一种平疫结合医院建筑用新型防火密封体系

1.本发明涉及一种新型防火密封体系，以适用于平时以及疫情时期医院建筑的防火以及密封要求。


背景技术：

2.疫情时期，新冠病毒容易通过飞沫传播、接触传播。现有的医院建筑上并不满足疫情时期的通气套管及临时隔断处的气密性要求。因此对现有的疫情背景下的医院病房提出了新的要求：在穿墙套管及临时隔断处不仅满足常见的防火性能的要求，还需要满足在疫情背景下的防疫性能的要求，以达到常态化普通病房与疫情下的特殊要求病房相结合，即“平疫结合”病房。
3.传统防火密封体系不仅能防火和填充小孔，还能防止孔洞扩大。防火方式通常为用阻火材料将孔洞密封，从而阻止火势向火源附近区域蔓延，以达到保护人员和设备安全的目的。密封方式通常为将密封材料嵌入到建筑缝隙中，密封材料应具有良好的附着力、良好的抗老化性和良好的高低温适应性，能承受被粘接部位的长期收缩和振动而不被损坏，能抵抗位移，具有气密、水密封性。防火密封体系的基本原理是体系中的封堵材料能遇火膨胀密封可燃物燃烧所留下的缝隙，阻止火灾和火灾中产生的有毒气体和烟雾的蔓延。并且，封堵材料可以吸热和隔热，降低贯穿物背火面的温度，防止背火面可燃物自燃。(郝涛瑞.谈建筑被动防火系统中防火封堵技术[j].建筑
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建材
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装饰,2022(7):119-121.)。
[0004]
传统防火密封体系采用的有机防火封堵材料由有机粘合剂和各种填料组成。有机粘结剂主要是各种树脂和橡胶，具有耐高温性和热固性，约占有机防火封堵材料的35％。常见的有机粘结剂包括环氧树脂、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、有机硅橡胶、聚氯丁二烯等。填料约占有机防火封堵材料的60％，其作用是增加有机防火封堵材料的弹性和隔热性，适应膨胀变形。填料主要有粉末填料、预拌填料、柔性填料、泡沫填料和防火填料。如bao等人研制了不同粒径的热致形状记忆智能型密封材料，热形状记忆密封材料在活化前是蓬松的，容易渗入裂缝中。达到活化温度后转变为立方块状三维结构，在一定程度上能适应裂缝的宽度，密封效率高。(bao dan,qiu zhengsong,ye lian,zhong hanyi,zhao xin,qiu weiqing,wang baotian,guo baoyu.preparation and characteristic experiments of intelligent lost circulation materials based on thermally shape memory polymer.acta petrolei sinica.2020,vol.41issue(1):106-115.)。但是传统防火密封体系未考虑填料与管道或楼板的界面结合，导致填料长时间使用后会出现脱落的情况。而且当温度升高时，有机防火封堵材料的某些成分可能会分解。(jiaqing zhang,daoyou huang,sha luo,yubiao huang,yi guo,rui liu yanming ding assessment of micro-scale thermal behaviors and combustion performance of organic fireproof plugging material in air atmosphere j.vinyl addit.technol.2022,1.)
[0005]
目前的小孔防火密封体系是以防火填充为主，没有涉及到气密性的相关要求。但是，对于某些特殊环境，不仅需要防火功能，还需要满足气密性要求，如平疫结合医院建筑
不仅需要满足建筑设计说明中各区域防火要求，还需满足不低于5pa的相对负压气密性要求。


技术实现要素：

[0006]
本发明所要解决的技术问题是研究开发一种新型防火密封体系用于穿墙套管及临时隔断处的防火封堵。该封堵材料主要使用场景为平疫结合医院场地，因此是一种平疫结合医院用新型防火密封体系的研究。该体系要求满足设计图纸上对应区域防火等级，同时能显著提升气密性。以满足疫情期间，不同房间区域的气密性要求。根据柔性防火封堵材料、金属材料界面、硅酸盐材料界面的特点，使用一种界面材料，设计出一种三明治新型防火密封结构体系。将界面剂涂刷在金属套管与抹灰砂浆上，增强胶泥材料与不同界面之间的粘接能力与稳定性，显著提升防火封堵体系的气密性及稳定性。
[0007]
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
[0008]
一种用于小型孔洞封堵的三明治结构，采用金属材料加硅酸盐界面剂加柔性防火封堵材料再加硅酸盐界面剂和水泥的结构。其特征在于其拥有良好的稳定性和粘结性，并在界面剂中加入不同分散程度与微米级颗粒度的二氧化硅。二氧化硅的含量在界面剂中会起到两个作用，一是可以增加连接部位的表面积，从而增加连接性能，二是可以提高气密性。并且纳米颗粒具有更高的比表面能，相对微米级颗粒与基体有更好的界面结合。
[0009]
聚丙烯酸酯的主链一般为饱和的碳链结构，支链含有酯基，其乳液具有优异的成膜性、耐化学性和力学性能等，但同时也存在耐水性能、耐摩擦性能较差等不足，而有机硅化合物具备很好的耐水性。
[0010]
基于上述材料性能的特点，利用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基三甲氧基硅烷和二氧化硅，采用乳液聚合法制备得到一系列新型界面密封剂。
[0011]
为了提高界面密封剂的稳定性，乳液聚合体系通过添加两种不同的硅丙低聚物作为共稳定剂，这两种低聚物的分子链段具有与乳液聚合单体体系相似的结构，能提高有机硅组分与丙烯酸酯组分的相容性。同时为了提高该界面密封剂和柔性防火封堵材料、金属界面及硅酸盐界面的粘结性，提高防火密封体系的封堵能力，课题组通过优化界面密封剂的硅羟基含量，同时添加纳米二氧化硅来提高粘结面积，添加二氧化硅颗粒来提高耐磨性，进而提高界面密封剂的粘接性。
[0012]
上述用于小型孔洞封堵的三明治新型防火密封体系结构的制备方法，主要步骤如下：
[0013]
(1)将喷有除锈剂的不锈钢金属材料作为“三明治”结构外层。
[0014]
(2)等待除锈剂自然干燥后均匀涂抹界面剂使其完全覆盖不锈钢金属表面。
[0015]
(3)等待界面剂自然干后均匀涂覆防火胶泥柔性防火封堵材料，作为部件一。
[0016]
(4)制作水泥板，作为“三明治”结构外层，并在其表面均匀涂抹界面剂使其完全覆盖水泥表面，作为部件二。
[0017]
(5)等待界面剂自然干后，将部件一与部件二紧密压实在一起，得到“三明治”新型防火密封体系结构。
[0018]
按上述方案，防火胶泥厚度为30mm。
[0019]
按上述方案，不锈钢管的板厚为3mm。
[0020]
按上述方案，所述水泥板由水和po42.5的普通硅酸盐水泥制得，两者质量比为0.4，将水和普通硅酸盐水泥在水泥浆搅拌机中混和并在360转/分钟下慢速搅拌30～60秒，然后在1000转/分钟下快速搅拌2～6分钟，室温下静置固化，厚度为30mm。
[0021]
按上述方案，所述界面剂为聚丙烯酸酯类界面剂，单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁脂和甲基三甲氧基硅烷(2:1:1)，并添加2％纳米级和3％微米级的二氧化硅。
[0022]
本发明与现有技术相比，有益效果如下：
[0023]
首先，本发明中，利用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基三甲氧基硅烷和二氧化硅，采用乳液聚合法制备得到界面密封剂。聚丙烯酸酯的主链为饱和的碳链结构，支链含有酯基，其乳液具有优异的成膜性、耐化学性和力学性能等。
[0024]
为了提高该界面密封剂和柔性防火封堵材料、金属界面及硅酸盐界面的粘结性，进而提高防火密封体系的封堵能力，在密封剂中添加2％的纳米二氧化硅以提高粘结面积，添加3％微米级二氧化硅颗粒以提高耐磨性。
[0025]
为了提高该界面密封剂的稳定性，1％的硅丙低聚物(分子量约1000)作为共稳定剂添加到乳液聚合体系中。这种低聚物的分子链段与单体体系结构相似，能起到提高有机硅组分与丙烯酸酯组分的相容性的作用，并由于其分子链段上具有可水解缩合的硅氧烷基团，因此还可与有机硅组分形成化学键。
[0026]
第二，本发明中，因为设计引入了新型“三明治”(见附67图说明)结构来封堵小孔径孔洞，在满足建筑耐火性的同时极大地提高了建筑的气密性，能应用于对气密性要求较高的工程建筑，如医院、研究院等场所。进而提高了极端要求的环境下建筑材料的使用等级和安全系数，降低了国民经济损失。
附图说明
[0027]
图1(a)为部件一图片，图1(b)为部件二图片，图1(c)为“三明治”结构构件图片。
[0028]
图2为使用用于小型孔洞的新型防火密封体系的试件燃烧性能的燃烧情况。
[0029]
图3为实施例3所得用于小型孔洞的新型防火密封体系构件取出后形态。
[0030]
图4为用于小型孔洞的新型防火密封体系的燃烧性能的燃烧情况。
具体实施方式
[0031]
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
[0032]
实施例1
[0033]
一种用于小型孔洞的新型防火密封体系的制备方法，具体过程如下：
[0034]
(1)在不锈钢管上均匀喷涂除锈剂，等待30分钟使其在室温下自然风干。均匀涂抹界面剂至完全覆盖其表面，在室温下等待20分钟使其自然风干，即为部件一；
[0035]
(2)将水和普通硅酸盐水泥按照2:5的质量比在水泥浆搅拌机中混和并在360转/分钟下慢速搅拌45秒，然后在1000转/分钟下快速搅拌4分钟；然后将水泥浆体倒入长方体模具中，在水泥胶砂振实台上振荡后，用保鲜膜密封，24小时后脱模，置于标准养护室养护，得到水泥板材料。均匀涂抹界面剂至完全覆盖其表面，在室温下等待20分钟使其自然风干，即为部件二；
[0036]
(3)将部件一的防火胶泥面与部件二的界面剂面紧密贴合，并捶打压实，使其成为一个无法移位的整体，得到“三明治”结构构件。
[0037]
图1(a)为部件一图片，图1(b)为部件二图片，图1(c)为“三明治”结构构件图片。
[0038]
实施例2
[0039]
实施例1所得用于小型孔洞的新型防火密封体系的燃烧性能研究
[0040]
(1)按实施例1中方法制得尺寸为长130mm、宽13mm，高3.5mm的试样；
[0041]
(2)将步骤(1)所得每个试样在垂直于样条纵轴处标记两条线，各自离点燃端25mm
±
1mm和100mm
±
1mm；
[0042]
(3)将步骤(2)所得试样用水平法进行燃烧性能测试。
[0043]
燃烧性能测试的步骤如下：将在离25mm标线最远端夹住，使其纵轴近似水平而横轴与水平面成45
°±2°
的夹角，保持喷灯管中心轴与水平面近似成45
°
角同时斜向试样自由端，把火焰加到试样自由端的底边，此时喷灯管的中心轴线与试样纵向底边处于同样的垂直平面上。喷灯的位置应使火焰侵入试样自由端近似6mm的长度。不改变火焰的位置施焰30s
±
1s，移开试验火焰，观察燃烧情况。火焰温度为615℃。
[0044]
图2、图4为实施例2所得用于小型孔洞的新型防火密封体系的燃烧性能的燃烧情况，从图4可知：施加火焰后试样没有连续有焰燃烧，火焰前端没有通过25mm标线，没有燃粒或燃滴下落，为hb级别材料。
[0045]
实施例3
[0046]
上述实施例1所得用于小型孔洞的新型防火密封体系构件耐火性能的测试，方法如下：将实施例1所得用于小型孔洞的新型防火密封体系构件送入马弗炉，从室温匀速升温3小时至520℃后自然冷却降至室温取出。
[0047]
取出试件并观察发现钢管与防火胶泥并未脱离，仍粘附在一起。说明本发明所得方法能有效地将柔性有机堵料与其它建筑材料粘合在一起。
[0048]
图3为实施例3所得用于小型孔洞的新型防火密封体系构件取出后形态。
[0049]
实施例4
[0050]
上述实施例1所得用于小型孔洞的新型防火密封体系构件气密性的测试，方法如下：通过真空泵与密封试验箱连接，真空泵抽压密封箱持续保持10pa，将三明治结构样品放入密封实验箱中，缝隙使用防火胶泥封堵，持续保压，记录保压时间。
[0051]
观察负压前后试件状态，在10pa负压状态下，三明治结构无解构崩塌现象，且试件前后无明显变化，仍为一个整体。说明本发明所得方法能有效提高密封体系的气密性。
[0052]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种平疫结合医院用新型防火密封体系，主要使用场所为需要平疫结合的医院等场地，其特征在于，用于穿墙套管及临时隔断处的防火封堵的新型防火密封体系为“三明治”结构，满足建筑设计说明中各区域防火要求，同时确保满足不低于10pa的相对负压气密性要求，且体系性能满足疫情期间，不同房间区域的气密性及防火要求；采用一种新型丙烯酸酯界面密封剂，该界面剂涂刷在金属套管与抹灰砂浆上，增强胶泥材料与不同界面之间的粘接能力与稳定性，可显著提升防火封堵体系的气密性及稳定性。2.一种用于小型孔洞的新型防火密封体系结构的设计方法，其特征在于主要步骤如下：(1)在不锈钢管上均匀喷涂除锈剂，等待30分钟使其在室温下自然风干，均匀涂抹界面剂至完全覆盖其表面，在室温下等待20分钟使其自然风干，即为部件一；(2)制作水泥板，作为“三明治”结构外层，均匀涂抹界面剂至完全覆盖其表面，在室温下等待20分钟使其自然风干，即为部件二；(3)将部件一的防火胶泥面与部件二的界面剂面紧密贴合，并捶打压实，使其成为一个无法移位的整体，得到“三明治”结构构件。3.根据权利要2所述用于小型孔洞的新型防火密封体系结构的设计方法，其特征在于所述水泥板由水和硅酸盐水泥按质量比为0.4混合制得，将水和普通硅酸盐水泥在水泥浆搅拌机中混和并在360转/分钟下慢速搅拌30～60秒，然后在1000转/分钟下快速搅拌2～6分钟，室温下静置固化，厚度为30mm。4.根据权利要2所述用于小型孔洞的新型防火密封体系结构的设计方法，其特征在于，所述界面剂为聚丙烯酸酯类界面剂，单体为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁脂，2％的甲基三甲氧基硅烷和2％纳米级和3％微米级的二氧化硅颗粒混合制得。5.根据权利要求2所述用于小型孔洞的新型防火密封体系结构的设计方法，其特征在于，所述防火胶泥厚度为30mm。6.根据权利要求2所述用于小型孔洞的新型防火密封体系结构的设计方法，其特征在于，所述不锈钢管的板厚为3mm。

技术总结
本发明公开了一种平疫结合医院建筑用新型防火密封体系，以满足医院平常时期的建筑防火要求，又能满足疫情期间的密封要求，其结构包括：(1)不锈钢管代表穿墙套管及临时隔断处小孔径接触面之一；(2)一种聚丙烯酸酯类界面密封剂，该界面剂涂刷在金属套管与抹灰砂浆上，增强胶泥材料与不同界面之间的粘接能力与稳定性，显著提升防火封堵体系的气密性及稳定性。(3)防火胶泥用于穿墙套管及临时隔断处小孔径孔洞封堵。本发明中的用于穿墙套管及临时隔断处的防火封堵的新型防火密封体系为“三明治”结构，满足建筑设计说明中各区域防火要求，同时确保满足不低于10pa的相对负压气密性要求，且体系性能满足疫情期间，不同房间区域的气密性及防火要求。气密性及防火要求。气密性及防火要求。


技术研发人员：武超 黄挡玉 金博 李正晖 张超灿 陈万煜 许越鑫 尹钟 胡楠 彭海松 吴昊 马宇涛 李万平 梅泽霖
受保护的技术使用者：中建三局集团有限公司 武汉理工大学
技术研发日：2023.01.06
技术公布日：2023/8/1