經濟的發展 , 需要便捷的交通 , 公路、鐵路和地鐵隧道不斷增多。一些隧道不僅承擔著交通運輸的任務 , 而且還起著光纖電纜、電力電纜甚至自來水運輸通道的功能。由于隧道和地鐵建筑結構復雜、環境密閉 , 加上人員密集 , 在有限的隧道空間內一旦發生火災 , 撲救相當困難 , 往往會造成重大的人員傷亡和財產損失  。所以 , 加強隧道和地下鐵道的防火工作顯得非常重要。
    隧道火災一般是車輛可燃材料燃燒所致 , 如座椅、輪胎、聚合物飾物、油桶和車輛運載貨物等。根據法國 PIARC 和CETU 研究 , 一輛小汽車的釋熱速率為 2. 5 MW , 一輛裝滿可燃貨物的大型卡車釋熱速率為 20 ～ 30 MW 。根據澳大利亞消防委員會 (AFAC) 估計 , 隧道墻壁**高溫度可達 1000 ℃ 。因此在對隧道性能進行評估時 , 澳大利亞將隧道墻體結構是否耐高溫作為首要的考慮因素
1、隧道的防火保護措施
    隧道砌體是由鋼筋混凝土構成。但是鋼筋混凝土是不耐火的 , 未加保護的裸鋼結構的耐火極限約為 15 min , 溫度達到600 ℃ 時 , 材料的屈服應力和極限應力下降到常溫下鋼材屈服應力和極限應力的 1/ 3 以下。混凝土在高溫作用下會產生裂紋和強度喪失而破壞。當溫度高于 300 ℃ 時 , 混凝土的強度隨著溫度升高而降低 ; 當溫度升到 600 ℃ 左右時 , 混凝土的強度下降約 50 % 。因此 , 要想提高混凝土的耐火等級 , 應設法保護混凝土的結構 , 盡可能地阻止外界的熱量向混凝土制品傳遞。
    隧道的防火保護措施除設置固定的水噴淋滅火系統、火災自動報警系統以及配備各類便攜式滅火器外 , 還應加強隧道消防管理和交通管理。但是設置水噴淋、滅火器不僅設備投入大 , 而且維修費用高。所以對隧道內所用的材料加以規定對保護隧道至關重要。如美國 NFPA502 《隧道、橋梁、高架橋和天橋等有限通道結構的防火標準》規定 : 隧道內主體承重構件 , 耐火極限應為 4 h [3 ] 。我國《鐵路工程設計防火規范》規定 : 隧道的建筑材料、主體及附屬結構的耐火極限不應小于4. 0 h [4] 。在隧道混凝土表面涂抹隧道防火涂料就能達到這方面的防護要求。
2、隧道防火涂料的研制
    針對隧道砌體不耐高溫的特點 , 及規范對隧道結構的耐火極限要求 , 我所成功研制了一種耐潮濕環境的無毒隧道防火涂料。
    隧道防火涂料是以無機材料為主的水硬性涂料 , 高溫時無任何有毒氣體產生, 能經受汽油類高溫火焰長時間灼燒。火災
時 , 涂層不龜裂、不脫落 , 不僅適用于隧道和地下構筑物 , 還適用于石化工程和高層鋼結構防火保護。其主要成份如下 :
    (1) 高溫粘接劑 : 約占涂料總體積的 35 % ～ 40 % 。該粘接劑為無機膠凝材料 , 可滿足隧道所處的潮濕的環境 , 固化后粘接強度高。高溫時該粘接劑強度損失小 , 且耐沖擊、耐冷熱循環。
    (2) 填料 : 是隧道防火涂料的骨架成分之一 , 約占涂料總體積的 35% ～ 38 % 。其主要作用是高溫隔熱和降低熱導率。但填料要有一定的級配 , 使各成份之間填充密實。填料中不能含有堿金屬離子 , 因為堿金屬離子 K + 、 Na + 等在潮濕的隧道環境中發生遷移 , 出現返鹵現象或使涂料與隧道壁粘接性降低。同時 , 所用的填料還應考慮施工的方便性。
    (3) 膨脹劑 : 是隧道防火涂料的另一個主要成份 , 約占涂料總體積的 8 % ～ 10% 。高溫時 , 涂料成份發生改變 , 膨脹劑迅速發生膨脹 , 從而形成多孔的隔熱層 , 阻止熱量向隧道砌體的傳遞。
    (4) 阻燃劑 : 用于涂料的阻燃 , 約占涂料總體積的 12 % ～ 15 % 。它受熱時吸熱失水 , 協助膨脹隔熱。阻燃劑選用結晶水較多的硼化物和鋅化物 , 同時阻燃劑還有利于涂料的固化。
    (5) 防水劑 : 約占涂料總體積的0. 1 % ～ 1 % , 主要用于促進涂料的固化和提高涂料的早期強度 , 同時它還吸收涂料中游離的堿金屬和堿土金屬離子 , 起防水作用。
    (6) 其它助劑 : 主要改善涂料的和易性 , 以及施工的方便性 , 約占涂料總體積的 3 % ～ 5 % 。
    將隧道防火涂料涂于鋼梁表面 , 養護 20 d 后 , 經國家防火建筑材料質量監督檢驗中心檢測 ,20 mm 厚的涂層 , 耐火極限為 3 h ; 將隧道防火涂料涂于預應力混凝土樓板表面 , 再按照標準在樓板上施壓 , 經檢測 ,15 mm 厚的該涂料涂層 , 耐火極限為 3 h 。
    施工前應清除隧道 ( 或鋼柱、鋼板 ) 壁上的浮塵或雜物 , 并用水將隧道壁噴濕 , 表面微干后待用。若用于鋼板或鋼柱 , 可不必灑水。將涂料干料加入適量的自來水中 , 用攪拌機攪拌均勻 , 水灰比為 0. 75 。將攪拌均勻成糊狀的涂料噴涂于隧道壁和拱頂, 每次噴涂厚度 0. 3 ～ 0. 8 cm , 多次施工至設計要求的厚度 , **后一次可按要求手工抹平。每次施工的間隔時間不小于8 h 。鋼結構的防火保護與此法相同。施工完成后 , 保持涂層處于潤濕狀態 , 若空氣干燥 , 可灑水養護 , 養護 20 d 后方可投入使用。

隧道防火涂料的特點
    (1) 所用粘接劑為耐高溫的無機粘接劑 , 固化后不溶于水 , 能夠滿足所處環境的潮濕條件。
    (2) 成本低廉 , 約為普通厚型鋼結構涂料的2/ 3 , 并且可以代替厚型鋼結構涂料和預應力混凝土防火涂料。該涂料可按要求調成各種顏色 , 具有一定的裝飾效果。
    (3) 隧道防火涂料沒有添加任何有毒的化學物質 , 為非燃燒體 , 火災發生燃燒時 , 無任何有毒氣體產生 , 符合環保的要求。而且, 該涂料耐候性優良 , 克服了薄型和超薄型等有機防火涂料耐候性差的缺點。另外 , 該涂料施工方便 , 既可機械噴涂 , 也可手工抹涂。
3、結語
    使用隧道防火涂料可以很好地保護隧道砌體在高溫時的燒損作用 , 大大縮短隧道修復時間 , 加速隧道恢復通行 , 避免由此帶來更大的損失。本課題研制的隧道防火涂料與傳統防火涂料相比 , 在性價比、施工性和性能穩定性等方面都向前跨了一大步 , 推廣前景良好。

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