地鐵隧道復合防火板的配方設計和性能研究

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脂浸漬紙高壓層積板，英語全稱Decorative high-Pressure Laminate，簡稱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域。本文就地鐵隧道復合防火板的配方設計和性能試做研究，希望對今后我國防火板的發展有一定幫助。

關鍵詞：地鐵隧道 防火板 配方設計 性能

中圖分類號：U454 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（a）-0085-01

在地鐵隧道復合防火板施工中，采取金屬龍骨的柔性安裝方式，不但能有效降低因為隧道沉降、漲縮、變形等不利因素的滋生，保證隧道防火構件免遭破壞，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度，所以在我國地鐵隧道領域，對防火板的研究工作通常是以復合隧道防火板為主的。

1 防火板耐特性簡介

防火板別名叫高壓裝飾板，或耐火板。它是把牛皮紙浸在樹脂當中，在進行高溫高壓過程實施處理之后，最終形成建筑室內裝飾的表面材料，一般來說，防火板材用于臺桌墻面、櫥柜、吊柜等地方。隨著現代科技水平的提升，越來越多的防火板材被運用到建筑領域來，其形式也多種多樣，如仿木紋、仿石材，以及最近一段時間出現的金屬飾面。在建筑環保意識逐漸強烈的如今，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疑很好地滿足了人們的視覺要求。但是不管如何變化，防火板材的質量才是工程施工中最為重要的。防火板/耐火板是原紙經過三聚氰胺樹脂與酚醛樹脂加工而成，主要物理性質是由樹脂特性展現出來。酚醛樹脂樹脂熱固成型后有耐熱與硬質等性能。兩種樹脂組合后，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的加熱下，可以加壓彎曲成圓弧形，彎曲之彎度（俗稱Radius，簡稱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效性的，意思就是彎曲板成品存放一段時間后，其彎曲性會與原來性能有差異。但也不是絕對的，另外，存放地點的環境影響最大，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，手動應是可以彎曲的，但是要求成品之品質，手動是否可以達到要求蠻有疑問的。一般彎曲板有彎曲成型之專用機械，不論機械之優劣，加溫、加壓是必要條件。

2 隧道復合防火板的配方設計

我們知道，構件在受熱過程中始終處于連續的非穩定狀態，在計算該過程傳熱時，我們可以把時間軸進行離散化，因此，在極短的單位時間增加量dt中，我們可以視作構件溫度與外界溫度是相一致的，在固定某一點t時刻，我們假設構件的溫度量是Ts（t），外界環境溫度是T（t）。因為在單位時間dt內，構件的傳熱方式可視為穩定均勻的平板傳熱方式，這時候我們按照熱傳導定律，可以得到：

q=λ（T-Ts）/D （l）

這說明在單位時間dt中，通過保護材料傳到構件（保護面積為A）的熱量大小如下：

△Q=qAdt=λ（T-Ts）Adt/D （2）

通過公式（2）中我們能夠知道，如果構件的導熱系數很小，而保護材料的厚度又非常厚，那么傳遞到隧道表面的熱量也會相應地減少，所以說，通過使用發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到預定要求，在這里可以對膨脹發泡層性能指標進行評價的有3個，即材料發泡性能、耐火極限和產煙毒性。伴隨著如今防火板材中IEM投入量的提升，膨脹發泡材料體積越來越大，但在這中間只存在不到一半的投入量對膨脹發泡體積的作用是最明顯的。通過分析我們可以知道，在防火板材中，IEM與OEM的比例值最理想值為0.5∶1。實際情況表明，含有582氨基樹脂的防火板材料耐火極限是最好的，但在該材料中存在嚴重的煙氣毒性，對工程環保影響極壞，與之相比，摻入氯丁膠乳的防火板材綜合性能最為優越，所以可以把氯丁膠乳用做地鐵隧道復合防火板的粘結樹脂材料。

3 性能測試

通常我們在復合防火板IEM-OEM配方設計時要按照IEM∶OEM=0.5∶1的比例來進行配置，然后把200g氯丁膠乳與200 gIEM-OEM攪拌均勻，并把膨脹發泡材料在300 mm×300 mm×5 mm的鋼模上進行涂抹，再把12 mm厚的隔熱層放在發泡層上。從相關研究情況來看，受到隔熱層順序差異的影響，復合防火板的耐火性能大概存在5 min的偏差。結合建筑材料價格因素綜合考慮后，本工程中的防火板材最終選用“鋼板→發泡材料→隔熱層”的順序進行施工，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也有很大不同，因此在選用的板材時，紀要考慮到板材的厚度滿足工程需求，同時也要杜絕原材料的鋪張浪費。防火板隔熱層纖維厚度通常都設在12 mm左右，對于厚度不同的膨脹發泡層，它們相對應的耐火時間也多有不同。

4 結語

作為我國系統工程之一，地鐵隧道工程施工中的防火至關重要，不論是從設計方面還是材料方面都極其關鍵。隨著科技技術的不斷發展，復合防火板產品越來越成熟，比較其它的耐火材料，復合防火板產品的產量略有不足，但不得不說，復合防火板在地鐵隧道防火工作中的應用非常成功，防火板的應用很好地保護了地鐵隧道結構，不管是地鐵隧道項目的決策防火設計方面，還是防火材料的選用方面，我們都應該全面認識到復合防火板配方和性能上的重要性，爭取降低外部火災給項目帶來的損失，盡可能地縮減地鐵修復成本，有效控制工程項目成本與質量，盡可能地加大地鐵隧道項目的經濟建設效率。

參考文獻

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