1、合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 1 期123作者简介：靳丽，副高级工程师，本科，研究生（在读三年级），研究方向：市政工程施工技术和施工材料研究与应用。城市道路隧道装饰及防火材料的应用与发展靳 丽（烟台市市政养护中心，山东烟台 264000）摘要：不同于公路隧道，城市道路隧道对洞内装饰及防火材料要求较高，需综合考虑防火功能、行车舒适、管养便捷等要求。为进一步促进城市道路隧道行车安全与运营舒适性，总结城市道路隧道侧墙装饰材料与顶部防火材料的不同性能要求，分析搪瓷钢板、面砖与水泥纤维板等隧道侧墙装饰材料，以及防火涂料与防火板等隧道顶部防火材料的应用现状，基于存在的不足和问题，提出了未来
2、的主要研究方向。关键词：城市道路隧道；侧墙装饰材料；防火涂料；防火板中图分类号：U 454；TB 34Application and Development of Decoration and Fireproof Materials for Urban Road TunnelsJIN Li（Yantai Municipal Maintenance Center,Yantai 264000,Shandong,China）Abstract：Diff erent from highway tunnels,urban road tunnels have higher requirements for
3、interior decoration and fi re resistant materials,so it is necessary to comprehensively consider the requirements of fi re protection function,driving comfort,and convenient management and maintenance.In order to further promote the traffi c safety and operation comfort of urban road tunnels,this pa
4、per summarizes the different performance requirements of side wall decoration materials and top fireproof materials for urban road tunnels,analyzes the application status of tunnel side wall decoration materials such as enamel steel plate,face brick and cement fi ber board,as well as the application
5、 status of tunnel top fi reproof materials such as fi re-retardant coating and fi re-retardant plate.Based on the existing shortcomings and problems,the main research directions in the future are proposed.Key words：urban road tunnel;side wall decoration materials;fi re-retardant coating;fi reproof b
6、oard 交通环境一定程度上影响城市环境水平，作为一种交通类构筑物，城市道路隧道不仅需要具备枢纽功能，更应对运营舒适性提出相应要求1。在隧道设计中，侧墙装饰作为重要的组成，在景观性方面，既能起到隧道两岸景观的过渡与衔接作用，同时也影响着隧道自身的品质定位。与此同时，对于城市隧道通行的安全性而言，侧墙装饰也有着重要影响。在隧道封闭的行驶空间中，通行环境起到关键的行车速度引导与驾驶心理影响作用，对于交通安全至关重要。而优良的隧道侧墙装饰有助于缓解驾驶员的紧张感，给予相对合理的速度引导与感知，促进行车安全。另外，城市道路隧道的车流量往往较大，一旦发生火灾，极易造成严重的伤亡事故，故而洞内防火材料的选
7、用也具有一定的要求。为此，本文通过国内相关城市道路隧道的案例调查与分析，总结指出了隧道侧墙装饰材料与顶部防火材料的性能要求，阐述了几种主要材料的特性及其应用现状，基于存在的不足，指出了未来的研究方向，从而为城市道路隧道的材料选用提供指导价值。1 隧道装饰及防火材料性能要求1.1 功能要求（1）保护隧道结构体。不同于其他场景的火灾，隧道内环境相对封闭，火灾后的高温烟气将快速蔓延至洞顶，而后向两侧扩散，洞顶区域温度可达到 600 以上2，若没有及时降温，洞顶混凝土将迅速失水开裂，造成安全隐患，故而为延缓隧道结构体的升温速率，需要设置防火隔离材料。（2）优化隧道内交通环境。明亮的浅色系侧墙装饰材料有
8、助于拉近隧道内外部的亮度，避免“黑白洞”效应；隧道较长时，为消除长时间行车的视觉麻木感与封闭空间行驶的压抑感，可考虑增加视觉“敏感点”或增加色彩类别（如搭配使用腰线等）；为避免洞内行驶时的“眩光”问题，侧墙材料优先选用亚光面板，有利于保证安全。（3）节能环保。为消除隧道内通行时的噪声混响效应，隧道侧墙及顶部材料宜具备吸声降噪功能；为减少照明用电费用，侧墙装饰材料应具有漫反射性能，优化洞内照明条件，利于节能。1.2 侧墙装饰材料性能要求（1）耐久性。区别于常规环境，隧道内的设备与材料一旦需要更换，不仅极大影响交通运行，而且操作难度较大、费用高昂，因此要求材料耐腐蚀、耐老化，能DOI:10.165
9、84/ki.issn1671-5381.2023.01.039124靳 丽 城市道路隧道装饰及防火材料的应用与发展稳定使用至少 20 年，具备优异的耐久性。（2）安全性。隧道内空间相对封闭，材料在着火后若分解出毒气和烟雾将造成严重后果，因此侧墙装饰材料要求具备不燃性，符合 A 级防火标准，阻碍火灾蔓延，并有效保障隧道后壁消防装置安全。（3）漫反射。侧墙装饰材料表面应光滑平整，且采取具有增亮作用的明亮系色彩，不得有镜面反射，光漫反射系数至少为 70%。（4）抗变形能力。为保证在轻度刮碰与长期风压下保持不变形，装饰材料要求有良好的刚度与抗弯强度，并便于安装与更换。1.3 顶部防火材料性能要求（1）
10、耐火性能。GB 50016-2014 规定：一、二类隧道应采用 RABT 标准升温曲线，其承重结构的耐火极限应分别超过 2.0h 和 1.5h；HC 标准升温曲线适用于通行机动车的三类隧道，其承重结构的耐火极限应超过 2.0h。对于 RABT 标准升温曲线，衡量耐火极限的测试条件为：受火后，混凝土表面温度在 380 以上，或距离混凝土表面 25mm 处的钢筋温度逾 250。而对于 HC 标准升温曲线，衡量耐火极限的测试条件为：受火后，混凝土表面温度在 380 以上，或距离混凝土表面 25mm 处的钢筋温度逾 300。（2）耐久性。隧道长期处于汽车尾气腐蚀和潮湿环境，为避免性能受损或脱落，顶部防
11、火材料应当满足耐酸碱腐蚀、耐水、耐冻融循环等指标规定。（3）产烟毒性。火材料产烟毒性须高于 ZA1级（25mg/L）。2 隧道侧墙装饰材料应用作为隧道内部装饰的重要部分，侧墙装饰应针对隧道特点选用针对性的材质与色彩，塑造独特的质感与风格3。隧道属于线性工程，为缓解通行时的视觉压抑感，侧墙装饰整体上宜为浅色的色带设计，局部可适当增加色彩鲜明的装饰元素，起到提神作用。在实践中，城市道路隧道大多选用易维护、设计大方及具备降噪功能的材料，如搪瓷钢板、面砖及水泥纤维板。2.1 搪瓷钢板搪瓷钢板属于一种新型复合材料，主要由无机玻璃质材料高温熔融后凝结于钢板而成。通过钢板表面的瓷釉涂搪处理，能避免板材锈蚀，
12、并在受热时不易生成氧化层，提高钢板的耐酸碱腐蚀性能。具体来说，搪瓷钢板的理化特性包括：莫氏硬度 6.0，小于宝石，大于钢铁；表面稳定性好，易维护、难变形，相比氟碳喷涂的耐磨性更佳；耐候性好，紫外线长期辐照下不变色；属于难燃 A 级，抗腐蚀性强；适合干挂施工，便于操作；理化性稳定，服役年限可达 50 年；便于加工处理，可塑性好。目前，搪瓷钢板已经广泛应用于人行地下通道、房屋内外墙、轨道交通车站及隧道侧墙等场合，其应用特性也得到了一定研究，如张忠宇等4针对江苏省泰州市永定路隧道工程中的搪瓷钢板壁面材料，通过现场试验和理论分析的方式，基于隧道混响时间、预期降噪量等指标，对比验证了其在隧道中的降噪效果
13、。胡滢之等5以上海城区隧道为案例，分析了隧道侧壁采用搪瓷钢板的适用性，认为其色彩丰富、平整度高的特点在道路路面坡度引导方面具有独特优势，然而在转弯半径较小的隧道中则由于拼接效果较差而不适合选用。另外，搪瓷钢板的漫反射系数虽然符合装饰需求，但在小断面隧道中易产生眩光现象。总结可知，隧道侧壁材料选用时需综合考虑材料特性和工程实际情况，因地制宜。2.2 面砖作为一种传统的建筑贴面材料，面砖在房建装修领域较常采用，具备光滑、易清洁、防水防火及装饰灵活等特点。在隧道内装饰方面，面砖的应用缺陷为块面较小、粘贴时易脱落、降噪效果不佳等，但其货源较多，且费用低廉，因此仍得到了一定的应用。如荷兰阿姆斯特丹中央火
14、车站的通道即采用了瓷砖作为隧道侧壁装饰材料，由 8 万块瓷砖拼接形成巨幅画面，达到了独特的装饰效果。四川古家山隧道选用了现代化的乳白色反光瓷砖，将其作为隧道侧壁腰线，达到了醒目、反光柔和的效果，创造了明亮舒适的隧道通行环境。但陶瓷作为隧道侧壁材料时的施工过程较慢，且湿贴时需依托背墙，影响隧道内部管线的敷设，这已成为限制其进一步应用的瓶颈，未来需要开发干挂工艺，既提升施工效率，也能满足管线穿越需求。2.3 纤维混凝土板纤维混凝土板的原材主要包括水泥基体、矿物纤维或其他纤维等增强材，经由制浆、成形、养护等系列工序制备而得，被大量应用于国内各类发电厂、化工企业、市政隧道等电缆工程的防火阻燃，如广州天
15、鹿北路改造工程隧道、杭州紫之隧道等6。实际应用效果表明，隧道洞壁合理选用、安装纤维水泥装饰板，可以发挥以下功能7：装饰板具有防火作用，能有效保护隧道洞壁；装饰板适用于钢骨架安装工艺，降低板材脱落概率，解决传统石材、瓷砖等粘贴后存在的空鼓、脱落等问题，提高隧道行车安全性，降低维护成本；装饰板符合可见光反射比要求，有助于提升洞内行车安全；采用装饰板装饰洞壁具有较好的景观改善效果。3 隧道顶部防火材料应用钢筋混凝土是目前大多数城市地下隧道的结构主体。研究显示，在温度达到 540 时，钢结构的持荷能力、抗压强度及屈服点等力学性能均有所下降，并出现扭曲或变形等情况，致使结构体支撑能力不足而垮塌。而对于混
16、凝土结构，温度达 300 时便存在强度显著下降现象，500 时的强度下降约 1/28。随着混凝土结构强度的持续下降，建（构）筑物将失去支撑能力而倒塌。目前，针对隧道主体结构，为提升防火效果，设计时常采取在隧道表面设置防火内衬的措施。隧道顶部防合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 1 期125火材料包括防火涂料和防火板。3.1 防火涂料防火涂料费用低、操作便捷，大多由阻燃剂、粘结剂及隔热骨料构成，并经由抹涂、辊涂等方法涂刷于物质表面而形成保护涂层9。在高温或受火环境下，涂层将脱水成炭并熔融覆盖于材料表面，隔绝空气，避免有机物当中的化学层发生氧化放热反应。同时，涂层在高温环境下会分解出氨等不燃气体，稀释环境中可燃气体与氧气的浓度，抑制火焰燃烧进程。防火涂料普遍应用于山岭隧道，如杭州半山隧道、厦门翔安海底隧道等10。部分膨胀型防火涂料在成膜之后，常温环境下的厚度较薄，而高温下涂层会发生膨胀碳化并生成难燃海绵碳化层，厚度提升几十倍甚至上百倍，从而使之隔绝大部分热量，真正传递至基材的仅为几十分之一甚至几百分之一，有效阻断外部高温热源产生的热作用，保护基材不被火焰侵入。3.2 防火板防火板
