技术领域
本发明涉及一种涂料，特别是涉及一种饰面型隧道防火涂料及其制备方法。
背景技术
公路、铁路和城市地铁隧道，不仅缩短交通距离，而且使交通更加便捷、 安全。随着我国经济实力的增强和隧道施工技术的进步，我国每年新开通的隧 道正逐年增长。目前我国已成为世界上隧道和地下工程最多，隧道结构最复杂， 隧道建设发展速度最快的国家之一。由于隧道不仅是交通运输的通道，而且还 是光纤电缆、电力电缆甚至输油管、输水管的通道，因此，在各种车辆事故中， 隧道火灾事故经济损失最大，抢救最难，中断行车时间最长，并极有可能产生 不良的社会、政治影响。
为解决隧道防火问题，世界各国都进行了多方面的研究和探索。研究发现， 构建隧道的主要材料为钢筋、混凝土结果，但其耐火性差。美国国家标准和测 试协会(NIST)指出，高强混凝土(HSC)在温度达到380℃时，强度开始下 降；在450℃时，抗压强度损失达到40％；当温度达到600℃时，抗压强度损 失约为75％。隧道结构防火保护的目的，就是采取一定措施使隧道的钢筋混凝 土结构在火灾发生时保持完整性与稳定性，从而大大减少维修费用，缩短工程 修复时间。目前，隧道结构的防火保护方法主要是在隧道衬砌上喷涂非膨胀型 防火涂料，因为从性价比方面和施工的方便性方面考虑，隧道防火涂料是隧道 防火保护的最佳选择。
但是，非膨胀型防火涂料难以克服以下问题：首先，非膨胀型防火涂料涂 层一般要达15mm以上，涂层自重较大(每平米质量高达12公斤以上)，若在 施工时混凝土基层污染没有被彻底清除干净，或者防火涂层与隧道衬砌面接触 不足，或者由于车辆运行的强风或震动，都易造成防火涂层脱落；其次，脱落 的防火涂层碎块易对隧道内高速运行的车辆和隧道内的人员构成威胁；第三， 非膨胀型防火涂料施工速度慢，一般需要喷涂3遍以上才能施工完毕；第四， 非膨胀型防火涂料养护期长，因为非膨胀型防火涂料有水泥类粘结剂，至少需 要28天以上的养护周期；第五，非膨胀型防火涂料中有颗粒状防火填充料， 喷涂时回弹性大，施工时产生较大的损耗。因此，研究出一种涂层薄，装饰效 果好、施工速度快，施工损耗性小，粘结强度高、养护周期短，耐水好，环境 友好的饰面型隧道防火涂料，必将产生极大的经济和社会效益。
发明内容
本发明要采用膨胀发泡防火技术，利用粘结剂将膨胀材料粘结在一起，制 成一种薄涂层的隧道防火装饰涂料，涂覆在混凝土表面，保护着混凝土免受火 灾侵害。当隧道发生火灾，膨胀发泡材料受热膨胀发泡，形成轻质耐火隔热层， 抵挡烈焰，降低混凝土表面的温升速度，使隧道混凝土强度保持在混凝土受损 温度380℃以下，从而保护了隧道结构。
本发明具体的技术方案如下：
本发明提供一种饰面型隧道防火涂料，包括以下重量份的组分：
膨胀材料：10-30份；
阻燃剂：8-25份；
粘结剂：10-25份；
颜、填料：2-20份；
助剂：0.1-5份；
水：40-60份。
其中，本发明的膨胀材料为生蛭石、双氰胺、三聚氰胺、双季戊四醇和可 膨胀石墨中的一种或几种以上任意比例的混合物。优选的，生蛭石为5重量份、 双氰胺3重量份、双季戊四醇8重量份、可膨胀石墨为5重量份。
本发明的阻燃剂为氢氧化铝或聚磷酸三聚氰铵或二者任意比例的混合物。 优选的，氢氧化铝为3重量份，磷酸三聚氰铵为10重量份。
本发明的颜、填料为矿渣棉、超细硅酸铝或超细二氧化硅中的一种或两种 以上任意比例的混合物。优选的，矿渣棉为3重量份，超细硅酸铝为1重量份， 超细二氧化硅为1重量份。
本发明的粘结剂为丙烯酸乳液、醋丙乳液或氯丁胶乳中的一种或两种以上 任意比例的混合物。
本发明的助剂优选为为消泡剂、增塑剂、成膜助剂和流平剂。
本发明还提供一种上述饰面型隧道防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
将所述水、所述助剂、所述颜填料按比例混合，以4000-6000r/min搅拌10min 后，再加入所述阻燃剂和所述膨胀材料以300-700r/min搅拌10-30min，最后加 入所述粘结剂以1500-3000r/min速度搅拌40-80分钟，即得饰面型隧道防火涂料。
为实现饰面型隧道防火涂料的防火功能，采用以下措施实现防火功能：
首先，按照比例将膨胀材料、阻燃剂、粘结剂、颜填料、助剂和水按一定 比例充分混合在一起，制成饰面型隧道防火涂料，然后将防火涂料涂于混凝土 板受火上，养护期满后，将混凝土板受火面置于耐火炉上，并测试混凝土板受 火面表面的温度，按照HC升温曲线，对混凝土板进行加热，当混凝土板受火面 表面温度超过380℃，终止试验。
本申请提供的饰面型隧道防火涂料具有涂层薄，装饰效果好、施工速度快， 施工损耗性小，粘结强度高、养护周期短，耐水好，环境友好的等特点。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按以下比例(重量比)备好材料：
1膨胀材料(材料比例：可膨胀石墨5，生蛭石5，双氰胺3，三聚氰胺5， 双季戊四醇8)：26份
2阻燃剂(材料比例：聚磷酸三聚氰胺8，氢氧化铝1)：9份；
3粘结剂(材料比例：丙烯酸乳胶10，氯丁胶乳5，苯丙乳胶5，醋酸乳 胶2)：22份；
4颜填料(材料比例：超细二氧化硅1，矿渣棉3，超细硅酸铝1)：5份；
5助剂(材料比例：醇酯十二0.12，丙烯酸流平剂0.02，有机硅消泡剂0.05， 增稠剂0.11)：0.30份；
6水：55份。
备好以上材料后，按照以下步骤生产饰面型隧道防火涂料：
将计量好的水、助剂、颜填料投入搅拌器中，将搅拌器转速调到5000r/min， 搅拌20min后，调低搅拌器转速至500r/min，慢慢加入膨胀材料和阻燃剂，搅 拌20min，再加入粘结剂，提高搅拌器转速至2000r/min，搅拌60min，即得饰 面型隧道防火涂料。
按照以下步骤制备样品及样品性能检测：
首先制好混凝土1450mmx1450mmx150mm板，并在混凝土板受火面正中心 预埋一支热电偶。再在混凝土板上，覆盖一层约3mm的砂浆保护层，将制好的 饰面型隧道防火涂料涂覆于砂浆面层上，形成约5mm的防火涂层，养护7天后， 将涂刷防火涂料的混凝土板置于耐火炉上，按照HC升温曲线，对混凝土板加热， 测定混凝土板表面的热电偶的温度。当预埋在混凝土板表面的热电偶温度超过 380℃，终止试验。
测试结果如下：
防火涂层厚度 10min热电偶温度 60min热电偶温度 120min热电偶温度 5.5mm 180℃ 295℃ 380℃
实施例2
按以下比例(重量比)备好材料：
1膨胀材料(材料比例：可膨胀石墨5，生蛭石5，双氰胺3，三聚氰胺5， 双季戊四醇8)：15份
2阻燃剂(材料比例：聚磷酸三聚氰胺8，氢氧化铝1)：5份；
3粘结剂(材料比例：丙烯酸乳胶10，氯丁胶乳5，苯丙乳胶5，醋酸乳 胶2)：11份；
4颜填料(材料比例：超细二氧化硅1，矿渣棉3，超细硅酸铝1)：18 份；
5助剂(材料比例：醇酯十二0.12，丙烯酸流平剂0.02，有机硅消泡剂0.05， 增稠剂0.11)：0.15份；
6水：30份。
备好以上材料后，按照实例1步骤生产饰面型隧道防火涂料
按照以下实例1步骤制备样品及样品性能检测。
测试结果如下：
防火涂层厚度 10min热电偶温度 60min热电偶温度 120min热电偶温度
5.2mm 145℃ 230℃ 390℃
实施例3
按以下比例(重量比)备好材料：
1膨胀材料(材料比例：可膨胀石墨5，生蛭石5，双氰胺3，三聚氰胺5， 双季戊四醇8)：30份
2阻燃剂(材料比例：聚磷酸三聚氰胺8，氢氧化铝1)：10份；
3粘结剂(材料比例：丙烯酸乳胶10，氯丁胶乳5，苯丙乳胶5，醋酸乳 胶2)：25份；
4颜填料(材料比例：超细二氧化硅1，矿渣棉3，超细硅酸铝1)：20 份；
5助剂(材料比例：醇酯十二0.12，丙烯酸流平剂0.02，有机硅消泡剂0.05， 增稠剂0.11)：0.1份；
6水：60份。
备好以上材料后，按照实例1步骤生产饰面型隧道防火涂料
按照以下实例1步骤制备样品及样品性能检测。
测试结果如下：
防火涂层厚度 10min热电偶温度 60min热电偶温度 120min热电偶温度 5.0mm 155℃ 220℃ 370℃
比较例
为验证涂料的效果，采用非膨胀型防火涂料进行试验
首先制好混凝土1450mmx1450mmx150mm板，并在混凝土板受火面正中心 预埋一支热电偶。再在混凝土板上，覆盖一层约3mm的砂浆保护层，从市场上 购买106-2型隧道防火涂料涂覆于砂浆面层上，形成约25mm的防火涂层，养护 28天后，将涂刷防火涂料的混凝土板置于耐火炉上，按照HC升温曲线，对混 凝土板加热，测定混凝土板表面的热电偶的温度。当预埋在混凝土板表面的热 电偶温度超过380℃，终止试验。
测试结果如下：
防火涂层厚度 10min热电偶温度 60min热电偶温度 120min热电偶温度
25.0mm 128℃ 220℃ 380℃
根据实施例1～3和比较例的测试结果可以知道，本申请提供的饰面型隧道 防火涂料仅需市售产品的五分之一的厚度和四分之一的养护时间就可以达到现 有产品的防火水平。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发 明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员 对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定 的保护范围内。