×300 mm×5 mm的鋼模上進(jìn)行涂抹，再把12 mm厚的隔熱層放在發(fā)泡層上。從相關(guān)研究情況來(lái)看，受到隔熱層順序差異的影響，復(fù)合防火板的耐火性能大概存在5 min的偏差。結(jié)合建筑材料價(jià)格因素綜合考慮后，本工程中的防火板材最終選用“鋼板→發(fā)泡材料→隔熱層”的順序進(jìn)行施工，確定用硅酸鋁纖維材料做防火板的隔熱層。此外，由于受到隧道工程固有地理位置的影響，防火板材所需的防火等級(jí)也有很大不同，因此在選用的板材時(shí)，紀(jì)要考慮到板材的厚度滿足工程需求，同時(shí)也要杜絕原材料的鋪張浪費(fèi)。防火板隔熱層纖維厚度通常都設(shè)在12 mm左右，對(duì)于厚度不同的膨脹發(fā)泡層，它們相對(duì)應(yīng)的耐火時(shí)間也多有不同。

4 結(jié)語(yǔ)

作為我國(guó)系統(tǒng)工程之一，地鐵隧道工程施工中的防火至關(guān)重要，不論是從設(shè)計(jì)方面還是材料方面都極其關(guān)鍵。隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，復(fù)合防火板產(chǎn)品越來(lái)越成熟，比較其它的耐火材料，復(fù)合防火板產(chǎn)品的產(chǎn)量略有不足，但不得不說(shuō)，復(fù)合防火板在地鐵隧道防火工作中的應(yīng)用非常成功，防火板的應(yīng)用很好地保護(hù)了地鐵隧道結(jié)構(gòu)，不管是地鐵隧道項(xiàng)目的決策防火設(shè)計(jì)方面，還是防火材料的選用方面，我們都應(yīng)該全面認(rèn)識(shí)到復(fù)合防火板配方和性能上的重要性，爭(zhēng)取降低外部火災(zāi)給項(xiàng)目帶來(lái)的損失，盡可能地縮減地鐵修復(fù)成本，有效控制工程項(xiàng)目成本與質(zhì)量，盡可能地加大地鐵隧道項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)建設(shè)效率。

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