火在人類(lèi)文明的發(fā)展史中扮演了及其重要的角色。但是，火是一把雙刃劍，它在造福人類(lèi)的同時(shí)，也給人類(lèi)帶來(lái)了巨大的災(zāi)難�；馂�(zāi)的直接損失約為地震的五倍，僅次于干旱和洪澇，而且發(fā)生的頻率居于各災(zāi)種之首。許多火災(zāi)的發(fā)生，除了與消防設(shè)施及消防管理存在問(wèn)題有關(guān)外，防火材料的優(yōu)劣也起了致命作用。1994年12月8日，新疆克拉瑪依的一場(chǎng)大火，遇難325人，受傷130人；同年11月29日，遼寧阜新的歌舞廳大火造成了200多人喪生，這些火災(zāi)的造成與損失的導(dǎo)致，在很大程度上與建筑材料的防火性差有很大關(guān)系。由此可見(jiàn)，在建筑中采用防火材料、在發(fā)生火災(zāi)時(shí)阻止火勢(shì)蔓延、延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)耐火極限從而為滅火贏得寶貴時(shí)間具有重大意義。

    一、防火混凝土

    （一）混凝土在燃燒時(shí)的行為

    混凝土本身是不燃的，但是在高溫作用下，混凝土的強(qiáng)度隨溫度上升而急劇下降，超過(guò)一定溫度時(shí)強(qiáng)度完全喪失，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的垮塌。研究表明，當(dāng)溫度為600℃時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度僅為室溫時(shí)的45%左右，溫度超過(guò)1000℃時(shí)，抗壓強(qiáng)度完全喪失；當(dāng)溫度在50~600℃范圍內(nèi)時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度呈直線下降趨勢(shì)，到600℃時(shí)抗拉強(qiáng)度完全喪失。

    （二）混凝土的防火措施

    為提高混凝土的防火性能，可以采取混凝土結(jié)構(gòu)自防火和輔助防火兩類(lèi)措施�；炷�土結(jié)構(gòu)自防火即采用耐火混凝土，提高其最高使用溫度從而達(dá)到延長(zhǎng)耐火極限、降低火災(zāi)損失的目的；混凝土結(jié)構(gòu)輔助防火措施包括在構(gòu)件表面加設(shè)砂漿保護(hù)層、加強(qiáng)裂縫封堵以防止發(fā)生穿透性裂縫以及噴涂混凝土結(jié)構(gòu)防火涂料等�；炷�土結(jié)構(gòu)防火涂料的防火機(jī)理與鋼結(jié)構(gòu)防火涂料類(lèi)似。我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)防火涂料研究始于20世紀(jì)80年代。混凝土防火涂料可分為膨脹型和非膨脹型兩大類(lèi)。涂層較厚、裝飾性差是制約其使用的主要原因，要由絕熱材料、黏合劑和防火添加劑等成分組成,它屬于雙組分涂料,給生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工帶來(lái)不便,存在耐火時(shí)間短,涂層厚,不能用于戶(hù)外和污染環(huán)境問(wèn)題,有相當(dāng)部分涂料普遍滿(mǎn)足不了2006年公安部頒布的A98-2005《混凝土結(jié)構(gòu)防火涂料》的要求。膨脹型防火涂料由有機(jī)材料組成,這些成分在高溫下會(huì)產(chǎn)生有害氣體,而且對(duì)濕度敏感,性能衰減較快,其耐火極限也比較低,在生產(chǎn)、施工過(guò)程中對(duì)人身健康有極大危害；針對(duì)現(xiàn)有的混凝土結(jié)構(gòu)防火涂料存在的問(wèn)題。核工業(yè)北京地質(zhì)研究院的李振濤和中國(guó)建筑科學(xué)研究院的馬道貞研制開(kāi)發(fā)了具有耐火極限高、粘結(jié)強(qiáng)度高、耐潮濕、耐凍融良好、燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體、屬于無(wú)機(jī)單組分環(huán)保的新型混凝土結(jié)構(gòu)防火涂料。廣泛適用于公路、鐵路、城市地鐵、隧道等混凝土結(jié)構(gòu)表面的防火保護(hù)。它們以海泡石棉為涂料的主體,主要起增強(qiáng)涂層強(qiáng)度和骨架等作用,防止涂料干燥后和高溫下龜裂、脫落情況出現(xiàn)。然后用B礦物經(jīng)改進(jìn)后作為涂料的防火黏合劑,該防火黏合劑以水為分散介質(zhì),可在常溫常壓下進(jìn)行水化和凝固,并且可在潮濕基面使用,對(duì)涂料的施工極為方便。該防火黏合劑粘結(jié)強(qiáng)度高,屬于無(wú)機(jī)膠凝材料,它與混凝土具有良好的附著力,凝固后具有很好的耐水性和耐候性,且不像水泥等有過(guò)期失效現(xiàn)象。

    （三）耐火混凝土

    耐火混凝土是一種能夠長(zhǎng)期承受高溫作用（200℃以上）且在高溫下能夠保持所需要的物理力學(xué)性能（如較高的熱穩(wěn)定性、較小的收縮等）的特種混凝土。該混凝土是由耐火骨料與適量的耐火膠結(jié)料（有時(shí)還有礦物摻合料或有機(jī)摻合料）和水按一定比例配制而成的。常用的耐火骨料有碎粘土磚、碎高鋁磚、碎鎂磚及鎂砂等；常用的耐火膠結(jié)料有陶瓷泥漿膠結(jié)料及復(fù)合硅酸鈉膠結(jié)料等。根據(jù)膠結(jié)料的不同可將耐火混凝土分為硅酸鹽耐火混凝土（800℃（最高使用溫度，下同）、鋁酸鹽耐火混凝土（1600℃）、磷酸鹽耐火混凝土（1600℃）、硫酸鹽耐火混凝土及礬土耐火混凝土（1700℃）等。

    二、防火鋼結(jié)構(gòu)

    （一）防火涂料

    防火涂料是一類(lèi)特制的防火保護(hù)涂料，由氯化橡膠、石蠟和多種防火添加劑組成的溶劑型涂料，具有耐火性好的優(yōu)點(diǎn)。防火涂料施涂于普通電線表面后，遇火能膨脹產(chǎn)生200毫米厚的泡沫，炭化成保護(hù)層，隔絕火源，因此，適用于發(fā)電廠、變電所等級(jí)較高的建筑物室內(nèi)外電纜線的防火保護(hù)。

    （二）防火涂料的防火機(jī)理

    根據(jù)防火機(jī)理的不同可將防火涂料分為非膨脹型防火涂料和膨脹型防火涂料兩大類(lèi)。前者的防火機(jī)理為：涂覆在基材表面的防火涂料導(dǎo)熱系數(shù)較小，降低了熱量向被保護(hù)基材的傳遞速度。此外，涂料中的一些組份遇火時(shí)相互反應(yīng)生成不燃?xì)怏w的過(guò)程是吸熱反應(yīng)，消耗大量的熱，有利于降低體系的溫度；后者的防火機(jī)理為：涂覆在基材表面的防火涂料遇火時(shí)膨脹炭化發(fā)泡，形成是原來(lái)涂層厚度幾十倍的不易燃的海綿狀炭化層。

    （三）鋼材在燃燒時(shí)的行為

    鋼材本身也是不燃的，但是其強(qiáng)度隨溫度上升而急劇下降且導(dǎo)熱系數(shù)較大，因此鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能很差。以普通低碳鋼為例，抗拉強(qiáng)度500℃時(shí)降低約50%，600℃時(shí)降低約70%。目前一般認(rèn)為鋼構(gòu)件的強(qiáng)度損失臨界溫度為540℃。

    涂覆防火涂料是最簡(jiǎn)單且最有效的提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的措施。GB14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》根據(jù)涂層厚度將鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分為厚型（7~45mm）、薄型（3~7mm）和超薄型（≤3mm）三類(lèi)。厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料屬于非膨脹型防火涂料，遇火時(shí)涂層不膨脹，依靠其不燃性、低導(dǎo)熱性或吸熱性來(lái)延緩溫升、保護(hù)鋼構(gòu)件，因此又被稱(chēng)為隔熱型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。涂層較厚、裝飾性差是制約其使用的主要原因。薄型和超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料屬于膨脹型防火涂料。超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料與厚型和薄型相比，具有粒度細(xì)、涂層薄、施工方便及裝飾性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前備受青睞的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

    （四）超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究進(jìn)展

    超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料大部分是溶劑型的，基料以聚丙烯酸酯樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂及酚醛樹(shù)脂等為主。近年來(lái)無(wú)毒環(huán)保的水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料逐漸增多，基料主要為氯偏乳液、氟碳乳液等。張愛(ài)黎等以丙烯酸樹(shù)脂為基料、可膨脹石墨和納米Mg(OH)2為復(fù)合阻燃劑制備了超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。