引言  
    建筑防火是消防科學(xué)技術(shù)的一個重要領(lǐng)域 , 而防火涂料又是防火建筑材料中的重要組成部分。防火涂料是指涂裝在物體表面 , 可防止火災(zāi)發(fā)生 , 阻止火勢蔓延傳播或隔離火源 , 延長基材著火時間或增加絕熱性能以推遲結(jié)構(gòu)破壞時間的一類涂料。按用途和使用對象的不同可分為 : 飾面型防火涂料、電纜防火涂料、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、預(yù)應(yīng)力混凝土樓板防火涂料等。我國防火涂料的發(fā)展 , 較國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家晚 15 ～ 20 年 , 雖然起步晚 , 但發(fā)展速度較快。尤其是鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 , 從品種類型、技術(shù)性能、應(yīng)用效果和標(biāo)準(zhǔn)化程度上看 , 已接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平。近幾年 , 其需求量成倍增長 , 這與鋼結(jié)構(gòu)建筑的迅速發(fā)展是分不開的。  

    1 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料  
    鋼結(jié)構(gòu)作為高層建筑結(jié)構(gòu)的一種形式 , 以其強(qiáng)度高、質(zhì)量輕 , 并有良好的延伸性、抗震性和施工周期短等特點(diǎn) , 在建筑業(yè)中得到廣泛應(yīng)用 , 尤其在超高層及大跨度建筑等方面顯示出強(qiáng)大的生命力。截止 1990 年底 , 世界上高 200 m 以上的 100 棟超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)占了 79% 。改革開放以來 , 隨著國際間技術(shù)交流與合作的加強(qiáng) , 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)在我國得到了蓬勃發(fā)展 , 高層和超高層建筑迅速增長。據(jù) 1995 年的統(tǒng)計資料 , 我國建成的 100 幢超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)占 37% , 多數(shù)是近幾年興建的。隨著我國城市規(guī)模的發(fā)展 , 鋼結(jié)構(gòu)在我國建筑業(yè)的應(yīng)用具有非常廣闊的前景。但由于鋼結(jié)構(gòu)自身不燃 , 鋼結(jié)構(gòu)的防火隔熱保護(hù)問題曾一度被人們忽視。根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料報道及有關(guān)機(jī)構(gòu)的試驗和統(tǒng)計數(shù)字表明 , 鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性能較磚石結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差。鋼材的機(jī)械強(qiáng)度隨溫度的升高而降低 , 在 5 000 ℃ 左右 , 其強(qiáng)度下降到 40% ～ 50% , 鋼材的力學(xué)性能 , 諸如屈服點(diǎn)、抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及荷載能力等都迅速下降 , 很快失去支撐能力 , 導(dǎo)致建筑物垮塌。因此 , 對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)勢在必行。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料刷涂或噴涂在鋼結(jié)構(gòu)表面 , 起防火隔熱作用 , 防止鋼材在火災(zāi)中迅速升溫而降低強(qiáng)度 , 避免鋼結(jié)構(gòu)失去支撐能力而導(dǎo)致建筑物垮塌。早在 20 世紀(jì) 70 年代 , 國外對鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究和應(yīng)用就展開了積極的工作并取得了較好的成就 , 至今仍是方興未艾。 80 年代初國外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料就進(jìn)入中國市場 , 在工程上應(yīng)用。從 80 年代初 , 我國也開始研制鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 , 至今已有許多優(yōu)良品種廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。  

    2 厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料  
    厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度在 8 ～ 50mm 的涂料 , 這類防火涂料的耐火極限可達(dá) 0 .5 ～ 3h 。在火災(zāi)中涂層不膨脹 , 依靠材料的不燃性、低導(dǎo)熱性或涂層中材料的吸熱性 , 延緩鋼材的升溫 , 保護(hù)鋼件。這類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料采用合適的粘結(jié)劑 , 再配以無機(jī)輕質(zhì)材料、增強(qiáng)材料。與其他類型的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比 , 除了具有水溶性防火涂料的一些優(yōu)點(diǎn)之外 , 由于它從基料到大多數(shù)添加劑都是無機(jī)物 , 因此成本低廉。該類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工一般采用噴涂 , 多應(yīng)用在耐火極限要求 2 h 以上的室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)上。但這類產(chǎn)品由于涂層厚 , 外觀裝飾性相對較差。  

    3 薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料  
    涂層厚度在 3 ～ 7 mm 的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料稱為薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。該類涂料受火時能膨脹發(fā)泡 , 以膨脹發(fā)泡所形成的耐火隔熱層延緩鋼材的升溫 , 保護(hù)鋼構(gòu)件。這類鋼結(jié)構(gòu)涂料一般是用合適的乳膠聚合物作基料 , 再配以阻燃劑、添加劑等組成。對這類防火涂料 , 要求選用的乳液聚合物必須對鋼基材具有良好附著力、耐久性和耐水性。常用作這類防火涂料基料的乳液聚合物有苯乙烯改性的丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液、偏氯乙烯乳液等。對于用水性乳液作基料的防火涂料 , 阻燃添加劑、顏料及填料是分散到水中的 , 因而水實際上起分散載體的作用 , 為了使粒狀的各種添加劑能更好地分散 , 還加入分散劑 , 如常用的六偏磷酸鈉等。該類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在生產(chǎn)過程中一般都分為 3 步 : 第一步先將各種阻燃添加劑分散在水中 , 然后研磨成規(guī)定細(xì)度的漿料 ; 第二步再用基料 ( 乳液 ) 進(jìn)行配漆 ; 第三步在漿料中配以無機(jī)輕質(zhì)材料、增強(qiáng)材料等攪拌均勻。該涂料一般分為底層 ( 隔熱層 ) 和面層 ( 裝飾層 ) , 其裝飾性比厚涂型好 , 施工采用噴涂 , 一般使用在耐火極限要求不超過 2 h 的建筑鋼結(jié)構(gòu)上。  

    4 超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料  
    超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度不超過 3 mm 的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 , 這類防火涂料受火時膨脹發(fā)泡 , 形成致密的防火隔熱層 , 是近幾年發(fā)展起來的新品種。它可采用噴涂、刷涂或輥涂施工 , 一般使用在要求耐火極限 2 h 以內(nèi)的建筑鋼結(jié)構(gòu)上。與厚涂型和薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比 , 超薄型膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料黏度更細(xì)、涂層更薄、施工方便、裝飾性更好。在滿足防火要求的同時又能滿足高裝飾性要求 , 特別是對裸露的鋼結(jié)構(gòu) , 這類涂料是目前備受用戶青睞的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。公安部消防科研所研制出的“ SCB ” ( 溶劑型 ) 和“ SCA ” ( 水性 ) 超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 , 涂層厚度分別為 2. 69 mm 和 1 . 6 mm , 耐火極限分別為 147 min 和 63 min; “ LF ” ( 溶劑型 ) 和“ L6 ” ( 溶劑型 ) 超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 , 涂層厚度分別為 2 mm 和 3 mm , 耐火極限分別為 94 min 和 90 min; 德國 Herberts 公司的“ Watet Base ” 38320 型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 ( 水性 ) , 涂層厚度為 2 . 63 mm , 耐火極限為 63min; 38091 型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 ( 溶劑型 ) , 涂層厚度為 2 .42 mm , 耐火極限為 124 min; 英國“ Nullifire ”鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 ( 溶劑型 ) , 涂層厚度為 2.24 mm , 耐火時間為 106 min; 江蘇蘭陵公司的“ SF ” ( 溶劑型 ) 和“ ECB ” ( 水性 ) 超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 , 涂層厚度為 2 .07 mm 和 1 . 6 mm , 耐火極限分別為 150 min 和 44min �？偠�言之 , 由于國內(nèi)研究超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的時間還較短 , 對涂膜的防火性能及理化性能研究雖然進(jìn)展較快 , 但是要提出效果優(yōu)異的適合于室外應(yīng)用的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 , 還需要在其耐候性方面作進(jìn)一步研究。國外的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料已向著超薄、超耐候性能、裝飾性能優(yōu)良的方向發(fā)展 , 并參照歐洲老化試驗標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了耐候性實驗 , 耐候性能優(yōu)良 , 其涂膜的耐候性能滿足室外使用的要求。所以為了趕上或超過國外同類產(chǎn)品 , 滿足市場的需要 , 研制和開發(fā)高耐候性的室外超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是今后發(fā)展的方向。  

    5 飾面型防火涂料  
    除了鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 , 飾面型防火涂料、電纜防火涂料等也飛速發(fā)展。飾面型防火涂料是一種集裝飾和防火為一體的新型涂料品種 , 當(dāng)它涂覆于可燃基材上時 , 平時可起一定的裝飾作用 ; 一旦火災(zāi)發(fā)生時 , 則具有阻止火勢蔓延 , 從而達(dá)到保護(hù)可燃基材的目的。正是因為它的這種特殊用途 , 所以國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家早在 20 世紀(jì) 20 年代就出現(xiàn)了防火涂料。這種涂料的發(fā)展經(jīng)過了兩個階段。初期出現(xiàn)的是以硅酸鹽水玻璃為粘結(jié)劑的無機(jī)防火涂料 , 此類防火涂料自身不燃燒 , 遇火時能形成空芯泡層 , 對可燃基材有一定的保護(hù)作用 , 缺點(diǎn)是隔熱性能和耐候性能較差 , 易產(chǎn)生泛白、龜裂和脫落。 40 年代末期 , 人們開始著手研制有機(jī)膨脹型防火涂料 , 此涂料主要特點(diǎn)是防火性和理化性均優(yōu)于無機(jī)防火涂料 , 涂層遇火時能形成具有良好隔熱性能的致密的海綿狀膨脹泡沫層 , 能更有效地保護(hù)可燃性基材。與無機(jī)防火涂料相比 , 有機(jī)膨脹防火涂料是更有發(fā)展前途的防火涂料類型 , 所以在以后的幾十年間得以迅速的發(fā)展 , 到 70 年代末國外膨脹型防火涂料年銷量已在7380t以上。  

    我國飾面型防火涂料的發(fā)展也分兩個階段。 20 世紀(jì) 50 年代后期出現(xiàn)的防火涂料也是以硅酸鹽水玻璃為粘結(jié)劑的無機(jī)防火涂料。 70年代初期 , 一些專業(yè)油漆廠生產(chǎn)了過氯乙烯、氯化橡膠防火漆。以上兩種防火涂料由于防火效果并不理想 , 所以并未在我國形成市場。直到 70 年代后期 , 我國才開始進(jìn)行有機(jī)膨脹型防火涂料的研究工作。最早出現(xiàn)的膨脹型防火涂料是由公安部四川消防科學(xué)研究所研制 B60 - 1 丙烯酸膨脹防火涂料和 A60 - 1 改性氨基膨脹防火涂料。此后 , 我國的有機(jī)膨脹防火涂料得以迅速發(fā)展。到目前為止 , 我國的防火涂料生產(chǎn)企業(yè)已發(fā)展到 200 多家 , 銷量數(shù)萬噸 , 已形成跨部門的研究生產(chǎn)體系。  

    飾面型膨脹防火涂料 , 可分為溶劑型和水性兩類 , 兩類涂料所選用的防火組分基本相同 , 因此很難說它們的防火性能有多大的差別。其選用的溶劑以采用的成膜物質(zhì)而定。溶劑型防火涂料的成膜物質(zhì)一般選用氯化橡膠、過氯乙烯、氨基樹脂、酚醛樹脂等 , 采用的溶劑為 200 號溶劑汽油、噴漆稀料、醋酸丁酯等。水性防火涂料的成膜物質(zhì)一般選用氯乙烯 - 偏二氯乙烯乳液、苯丙乳液、純丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液等 , 這些材料均以水為溶劑。這兩類涂料性能上的差別主要在于涂料的理化性能以及耐候性能 , 溶劑型防火涂料這兩方面的性能都優(yōu)于水性防火涂料。透明防火涂料是近幾年發(fā)展起來并趨于成熟的一類飾面型防火涂料 , 產(chǎn)品廣泛地適用于賓館、醫(yī)院、劇場、計算機(jī)房等木結(jié)構(gòu)的裝修 , 各種高層建筑及古建筑的裝飾和防火保護(hù)。然而 , 隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展及市場上的需求 , 對透明防火涂料提出了更高的要求 , 不但要具有良好的防火性能 , 而且要求漆膜透明光亮 , 耐候性能好。  

    6 電纜防火涂料  
    我國電纜防火涂料產(chǎn)品的研制始于 20 世紀(jì) 70 年代末和 80 年代初 , 它是在飾面型防火涂料基礎(chǔ)上結(jié)合自身要求發(fā)展起來的 , 其理化性能及耐候性能較好 , 涂層較薄 , 遇火能生成均勻致密的海綿狀泡沫隔熱層 , 有顯著的隔熱防火效果 , 從而達(dá)到保護(hù)電纜、阻止火焰蔓延、防止火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展的目的。電纜防火涂料作為電纜防火保護(hù)的一種重要產(chǎn)品 , 通過近 20 年來的應(yīng)用 , 對減少電纜火災(zāi)損失、保護(hù)人民財產(chǎn)安全起了積極作用 , 其應(yīng)用也從不規(guī)范到規(guī)范。但由于現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展 , 電纜使用的環(huán)境、敷設(shè)的方式的多樣化 , 從電纜防火涂料多年的應(yīng)用情況看 , 現(xiàn)行的水性防火涂料還有些性能需要改進(jìn)提高 , 才能滿足電纜使用環(huán)境要求。目前使用情況較好的是溶劑型防火涂料 , 但由于這類涂料本身易燃 , 使用的火災(zāi)隱患也相當(dāng)大 , 加之溶劑對人體會有不同程度的傷害 , 因此特別是在電纜豎井、電纜溝、電纜隧道等空間狹窄或不易通風(fēng)的場所使用時應(yīng)加強(qiáng)安全防護(hù)措施。從環(huán)保的角度考慮 , 今后應(yīng)努力開發(fā)研制理化性能和耐候性能優(yōu)良的水性防火涂料。  

    7 預(yù)應(yīng)力混凝土樓板防火涂料  
    在高速發(fā)展的建筑中 , 采用混凝土的建筑結(jié)構(gòu)十分普遍 , 其中 , 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土比普通鋼筋混凝土的抗裂性、剛度、抗剪性和穩(wěn)定性更好 , 質(zhì)量更輕 , 并能節(jié)省混凝土和鋼材。但是 , 應(yīng)用較多的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心樓板的耐火性能很差 , 其原因是 : 預(yù)應(yīng)力鋼筋的溫度達(dá) 2 000 ℃ 時 , 屈服點(diǎn)開始下降 , 3 000 ℃ 時 , 預(yù)應(yīng)力幾乎全部消失 , 蠕變加快 , 致使預(yù)應(yīng)力板的強(qiáng)度、剛度迅速降低 , 從而板中的撓度變化加快 , 板下面出現(xiàn)裂縫 , 預(yù)應(yīng)力鋼筋直接受到高溫作用 , 其剛度和強(qiáng)度進(jìn)一步下降 , 混凝土在高溫下性能也在改變 , 板下的混凝土受熱膨脹方向與板受拉方向一致 , 助長了板中撓度的變化�；炷�土在 3 000 ℃ 時 , 強(qiáng)度開始下降 , 5 000 ℃ 強(qiáng) 度降低一半左右 , 8 000 ℃ 強(qiáng)度幾乎喪失。在建筑火災(zāi) 中 , 這類樓板均在 0 .5 h 左右即斷裂垮塌。  

    預(yù)應(yīng)力混凝土空心板廣泛用于現(xiàn)代建筑物中作為承重的樓板 , 由于它的耐火性差, 成為貫徹建筑設(shè)計防火規(guī)范的一個難題。為了提高預(yù)應(yīng)力樓板的耐火極限, 人們首先采取了增加鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的辦法 , 但效果不很明顯 , 反而增加了樓板的質(zhì)量并占用了有效空間。借鑒鋼結(jié)構(gòu)防火涂料用于保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的原理, 我國從 20 世紀(jì) 80 年代中期起 , 逐步研究和生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板防火涂料 , 較廣泛地用于保護(hù)預(yù)應(yīng)力樓板, 噴涂在預(yù)應(yīng)力樓板配筋一面, 遭遇火時, 涂層有效地阻隔火焰和熱量, 降低熱量向混凝土及其內(nèi)部預(yù)應(yīng)力鋼筋的傳遞速度 , 以推遲其升溫的時間, 從而提高預(yù)應(yīng)力樓板的耐火極限, 達(dá)到防火保護(hù)的目的。  

    8 結(jié)語  
    隨著我國城鎮(zhèn)建設(shè)開發(fā)力度的進(jìn)一步加大 , 鋼結(jié)構(gòu)因其鋼性和塑性都比較優(yōu)良 , 將被廣泛應(yīng)用在大型展覽、體育中心及高層建筑中。因此 , 必須進(jìn)一步深入研究鋼結(jié)構(gòu)防火涂料性能 , 根據(jù)不同需要、不同功能 , 提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限 , 增強(qiáng)建筑物抗御火災(zāi)能力 , 確保國家和人民群眾生命財產(chǎn)安全。