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摘要:在提高建筑材料耐火极限的各类方法中，最为有效的是使用防火涂料。因此对防火涂料的应用研究已成为预防火灾事故和减少火灾危害的重要研究方向。本文介绍了国内防火涂料的发展过程及现状，重点介绍了防火涂料在建筑工程中的应用，并对防火涂料未来的发展方向进行了展望。
关键词:防火涂料;建筑工程;应用
目前，各类的建筑材料中很多材料都具有易燃的特点，一旦引发火灾，会造成重大的人员伤亡和经济损失。统计数据表明，国内各大中型城市每年发生火灾的次数呈上升趋势，且造成的生命财产损失也同比扩大。火灾的发生，一方面是由于管理的不到位造成的，另一方面也与建筑材料的耐火极限密切相关。防火涂料的使用可以有效抑制火灾初期火势的蔓延，为人们提供更多的疏散逃生时间，还能在一定程度上保护建筑物，有效减少了人员生命财产损失。因此，各类防火涂料在建筑工程中的应用也成为当下的重点研究课题。
1防火涂料的发展现状
防火涂料，又称为阻燃材料，是一种比较常用的防火材料，长期以来都为人们所使用，并取得了较为理想的防火效果。一般来说，防火涂料会被覆盖于建材的表面，以抑制相关材料的燃烧可能性，或是提高相关材料的耐火极限，从而有效的减少火灾的发生。早期的防火涂料使用主要以溶剂型的材料为主要原料;经过几十年的发展，人们已研究出膨胀型过氯乙烯，后来又研究出了膨胀型丙烯酸乳胶等防火涂料;20世纪80年代，四川消防科学研究所研究成功了LG钢结构防火涂料，并与北京建材生产企业合作研究出了LB钢结构膨胀型防火涂料。进入21世纪，防火涂料的研究与应用取得了令人瞩目的成就，不管是产量还是类型都获得了扩充，国内生产企业达到了上百家。随着我国经济的飞速发展，对于防火涂料的需求还将不断增长。在各类建筑材料防火涂料中，按照其使用性能不同，可分为钢结构防火涂料、饰面型防火涂料、电缆防火涂料、预应力混凝土楼板防火涂料等，以下将对建筑工程中几类防火涂料性能和应用进行探讨。
2防火涂料的性能及应用
2.1钢结构防火涂料
钢结构防火涂料定义为施涂于建筑物及构筑物的钢结构表面，能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料。它可按涂层厚度分为厚型钢结构防火涂料和薄型钢结构防火涂料。
2.1.1厚型钢结构防火涂料
(1)性能。厚型钢结构防火涂料，指的是厚度在8～50mm，耐火极限在0.5～3h的一种防火涂料［1］。具有不膨胀、低燃性、弱导热性，以及较强的吸热性等特点，能够有效地减缓火灾中钢结构的升温，抑制火灾的发生。一般来说，其制作过程会用到合适的粘结剂，及无机轻质材料，增强型材料等。由于从基料到各类添加剂都属于无机物，因此与其他防火涂料相比，不仅有着水溶性防火涂料的诸多优点，同时生产成本也得到了有效的降低。(2)应用。这种防火涂料的使用，多是用在耐火极限超过2h的钢结构中，例如高层居民住宅楼的柱、工业或民用楼层中用于支承多层的柱等建筑工程。如果按照应用环境的不同来区分，包括了室内、室外两种。对于石化产业或是处于裸露情形的钢结构等的防火，都必须使用室外型的厚型防火涂料;对于某些生产厂房中的一般性钢结构，室内型的材料就足够使用了。
2.1.2薄型钢结构防火涂料
(1)性能。薄型钢结构防火涂料，其厚度为3～7mm。其受火过程中会出现膨胀发泡，从而生成耐火层以缓解材料温度的升高，阻止火势的蔓延。该涂料多数情况下是基于相应的乳胶聚合物生产而来，再加上某些阻燃剂等构成。其中，使用到的乳胶聚合物需要具有一定的吸附能力、耐久以及耐水特性。这类基于水性乳液生产而来的产品，所用到的阻燃剂、其他填料都是分散于水中的，有时还会添加分散剂加强分散效果［2］。(2)生产。该种防火涂料的生产主要包括以下三个步骤:①将使用到的阻燃剂置于水中，并加工成特定标准的浆料;②使用基料(比如，乳液)实施配漆处理;③在浆料中添加上其他辅助材料、增强材料等，并进行搅拌处理。(3)应用。该种涂料可分为两层:底层(起到隔热效果)，面层(起到装饰效果)。利用喷涂作业方式，比厚涂型防火涂料的装饰效果更加理想，多应用于耐火要求低于2h的建筑工程中。此外，还有一种超薄膨胀型防火涂料，其产品颗粒更加精细、涂层更薄，作业过程更加方便，所需成本也更低，而且在满足人们防火需求的同时，还具有较高的装饰性能;能够大量应用于生产车间、大型体育场、机场候机楼等对装饰要求比较高的建筑工程的防火，也可以用于船舶、电厂、通信机房等对防火要求比较高的建筑内的塑料纤维、线缆等易燃材料的防火，是当前有关部门全力推广的产品。
2.2饰面型防火涂料
饰面型防火涂料，不但具有很强的防火功能，还具有一定的装饰功能，将其覆盖于建筑材料上，平常可以起到较好的装饰效果;在发生火灾事故时，则能够有效地防止火灾蔓延，从而提高建筑材料的保护作用。这类防火涂料，多是用硅酸盐水玻璃粘合而成。经过几十年的发展，陆续出现了氯乙烯、氯化橡胶等防火涂料，但受制于有限的防火效果，并未获得大量的推广。直到有机膨胀型防火涂料的出现，其防火性能和应用效果比较理想，因此，每年销量逐渐增加，并应用于建筑行业的各个方面。随着材料科技的发展，具有透明性特点的防火涂料成为业内新宠，技术上逐渐成熟，被大量的应用在酒店、影院、高校等各类建筑工程中，既起到了美化作用，又有着极好的防火效果。随着相关技术、工艺的进一步创新发展，透明型防火涂料的技术渐趋完善，防火性能更好，而且透明效果更加理想，生产成本不断降低。
2.3电缆防火涂料
随着信息技术的发展与应用，在建筑工程中对电缆的使用不断增加，为减小火灾发生可能性，降低火灾造成危害，就需要提高其耐火极限。国内对于电缆防火涂料的研究，最初是基于饰面型防火涂料并结合特定需要发展而来的，一般都具有较强的理化特性及耐火特性。因其涂料较薄，火灾时能快速形成均匀细密的隔热层。与未经处理的电缆相比，防火作用明显，进而实现了电缆防护、火焰抑制的目标。该种防火涂料作为一种保护电缆的有效产品使用并推广。经过近些年的快速发展，其产品也逐渐变得更加规范，对于降低火灾损伤、保障人民生命财产安全的保护作用更加明显［3］。
2.4预应力混凝土楼板防火涂料
目前，在各类建筑工程中，多数情况下都是采用钢筋混凝土的建筑形式，而这就大量用到了预应力混凝土。预应力混凝土具有非常强的抗裂性能，且刚度非常强、稳定效果佳、成本较低。但其使用过程中也有着一个很大的不足之处，那就是耐火性能不理想。一旦发生火灾，很容易造成坍塌，进一步加大了火灾危害，也对人员生命财产安全造成了更大的威胁，是建筑工程防火安全的一大隐患。考虑到这一问题，人们提出了多种防护措施。为了增强楼板的耐火性能，人们首先想到的是提高建筑保护层的厚度，但实际效果不是那么理想，反而还会进一步增大楼板的重量，同时浪费更多的空间。通过参考钢结构防火涂料的应用原理，人们开始研究和应用预应力混凝土楼板防火涂料，且被大量的应用到预应力楼板的保护过程中，其作用过程是:将其喷涂于楼板的配筋上，发生火灾时，就能起到阻隔火焰的作用，同时还能延缓热量向混凝土及其内部钢材的传送速率，进而增强楼板的耐火效能，起到了较好的防火效果［4］。近年来，在各类建筑工程中的铁路、公路等混凝土构件的表面，都大量的应用这类防火涂料，其有着广阔的发展前景。
3防火涂料存在问题及发展方向
近年来，各类材料科学的研究不断深入，防火涂料也随之获得较快的发展，但也发现了某些问题与不足。(1)基于水玻璃生成的无机防火涂料有着一定的耐水性问题，而有机涂料的生产成本又比较高，并且还会产生毒副作用，对于生态环境的危害极大。随着经济社会的飞速发展，人们越来越关注到对生态环境的保护，开始提出研发“绿色防火涂料”，可以说，绿色防火涂料的发展已是广大研究人员的重点探索方向，且已取得一定的成果。(2)根据分散介质来看，防火涂料有水溶性、溶剂型两种类型，且各有其优缺点。从附着角度来看，溶剂型的作用要超过水溶性，但溶剂型材料往往包含许多具有挥发特点的有机物质，容易导致空气的污染，危害到人们的生命健康，近年来对其的使用正受到越来越多的限制。而水性材料，具有气味较低、不易燃、无毒害、无污染等特征，且耐火效能也更加的理想。所以说，研究对环境更加友好，具有较强安全性的水性涂料，尽可能的杜绝或减少因生产、使用过程造成的污染，将成为未来相关领域的重要探索方向［5］。但其也有着一定的不足之处，比如冬季寒冷时使用不便、对湿比较敏感等。因此，研究人员应从以上几个方面入手，尽全力解决水性防火涂料的不足，以提高其应用性能。(3)不仅仅是绿色环保方面的需求，未来对于多功能性防火涂料的使用也是一个重要趋势。比如，改性的脲醛树脂防火涂料的使用，不但起到了一定的防火作用，还能够有效地解决装修过程中产生的甲醛，而且这种材料的制作成本并不高，污染性较小，防火性能理想，因此具有很好的应用前景。(4)随着相关科技、工艺的进步，已逐渐研发出许多具有特定功用的涂料，其所具有的特定功能使得各种材料和设施的功能得到全面发挥，成为涂料领域不可或缺的新类型［6］。与之相似，功能性的防火涂料也是当前经济社会发展的需要。随着人们各方面需求的提高，将进一步激发研究人员研发出更多功能、更多创新的防火涂料，并对已使用的防火涂料进行完善，以提高其应用性能。随着科技的飞速发展，相信会有更加理想的功能性防火涂料出现。(5)在防火涂料的研究与开发过程中，我们不仅要关注其防火性能、理化性能以及应用性能的研究，还要不断改进其生产工艺以及生产技术水平，在生产方面入手，进一步提高产品质量，并做到生产过程的安全可靠。对于各类型防火涂料的应用性能也要进行深入的研究，比如防火涂料对于建筑材料的粘结性能、对于防锈漆的选用及其配套性、涂层的可用寿命等，尤其是对于当前应用较为广泛的膨胀型防火涂料的使用，要不断提高其使用寿命。
4结束语
防火，是关系到人民群众生命财产安全的重大问题，怎样才能避免火灾的发生或是减少火灾发生时造成的损失，防火涂料的使用是非常关键的一个方面。随着我国经济的飞速发展，建筑业迎来了发展的高潮，在诸多建筑工程中，都会用到钢结构框架等各种建筑材料，其中大部分材料的耐火极限极短很容易在火灾发生时失去其原有建筑性能，扩大火灾危害，这就造成了一定的安全隐患。而防火涂料的应用能够起到较好的保护效果，是减轻火灾危害的重要措施。针对目前防火涂料的品类还不够全面，保护性能还存在较大不足，污染性能没有得到有效控制，以及使用中存在某些性能上的不稳定的问题，研究人员应继续开拓创新，通过不懈努力研究出更多高性能、绿色环保的防火涂料，为我国经济社会的发展保驾护航。
参考文献:
［1］李洪亮，张羽生，石龙华，等．建筑金属结构中防火涂料的合理应用探讨［J］．科技创新与应用，2016(11):258．
［2］曹宽，张宏涛，王俊鹏．超薄型防火涂料试验研究［J］．消防界(电子版)，2016(9):5-10;56．
［3］朱波．浅析防火涂料在钢结构建筑防火性能中的应用［J］．城市建筑，2015(6):216．
［4］刘小军．关于有效提高钢结构防火涂料工程质量的探讨［J］．科研，2016(12):303-304．
［5］陈英敏，李玉峰．关于饰面型防火涂料在阻燃技术中的应用研究［J］．地球，2016(11):67．
［6］刘宵亚．钢结构工业厂房的防火涂料在设计与施工中应注意的问题［J］．企业科技与发展，2017(5):147-150.
作者:李品冠 邵震 单位:北京市消防总队