隧道防火涂料施工工艺研究

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隧道是整个公路交通运输中比较薄弱的环节，其安全与否直接影响着整条道路的畅通。隧道中发生交通事故或者出现地质灾害对道路通行影响时间长，恢复通行难度大；而在发生交通事故的各种情况尤其以交通火灾事故影响严重。为了减少交通事故造成的损失，隧道在建设和养护期采取防火措施。其中包括安装喷淋灭火系统、设置混凝土牺牲层、使用耐火纤维混凝土、粘贴隧道专用防火板、喷涂隧道专用防火涂料、喷射无机纤维防火护层材料，各种措施各有利弊。比较一下，发现喷涂防火涂料是性价比高的防火方法。防火涂料通过机械喷涂于隧道的内壁及拱顶表面，火灾时起隔热保护作用，可有效防止隧道内钢筋混凝土在高温下强度降低，避免混凝土炸裂及衬砌内钢筋破坏失去支撑能力而导致隧道垮塌等。本文研究隧道防火涂料施工工艺，是为了更好地通过施工控制来发挥隧道防火涂料的优点，提高其耐火性能和使用效果。

1、适用范围

由于隧道防火涂料的主要成分为铝酸盐水泥，其可以适用于一般民用混凝土结构建筑防火和隧道防火喷涂工程，性能指标满足《混凝土结构防火涂料》标准。

2、工艺原理

隧道防火涂料施工工艺一般为3 层间隔性施工，分别为基层（表面打底）、中间层施工和表层（面涂）施工。单组分涂料施工时采用与水按照1∶0.75的比例进行混合，以适合灰浆泵喷涂为准。涂料经搅拌并静置一段时间后再通过挤压式灰浆泵进行喷涂施工，喷涂后涂层要进行养护，直至达到设计要求。

3、工艺流程及操作要求

3.1 施工机械及材料准备

3.1.1 施工机具及人员

a)砂浆搅拌机用于隧道防火涂料的拌合，一般采用卧式搅拌机或者普通立式混凝土搅拌机，搅拌时边添加涂料边加水。确保搅拌后的涂料具有足够的黏度，用水量要适度，水量过大会出现涂料中的部分材料在喷涂间隙会发生沉淀，过灰浆泵时困难，易损毁设备，涂料喷涂后在隧道壁上流挂。用水量过少，涂料黏度增大，流动性差，喷涂时增加泵的负荷，也会导致设备损坏。

b)专用喷涂设备（挤压式灰浆泵、空压机） 在灰浆机进料口处要增加一个过滤网，将涂料中大颗粒的材料过滤下来，以免损坏喷涂设备，或者影响涂料喷涂后的黏结强度。在隧道内喷涂施工，小面积修补时，通常需要滚涂设备或者滚涂刷子。

c)涂抹灰浆专用铁板在修补隧道内喷涂留下的死角或者施工中出现的少部分缺陷时，需要用铁板盛上搅拌适当的涂料对其修补。

d)清洗用具主要是喷水设备或者刷子，用于施工完毕后对喷涂机具进行清洗，保持施工设备干净清洁，避免涂料干结固化后附着在设备内壁上堵塞管路，影响下次施工应用。

e)运输车辆一般采用大型载重汽车运输防火涂料。

f)施工人员需要施工技术熟练的工人8～10 人，在施工经验和施工技能方面均可以保证工程质量，节约费用。

3.1.2 施工准备

首先清理隧道内混凝土表面的浮尘、油污等，使隧道壁表面更适合与防火涂料黏结，并用混凝土修补隧道壁表面凹凸不平的地方，确保隧道混凝土表面的平整。同时对表面特别光滑的隧道壁进行打毛，使隧道防火涂料更容易黏结。隧道内漏水、渗水的地方必须进行止水补漏。施工前对隧道壁进行洒水润湿，确保涂料与隧道壁黏结良好。

3.1.3 基层施工

将水和涂料大致按0.75∶1 的比例（质量比）混合，用搅拌机搅拌均匀，使涂料成稠浆状，根据设备喷涂压力，调整水与涂料的比例，以适合施工设备喷涂施工为准。在喷涂前先用搅拌好的料浆在隧道壁上做间距为2.5 m 的横向条状厚度标志，作为涂层厚度的参照物。施工时用喷涂机从隧道的腰部向顶部（从下至上）进行施工，每次喷涂约5 mm 厚。待第一次喷涂干透后，再继续喷涂第二次，如此循环，直至达到设计厚度。由于施工时设备喷涂压力大，喷涂形成的涂层在隧道壁上不够光滑，为了提高涂料涂层的美观性，一般在喷涂后，要立即用料浆进行手工补填找平、修整抹光，使涂层表面平整光滑，并确保涂层达到设计厚度。也有在表面涂刷彩色涂料的，以提高隧道的美观性、光洁性。

3.1.4 表层施工

在涂料基层基本干透成型后（需3 d）方可进行表层施工，对表面要求较高的工程，如市政工程等，在表层施工前在基层表面刮一层找平腻子，使表面平整，表层施工后隧道壁光洁明亮。表层涂料一般黏度较低，可以采用设备喷涂、手工刷涂或滚涂施工。要求喷刷工艺均匀、平滑、无色差。不同颜色的分界线要求平直、清晰。

3.1.5 涂层养护

气温在5 ℃以上时，一般需自然养护28 d，养护条件与普通混凝土基本相同，在养护过程中如果发现涂层有损伤，应及时修补。

组成编辑

隧道防火涂料主要由粘结剂、耐火填料、发泡材料和助剂组成。

粘接剂

约占涂料总体积的 35 %～ 40 %。苯丙、醋丙、 EVA 、 582 树脂、水玻璃、耐火水泥、磷酸盐等均为较好的粘结剂。由于粘结剂的用量较多，选择粘结剂时，需考虑材料的价格、燃烧性能及火灾时的烟气情况。

耐火填料

是隧道防火涂料的骨架成分之一，约占涂料总体积的 35 %～ 38 %，其主要作用是高温隔热和降低热导率。海泡石、膨胀珍珠岩、轻质碳酸钙、玻璃空心漂珠、高岭土、矿渣棉、超细硅酸铝等均是良好的无机轻质隔热填料。

膨胀剂

是隧道防火涂料的另一个主要成分，约占涂料总体积的 8% ～ 10% 。高温时，涂料成分发生改变，膨胀剂迅速发生膨胀，从而形成多孔的隔热层，阻止热量向隧道砌体的传递。膨胀蛭石、重铬酸铵为无机发泡材料；三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵是成熟的有机发泡体系，多在薄型或超薄型防火涂料中使用。

阻燃剂

用于涂料的阻燃，约占涂料总体积的 12% ～ 15% 。它受热时吸热失水，协助膨胀隔热。一般选用结晶水较多的硼化物、锌化物及氢氧化铝、氢氧化镁。

其他助剂

主要改善涂料的和易性及理化性能，约占涂料总体积的 3% ～ 5% 。常用的助剂有可再分散胶乳、高效减水剂等。

目前，我国已成为世界上隧道和地下工程多、隧道结构复杂、隧道建设发展速度快的国家，鉴于各种道路火灾的惨痛教训，隧道消防安全问题已引起了我国交通运输及消防、安监等部门的高度重视。本施工工艺简单易行，可保证施工质量，工程完成后可提高隧道的防火能力、可改善隧道内壁整体的层间结构；使隧道防火涂料的耐火优势得到充分发挥，提高隧道的行车安全系数，本文对指导隧道防火涂料喷涂施工具有较大的推广应用价值。