铁路站房防火涂料的开发与应用

夏莉

江苏帝邦建设工程有限公司

摘要：随着铁路站房车辆轻量化的发展，铝合金材料被广泛应用于车辆结构中，如车体结构、内装结构等。铝合金的熔点一般在650℃以下，而钢结构的熔点在1300℃左右，车辆中常用的车体铝型材在300℃左右将丧失40%~60%的强度。根据BS476-20、ASTME119等标准，地铁火灾所属的纤维类火焰在着火5min后就能达到500℃，未做任何防护的铝合金车体结构比建筑钢结构将更早地出现结构坍塌，有效的疏散、救援及灭火时间将更短，一旦发生火灾将产生更大的生命及财产损失。近年来铁路站房行业开始借鉴钢结构防火涂料的应用，将其引入到铁路站房车辆的设计中，在车辆底架耐火结构、司机室后隔墙、客室电气柜间壁等部位开始大量应用防火涂料。

关键词：铁路站房；防火涂料；开发与应用

引言

随着铁路的大量开通，大型站房、无柱雨棚和铁路钢桥等新建设施也相继随之大量地投入使用。随着使用年限的延长，大部分钢结构站房、钢桥等局部开始出现了涂层脱落和锈蚀现象，逐步进入维修期。如果不进行及时维护保养，局部的锈蚀会造成钢材的损耗，大大降低钢结构的承载能力，存在安全隐患，并且影响美观，有损铁路形象。因此对钢桥、钢结构站房及无柱雨棚等进行有效维护保养，提高设备检修工作质量，恢复或改善设备的使用功能，使其保持良好状态，对确保安全和美观具有十分重要的现实意义。

1.防火涂料的基本使用要求

防火涂料在消防设备中的应用要求是显而易见的。防火涂料是涂覆于基材表面，对基材起装饰与保护作用的涂料，具有不燃性或难燃性，在火灾发生时能够阻止燃烧或对燃烧的拓展有延滞作用，在一定时间内能够保护基材，避免进一步参与燃烧，阻止或抑制燃烧的扩展，从而为灭火工作争取更多的时间，以保护人民生命财产安全。当钢结构防火表面确实需要使用防护材料时，必须在任何地方提供：第一，必须安全无毒的；第二，钢构件易匹配；第三，钢结构必须在最初的耐火极限得到有效的保护；第四，钢结构在发生火灾时允许变形，使涂在表面的阻燃材料不会造成很大的破坏，能更好地保持原来的形状；第五，盈利能力要更加合理。此外，选择钢结构防火措施时，钢结构的位置应该考虑，例如，组件的本质是保护在这个时间和遭受额外重量后采用的保护措施。

2.防火涂料的特点

厚型防火涂料具有不燃烧、绝缘性能好、附着力强、耐候性好、耐冻融、耐酸碱、隔热性能好等特点。钢质温升，钢质保护，不释放有害有毒气体。具有无毒、无味、价廉的特点。承重结构如隐钢结构、露钢格栅、钢桁架、设备桁架的耐火极限应≥2H，并尽可能厚涂防火涂料应使用。由于涂层较厚，处理不当将导致涂层下垂、摆动和开裂。防火涂料分为内外防火涂料：根据环境类别和安全等级选用内外防火涂料。

3.铁路站房车辆防火涂料应用现状

铁路站房业主及主机厂对铁路站房车辆防火要求不断提高，通过试验对防火涂料的使用效果不断进行验证。涂覆防火涂料目前已经成为铁路站房车辆防火设计中的一项主要措施，笔者通过检索文献对目前铁路站房车辆防火涂料的应用案例进行调研分析，以进一步总结防火涂料在铁路站房车辆中的应用现状。介绍一种双组分无溶剂环氧膨胀型防火涂料在城市铁路站房车辆中的应用，涂膜性能在当时满足GB14907—2002《钢结构防火涂料》的技术要求，防火性能满足BS6853标准要求，地板结构在着火45min内可以保持完整，并且背火面平均温度不超过250℃，最高温度不超过300℃。介绍防火涂料在铁路站房车辆中的应用，指出目前铁路站房车辆中所使用的防火涂料均为膨胀型防火涂料，并通过试验验证了防火涂料地板结构优于传统的使用陶瓷纤维和不锈钢防火板的地板结构。分别使用陶瓷纤维和防火漆对地板结构进行保护，制作了三个样件，按照BS6853标准进行试验。通过试验确认，采用防火漆能够对地板整体结构形成保护，实践中需要根据要求选用合适的防火漆，不同品牌的防火漆性能差异较大，必要时可以做防火试验。

4.铁路站房防火涂料的应用

4.1C-P-N体系对防火涂料性能的影响

C-P-N膨胀体系为防火涂料中经典的无卤阻燃体系，即用季戊四醇、聚磷酸胺、三聚氰胺进行互配。膨胀阻燃体系是防火涂料中的关键组成部分，它对形成高效率的泡沫炭质层起着决定性的作用。考虑到三者之间具有协效作用，针对这种具有多因素影响的试验，进行正交试验设计。选用L9正交表来设计试验，通过2.0mm厚防火涂料60min背板温度进行判定，正交试验因素水平表以及正交试验中各因素的用量。60min背板温度只有150℃，S1方案的测试结果最差，60min背板温度达到217℃，最高温与最低温相差高达67℃。其次，由试验极差分析可知，在该体系中，对防火涂料背板温度影响大小分别为聚磷酸胺>季戊四醇>三聚氰胺，聚磷酸铵影响最大，季戊四醇与三聚氰胺影响效果相当。通过正交试验最终确定，防火涂料聚磷酸胺、三聚氰胺、季戊四醇的质量比为25∶10∶9。

4.2成膜物质对水性超薄型防火涂料性能的影响

超薄防火涂料组分主要包括膨胀(P-C-N)体系、成膜物质、无机阻燃协效剂、无机填料等。成膜物质通常指有机聚合物树脂乳液，其软化温度及粘结性是影响防火涂料耐火性能的关键因素。422号松香树脂成膜物质具有较高的软化温度，可提高成膜物质与P-C-N体系分解温度的匹配性，有效包裹体系产生的NH3及CO2等不燃性气体，使溶剂型防火涂料膨胀倍率达到45倍，防火性能最佳。环氧树脂成膜物质可增加溶剂型防火涂料的粘结性，致炭层膨胀倍率达到8.4时仍未脱落，使涂层耐火极限提高至170min。然而溶剂型防火涂料具有高挥发性，对人类健康及生态环境造成危害。水性超薄型防火涂料因满足《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》中VOC含量＜200g/L，甲醛浓度＜0.1g/L等标准深受人们青睐。纯丙=1:1复合成膜物质软化温度与P-C-N体系分解温度相匹配，使熔融态涂膜有效包裹P-C-N体系释放的NH3、CO2等不燃性气体，致使炭层发泡膨胀，增加热传导距离，延缓热量传递；该成膜物质在胺类固化剂作用下，发生交联反应有助于增强分子间的范德华力，提高涂层与钢板的粘结性，防止涂层在燃烧中脱落，使炭层膨胀倍率达到14.4，燃烧80min钢板背温仅为284.3℃，防火性能最佳。表征表明该成膜物质有效包裹体系产生的气体，致使炭层呈现多孔结构，减少热量及可燃气体向炭层内部迁移的速度。在燃烧过程中复合成膜物质等有机物分解完全，且炭层表面含有TiO2及TiP2O7无机物组分，进一步增加其热屏蔽性和抗氧化性，最终残留重量为28.18%，具有良好的热稳定性。

4.3铁路站房钢结构防火涂料的应用

由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布的GB14907—2018《钢结构防火涂料》是现行国家标准，该标准为国家强制标准，之前钢结构防火涂料的生产、销售是必须进行强制认证的，需要有3C证书。为更好地落实“放管服”要求，切实减轻企业负担，强化市场主体责任，2019年7月，国家市场监督管理总局、应急管理部发布了《关于取消部分消防产品强制性认证的公告》，对防火涂料取消强制性产品认证，将其列入自愿性产品认证目录，同时公布了实施规则CCCF-CPRZ-17：2019《消防类产品认证实施规则-火灾防护产品-防火材料产品》。

结束语

在铁路站房车辆生产过程中，专门喷涂一批防火涂料样板安装在铁路站房车辆上，在真实工况下随车运行，每年取下部分样板进行性能测试，记录性能指标变化情况，这样对于进一步研究防火涂料的性能衰减、评估防火涂料使用寿命具有参考价值。

参考文献

[1]马燕.聚碳酸酯亲水型阻燃涂料的开发与应用研究[D].西安工程大学,2011.

[2]宋华,吴涛.汽车黑漆件涂装用防腐蚀水性涂料的开发及应用[J].涂料工业,2000(04):19-22+46.

[3]陈振豪,陈天权.超薄型钢结构防火涂料的开发和应用[J].新型建筑材料,1999(04):25.

[4]赵宗治.钢结构防火保护涂层使用寿命探讨[J].消防技术与产品信息,1998(10):6-9.

[5]顾仁华.钢结构防火涂料的开发与应用[J].上海建材,1996(05):16-17.