地铁隧道复合防火板的配方设计和性能研究

摘 要：通常意义上，防火板也叫做耐火板，其理论上的固有名词为热固性树脂浸渍纸高压层积板，英语全称Decorative high-Pressure Laminate，简称HPL，作为表面装饰用的耐火性能建筑材料，防火板的表面色彩非常丰富，而且由于特殊的物流性能，广泛用于建筑工程装饰等领域。本文就地铁隧道复合防火板的配方设计和性能试做研究，希望对今后我国防火板的发展有一定帮助。

关键词：地铁隧道 防火板 配方设计 性能

中图分类号：U454 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（a）-0085-01

在地铁隧道复合防火板施工中，采取金属龙骨的柔性安装方式，不但能有效降低因为隧道沉降、涨缩、变形等不利因素的滋生，保证隧道防火构件免遭破坏，而且还能够配合表面防火板材具备良好抗折破坏荷载和抗冲击强度，所以在我国地铁隧道领域，对防火板的研究工作通常是以复合隧道防火板为主的。

1 防火板耐特性简介

防火板别名叫高压装饰板，或耐火板。它是把牛皮纸浸在树脂当中，在进行高温高压过程实施处理之后，最终形成建筑室内装饰的表面材料，一般来说，防火板材用于台桌墙面、橱柜、吊柜等地方。随着现代科技水平的提升，越来越多的防火板材被运用到建筑领域来，其形式也多种多样，如仿木纹、仿石材，以及最近一段时间出现的金属饰面。在建筑环保意识逐渐强烈的如今，木材和石材使用已被加以限制，然而防火板材的外观模仿功能无疑很好地满足了人们的视觉要求。但是不管如何变化，防火板材的质量才是工程施工中最为重要的。防火板/耐火板是原纸经过三聚氰胺树脂与酚醛树脂加工而成，主要物理性质是由树脂特性展现出来。酚醛树脂树脂热固成型后有耐热与硬质等性能。两种树脂组合后，防火板/耐火板兼具两者之性能。

弯曲板（PF板）与普通板在外观上一样，最大不同是在普通板不可以弯曲，弯曲板其特性是在适当的加热下，可以加压弯曲成圆弧形，弯曲之弯度（俗称Radius，简称R，即为弯曲半径），此为与普通板不一样的地方。理论上弯曲板是有时效性的，意思就是弯曲板成品存放一段时间后，其弯曲性会与原来性能有差异。但也不是绝对的，另外，存放地点的环境影响最大，假如弯曲板存放在高温的地方，其弯曲性可能很快变差。如果足够的加温及加压，手动应是可以弯曲的，但是要求成品之品质，手动是否可以达到要求蛮有疑问的。一般弯曲板有弯曲成型之专用机械，不论机械之优劣，加温、加压是必要条件。

2 隧道复合防火板的配方设计

我们知道，构件在受热过程中始终处于连续的非稳定状态，在计算该过程传热时，我们可以把时间轴进行离散化，因此，在极短的单位时间增加量dt中，我们可以视作构件温度与外界温度是相一致的，在固定某一点t时刻，我们假设构件的温度量是Ts（t），外界环境温度是T（t）。因为在单位时间dt内，构件的传热方式可视为稳定均匀的平板传热方式，这时候我们按照热传导定律，可以得到：

q=λ（T-Ts）/D （l）

这说明在单位时间dt中，通过保护材料传到构件（保护面积为A）的热量大小如下：

Q=qAdt=λ（T-Ts）Adt/D （2）

通过公式（2）中我们能够知道，如果构件的导热系数很小，而保护材料的厚度又非常厚，那么传递到隧道表面的热量也会相应地减少，所以说，通过使用发泡性能较好的膨胀材料，可以有效保证防火板材的阻燃隔热性能达到预定要求，在这里可以对膨胀发泡层性能指标进行评价的有3个，即材料发泡性能、耐火极限和产烟毒性。伴随着如今防火板材中IEM投入量的提升，膨胀发泡材料体积越来越大，但在这中间只存在不到一半的投入量对膨胀发泡体积的作用是最明显的。通过分析我们可以知道，在防火板材中，IEM与OEM的比例值最理想值为0.5∶1。实际情况表明，含有582氨基树脂的防火板材料耐火极限是最好的，但在该材料中存在严重的烟气毒性，对工程环保影响极坏，与之相比，掺入氯丁胶乳的防火板材综合性能最为优越，所以可以把氯丁胶乳用做地铁隧道复合防火板的粘结树脂材料。

3 性能测试

通常我们在复合防火板IEM-OEM配方设计时要按照IEM∶OEM=0.5∶1的比例来进行配置，然后把200g氯丁胶乳与200 gIEM-OEM搅拌均匀，并把膨胀发泡材料在300 mm×300 mm×5 mm的钢模上进行涂抹，再把12 mm厚的隔热层放在发泡层上。从相关研究情况来看，受到隔热层顺序差异的影响，复合防火板的耐火性能大概存在5 min的偏差。结合建筑材料价格因素综合考虑后，本工程中的防火板材最终选用“钢板发泡材料隔热层”的顺序进行施工，确定用硅酸铝纤维材料做防火板的隔热层。此外，由于受到隧道工程固有地理位置的影响，防火板材所需的防火等级也有很大不同，因此在选用的板材时，纪要考虑到板材的厚度满足工程需求，同时也要杜绝原材料的铺张浪费。防火板隔热层纤维厚度通常都设在12 mm左右，对于厚度不同的膨胀发泡层，它们相对应的耐火时间也多有不同。

4 结语

作为我国系统工程之一，地铁隧道工程施工中的防火至关重要，不论是从设计方面还是材料方面都极其关键。随着科技技术的不断发展，复合防火板产品越来越成熟，比较其它的耐火材料，复合防火板产品的产量略有不足，但不得不说，复合防火板在地铁隧道防火工作中的应用非常成功，防火板的应用很好地保护了地铁隧道结构，不管是地铁隧道项目的决策防火设计方面，还是防火材料的选用方面，我们都应该全面认识到复合防火板配方和性能上的重要性，争取降低外部火灾给项目带来的损失，尽可能地缩减地铁修复成本，有效控制工程项目成本与质量，尽可能地加大地铁隧道项目的经济建设效率。

参考文献

[1] 王新钢，毛朝君.隧道防火涂料的研究及其施工技术[J].上海涂料，2006（6）：23-26.

[2] 朱磊，范益群.随道防火新概念-复合防火板设计[J].消防技术与产品信息，2008（3）：3-6.

[3] 毛朝君，王新纲，兰彬，等.组合式环保型随道防火板[R].ZL200620034698.X.2007-09-05.

[4] 郦建俊，张志明.隧道防火板材的集成应用探讨[J].地下空间与工程学报，2008，4（2）：369-373.