《阻燃材料与技术》课件 第9讲 防火涂料

《阻燃材料与技术》第9章

防火涂料第九讲防火涂料本节学习目标：教学要求：认识和掌握防火涂料的类型、基本作用、组成与设计；掌握钢结构防火涂料、混凝土结构防火涂料、电缆防火涂料和饰面型防火涂料的分类、特点、技术要求与防火机理；了解防火涂料的未来发展趋势。重点与难点：防火涂料的组成与设计、防火机理及涂料耐火性能测试方法。9.5饰面型防火涂料9.1防火涂料概述9.2钢结构防火涂料目录：9.3混凝土结构防火涂料9.4电缆防火涂料第9章防火涂料

涂料科学是建立在高分子科学、有机化学、无机化学、胶体化学、表面化学和表面物理、流变学、力学、光学和颜色学等学科基础上的新学科。

涂层材料是与国民经济和国防工业各部门配套的重要工程材料多学科领域功能性防火涂料广泛性功能需求国防尖端产品和高科技发展特种需求钢结构防火涂料混凝土结构防火涂料电缆防火涂料饰面型防火涂料防火需求9.1防火涂料概述9.1.1防火涂料类型防火涂料又称阻燃涂料，是指涂覆于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性以阻止火灾迅速蔓延，或是涂覆于结构材料表面以用于提高结构耐火极限的一类物质。涂覆防火涂料可显著增强建筑结构的耐火性能第9章防火涂料报京乡报京大寨大火河南安阳钢结构厂房火灾勃朗峰隧道大火山西临县电缆井火灾按所用基材分类有机防火涂料无机防火涂料有机无机复合型防火涂料以天然的或合成的高分子树脂、高分子乳液为基料的防火涂料以无机粘结剂为基料的防火涂料由有机树脂或有机乳液和无机系粘接剂复合而成的防火涂料第9章防火涂料SiO29.1.1防火涂料类型按所用的分散体系分类溶剂型防火涂料水溶型防火涂料用汽油、烃类、酯类、酮类、芳香类等有机溶剂作为分散体和稀释剂，以溶剂型有机树脂作为基料的防火涂料用水作为分散体和稀释剂，用水溶性树脂、乳液聚合物作为基料的防火涂料第9章防火涂料9.1.1防火涂料类型按防火形式分类第9章防火涂料非膨胀型防火涂料又称隔热涂料，遇火时涂层体积基本不发生变化，而是形成可隔绝可燃物和氧气的釉状保护层，以有效延缓或终止燃烧反应。这类涂料所生成的釉状保护层热导率往往较大，隔热效果差，一般需要较厚的涂层才能取得较好的防火效果。图9-1非膨胀型防火涂料的组成和特点9.1.1防火涂料类型按防火形式分类第9章防火涂料膨胀型防火涂料遇火时膨胀发泡形成泡沫层，以有效隔绝氧气和热量传递，从而有效延滞热量传向被保护基材的速率。涂层膨胀发泡产生泡沫层的过程因体积扩大而呈吸热反应，也消耗大量的热量，有利于降低体系的温度，故其防火隔热效果显著。现有的饰面型防火涂料、电缆防火涂料及超薄型钢结构防火涂料一般都采用“膨胀”阻燃技术。图9-2膨胀型防火涂料的组成和特点9.1.1防火涂料类型电缆防火涂料（GB28374-2012）混凝土结构防火涂料（GB28375-2012）透明防火涂料钢结构防火涂料（GB14907-2018）饰面型防火涂料（GB12441-2018）第9章防火涂料隧道防火涂料防火堤防火涂料按使用范围分类9.1.1防火涂料类型第9章防火涂料9.1.2防火涂料的基本作用要阻止燃烧的蔓延扩大，必须隔绝对被保护物体的任何形式的热量传导。如形成膨胀隔热层，利用高导热和高反射性能的涂层排出热能，利用吸热的化学反应抵消外部热源等。（a）非膨胀型防火涂料（b）膨胀型防火涂料防火涂料本身具有难燃或不燃性，使被保护的可燃基材不直接与空气接触而延迟基材着火燃烧；防火涂料遇火受热可分解出不燃的惰性气体，稀释被保护基材受热分解释放出的易燃气体和空气中的氧气，从而抑制燃烧；防火涂料遇热能生成减缓及终止燃烧连锁反应的自由基，有效防止火焰的扩散蔓延；防火涂料遇热膨胀，形成隔热、隔氧的膨胀炭层，阻止基材着火燃烧。第9章防火涂料9.1.3防火涂料的组成与配方设计防火涂料一般都是由基料、分散介质、防火助剂、颜料、助剂（如增塑剂、稳定剂、防水剂、防潮剂等）等组成。基料分散介质防火助剂颜填料助剂防火涂料聚磷酸铵助剂富勒烯十溴二苯乙烷基料基料是组成涂料的基础，是主要成膜物质，对涂料的性能起到决定性的作用，体现在两方面：粘结作用第9章防火涂料成炭作用基料用途（阻燃涂料类型）聚丙烯酸酯乳液水性超薄膨胀型钢结构丙烯酸改性水性聚氨酯改性阻燃水性聚氨酯环氧树脂改性水性聚氨酯环氧树脂改性水性聚氨酯有机硅改性丙烯酸乳液膨胀型钢结构硅丙乳液超薄膨胀型木结构、膨胀型饰面聚氨酯树脂膨胀型聚氨酯氯化橡胶微胶囊化基料的选择理化性能考虑与涂料中其他组分的配合方面考虑涂料的耐候性、耐老化性角度来考虑应用的角度出发9.1.3防火涂料的组成与配方设计成炭催化剂：凡是受热能分解产生具有脱水作用的酸的化合物，均可作为阻燃涂料的脱水成炭催化剂。

主要功能是促进和改进基体聚合物的热分解进程,促进形成不易燃的三维炭层结构，减少热分解产生的可燃性焦油、醛、酮的量，促进产生难燃性气体。成炭剂：当涂层遇到火焰或高温作用时，在脱水成炭催化剂的作用下，炭化剂脱水炭化形成炭层。炭化剂主要包括：碳水化合物，如淀粉、葡萄糖；多元醇化合物，如三梨醇、季戊四醇（PER）、二季戊四醇（DPE）；树脂性物质，如尿素树脂、氯醚树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等。第9章防火涂料基料发泡剂：在涂层受热时能分解出不燃性气体（水蒸气、氨气、二氧化碳等）使涂层膨胀发泡的物质，包括双氰胺、三聚氰胺、氯化联苯、氯化石蜡、氨基树脂等。9.1.3防火涂料的组成与配方设计填料

对膨胀型阻燃涂料来说，含无机填料比例虽然较小，但是在阻燃涂料的配方中起着重要作用。第9章防火涂料填料阻燃性能物理性能炭质层强度耐火极限其他纳米填料TiO2提高延长炭质层与基体结合好耐水极限、粘结强度、抗菌性能增强SiO2提高延长可膨胀石墨提高延长影响微观结构热降解、耐候性、抗老化增强多壁碳纳米管提高延长膨胀倍率降低，降低背温升高速率抗裂性能增强9.1.3防火涂料的组成与配方设计助剂是防火涂料生产必不可少的材料，它在涂料配方中用量很小，一般只有千分之几或更少，但它的加入可以改进生产工艺，保持储存稳定，改善施工条件，提高产品质量，还能赋予涂料某些特殊功能。助剂防沉剂增塑剂流平剂消泡剂防结皮剂防止涂层发生沉淀现象膨润土、金属皂、聚乙烯钠、超细二氧化硅、超细碳酸钙减轻涂层脆裂和断裂破坏磷酸三苯酯、氯化石蜡等使涂层平整光滑有机硅类、丙烯酸类和溶剂型（德国BYK公司产品）消除缩孔、针孔等瑕疵甘油、聚乙二醇、有机硅、磷酸酯、高级脂肪酸甘油酯防止涂层聚合产生凝胶润湿分散剂提高有机和无机化合物之间相容性第9章防火涂料丙烯酸酯共聚物羧酸盐等9.1.3防火涂料的组成与配方设计第9章防火涂料9.1.3防火涂料的组成与配方设计防火涂料的配方设计防火涂料的配方设计主要应考虑以下几个方面：基料类型的选择、防火助剂的选择、溶剂类型的选择、助剂的选择与匹配、颜料和填料的选择、各组成之间的比例的确定、生产工艺条件和施工工艺的确定等。基本原则质量分数的设计原则组分之间的配合原则图9-4二氧化硅改性水性膨胀型防火涂料的阻燃机理典型水性防火涂料的生产工艺路线图（1）混合：按照配方将助剂、阻燃剂、颜填料依次加入搅拌罐，采用高速搅拌机以800~1000r/min转速持续搅拌20分钟，然后使用研磨机研磨2小时。（2）分散：在制得的浆料中加入可膨胀石墨，然后将其放入高速分散机，以800~1000r/min转速充分搅拌。（3）调和：将分散机转速调整至200~400r/min，依次加入下列物料：乳液、消泡剂、氨水、增稠剂。第9章防火涂料9.1.3防火涂料的组成与配方设计防火涂料的配方设计第9章防火涂料9.1.3防火涂料的组成与配方设计钢结构防火涂料防火机理图氨基类膨胀型透明防火涂料多孔炭层形成过程示意图膨胀炭层形成过程示意图第9章防火涂料9.1.3防火涂料的组成与配方设计第9章防火涂料9.1.3防火涂料的组成与配方设计规范不够细（现在行业防火设计规范没有根据GB14977-2018进行更新），不太合理（高耐火等级构件支撑等采用厚型）实际应用环境：例如：存在严重的化学侵蚀等，存在震动，变形量大，热冲击，机械冲击膨胀型材料本身耐水性、耐候性比较差；非膨胀型主要是因骨料级配和硬度不合理引起的开裂偷梁换柱；偷换概念基面清洁不到位未按产品施工工艺施工（混合配比、分层施工等）未按设计规范加网设计应用问题材料质量问题施工问题防火涂料预算需合理！存在问题第9章防火涂料9.1.4防火涂料发展趋势02.防止空气中氧化物与防火涂料接触01.防止酸碱与防火涂料直接接触接触03.提高体系的耐水性04.防紫外线直射，尤其环氧防火05.满足特定要求，例如TVOC，耐污等06.装饰性能提升方法第9章防火涂料9.1.4防火涂料发展趋势发展方向采用高效、多效、低水溶性的膨胀体系，进一步提高涂层的耐热性能，如采用聚合度较高的聚磷酸铵、微胶囊包敷聚磷酸铵、三源一体膨胀阻燃剂等。通过多种阻燃剂协同作用，利用协同效应提高涂层的阻燃效果，如卤-磷协同体系、硼-磷协同体系等。通过树脂的筛选、拼混和改性来提高涂料的综合性能，如利用丙烯酸改性水性聚氨酯涂料。为防止酸碱、空气中的氧化物等与防火涂料直接接触，提高涂层的耐水、耐盐、紫外辐射等特定要求，需研发多功能防火涂料，如防腐防火一体化防火涂料、超薄型钢结构防火涂料、水性膨胀型防火涂料和有机无机复合型防火涂料等。将计算机模拟技术和在线监测技术（如近红外在线监测）引入阻燃涂料的生产工艺中，降低生产过程中残留物排放量，降低生产成本。第9章防火涂料9.1.4防火涂料发展趋势第9章防火涂料9.1.4防火涂料发展趋势目前，随着人们对环境保护、节约能源的意识的提高，阻燃涂料也正向着无毒、无污染、节能、高效的方向发展，同时进一步提高阻燃涂料的耐候性和涂饰性。生态膨胀型饰面防火涂料性能表征与防火机理研究炭化层的微观结构；热释放速率、烟及毒性参数核壳结构乳液聚合的科学问题燃烧时低烟释放、高阻燃、高热稳定性耐水性佳、附着力强高耐湿热性、低烟无毒零VOC对人体无害亲环境高性能聚合物基膨胀型防火涂层材料发展方向第9章防火涂料9.1.4防火涂料发展趋势9.2钢结构防火涂料钢结构具有环保、质量轻、抗震性能优异、施工方便等优点，但在高温下易发生结构变形和力学性能劣化。第9章防火涂料图9-5普通结构钢在不同温度下的应力-应变曲线当达到临界温度540℃时，钢结构力学性能迅速下降并低于建筑结构所要求的屈服强度和承载应力，将失去支撑能力，造成建筑物坍塌等事故。当温度超过500℃时，钢材即使在较低应力下也可能发生较大的形变。第9章防火涂料01钢构材质强度Q235钢03钢构承受的荷载比05其他金属基材例如：铝合金等02钢构几何形状可承受荷载的能力04截面系数现有测试基于三面或四面受火钢结构构件耐火性能影响因素结构构件应该具有的耐火时间按《建筑防火设计规范》GB50016-2014(2018)。表3.2.1不同耐火等级厂房和仓库建筑构件的燃烧性能和耐火极限（h）,见右表。表5.1.2不同耐火等级建筑相应构件的燃烧性能和耐火极限（h）。第9章防火涂料钢结构防火设计第9章防火涂料公消〔2018〕57号《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求（试行）》耐火性能要求提高了1h第2.1条规定承重柱（包括斜撑）、转换梁等耐火极限不应低于4.00h。GB50160-2008(2018)《石油化工企业设计防火规范》5.6.2条规定：5.6.1条中所述的承重钢结构的部位应覆盖耐火层，覆盖耐火层的钢构件，其耐火极限不应低于2h。GB50284-2008《飞机库设计防火规范》建筑构件其耐火极限有相应规定，如支撑多层的柱：3.0h；支撑单层的柱：2.5h。……第9章防火涂料

传统钢结构防火设计及防火要求的确定GB51249钢结构防火设计及防火要求的确定钢结构耐火要求以型式检验报告来确认好处：有消防产品规范支撑；

操作简单

不足（存在的问题）：钢结构的防火保护可能存在防护不足或过保护支撑等构件施工应用问题较多钢结构耐火要求以耐火验算来确认（等效热传导系数或等效热阻）好处：考虑了荷载比，截面系数和端约束的影响，构件耐火能力更可靠。不足（存在的执行困难）：要进行防火涂料厚度计算；能否根据计算厚度验收尚存在疑问。在施工中操作复杂；尤其在验收时需要按批次测试等效热传导系数有难度。

钢结构防火涂料是施涂于构（筑）物钢结构表面，能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料。钢结构防火涂料在满足防火要求的同时，又能满足人们对装饰性的要求，特别适用于重点工程和表面积较小的钢桁、钢网、钢条等非承重钢结构。第9章防火涂料9.2.1钢结构防火涂料分类与特点GB14907发展历程GB14907-1994《钢结构防火涂料通用技术条件

》薄型:使用厚度在7mm左右厚型:使用厚度在12mm以上理化要求与GB14907-2002基本相同，需要测试抗震，抗弯等

1994年GB14907-2002钢结构防火涂料增加了“超薄型防火涂料”区分室内、室外基材（I36或I40）和基材长度以及加载计算方法对不同类型涂料规定一个厚度，达到最低耐火时间即可进入市场销售2002年GB51249-2017建筑钢结构防火技术规范进行构件耐火验算，确定防火涂料所需厚度以型式检验报告温升曲线，或通过I36小钢梁进行检测确定2017年GB14907-2018钢结构防火涂料增加特殊场合的要求取消了涂层厚度规定耐火极限的判定通过挠度值和试件温度升高值共同判定耐火试验试件基材由I40b改为I36b和HN400x200热轧H型钢2018年第9章防火涂料钢结构防火涂料9.2.1钢结构防火涂料分类与特点钢结构防火涂料种类出现时间，主要有三个类别的产品出现。1940S

1970S2000S2010S第一代产品：非膨胀型防火涂料（厚型）

Sikacrete-50160/213CNSikacrete-215CN第二代产品：溶剂型膨胀型防火涂料；SikaUnitherm38091ext第二代产品：水性膨胀型防火涂料；SikaUnithermSteelW-120海洋化工研究院SikaPyroplastWoodTSikaUnitherm-168Cable第三代产品：无溶剂环氧防火涂料；SikaUnithermPlatinum-120海洋化工研究院第9章防火涂料9.2.1钢结构防火涂料分类与特点钢结构防火涂料9.2.1钢结构防火涂料分类与特点按火灾防护对象分类第9章防火涂料按火灾防护对象分类不同，钢结构防火涂料可分为普通钢结构防火涂料和特种钢结构防火涂料。用于普通工业与民用建（构）筑物钢结构表面的防火涂料用于特殊建（构）筑物钢结构表面的防火涂料9.2.1钢结构防火涂料分类与特点按使用场所分类第9章防火涂料按使用场所不同，钢结构防火涂料可分为室内钢结构防火涂料和室外钢结构防火涂料。室内钢结构防火涂料室外钢结构防火涂料9.2.1钢结构防火涂料分类与特点按分散介质分类第9章防火涂料按分散介质不同，钢结构防火涂料可分为水基性钢结构防火涂料和溶剂性钢结构防火涂料。以水作为分散介质，分散于水中的分散相（其他组成物质）多为无毒无害的无机物，水基性防火涂料生产和使用过程中不产生可挥发性有机物，对环境基本没有危害无害，符合国家的环保要求。水基性钢结构防火涂料溶剂性钢结构防火涂料是以有机溶剂作为分散介质，对人体和周围物质有一定的腐蚀或危害，同时在生产和使用过程中也会产生大量的可挥发性有机物，会对环境造成一定的危害，距环保要求存在一定差距。室外钢结构防火涂料9.2.1钢结构防火涂料分类与特点按防火机理分类第9章防火涂料按防火机理不同，钢结构防火涂料可分为膨胀型钢结构防火涂料和非膨胀型钢结构防火涂料。非膨胀型钢结构防火涂料膨胀型钢结构防火涂料适用于室内遮蔽钢结构、设计耐火极限大于1.5h的钢构件及全钢结构建筑、设计耐火极限大于2.0h的构件、海洋工程及石化工程钢结构建筑。9.2.1钢结构防火涂料分类与特点按厚度分类第9章防火涂料按厚度不同，钢结构防火涂料可分为隔热型钢结构防火涂料、薄涂型钢结构防火涂料和超薄型钢结构防火涂料。厚涂型涂层厚度在7-45mm之间，多为蛭石水泥系、矿纤维水泥系、氢氧化镁水泥系和其他无机轻体系等隔热型防火涂料，施工多采用喷涂或批刮工艺，主要用于耐火极限要求在2h以上的钢结构建筑。薄涂型涂层使用厚度在3-7mm的钢结构防火涂料，一般分为底涂（隔热层）和面涂（装饰发泡层）两层。薄涂型的装饰性比厚涂隔热型好，一般使用在耐火极限要求不超过2h的建筑钢结构上。超薄型涂层使用厚度不超过3mm的钢结构防火涂料，具有施工方便、室温自干、耐水耐候、附着力强等特点，一般用于耐火极限在2h以内的建筑钢结构保护。在选用的防火涂料类型上可参考相关设计标准：例如：CECS24：90钢结构防火涂料应用技术规范GB51249-2017建筑钢结构防火技术规范钢结构防火涂料选用原则（以GB51249-2017为例）室内隐蔽构件，宜选用非膨胀型防火涂料设计耐火极限大于1.50h的构件，不宜选用膨胀型防火涂料室外、半室外钢结构采用膨胀型防火涂料时，应选用符合环境对其性能要求的产品非膨胀型防火涂料涂层的厚度不应小于10mm

（另外，GB14907中厚度规定：膨胀型不应小于1.5mm，非膨胀型不应小于15mm）钢结构防火涂料第9章防火涂料9.2.1钢结构防火涂料分类与特点第9章防火涂料9.2.2钢结构防火涂料的防火机理钢结构防火保护原理主要有设置屏障以阻隔火焰或高温、通过吸热材料转移传递给钢材的热量、利用绝缘材料阻隔外界的热量传递等。钢结构防火保护方法有外包法、充水法、屏蔽法和涂覆防火涂料，其中喷涂防火涂料是最为实用和简捷的途径。图9-5膨胀型钢结构防火涂料的防火作用示意图第9章防火涂料9.2.2钢结构防火涂料的防火机理非膨胀型钢结构防火涂料通过以下三种方式对钢结构进行防火保护:防火涂料的涂层本身是不燃的，对钢构件起屏障和防止热辐射作用，避免了火焰和高温直接进攻钢构件；在火焰或高温作用下分解出不燃性气体（如水蒸气、二氧化碳等）降低反应区氧气和可燃气浓度并吸收热量降低体系温度；在火焰或高温作用下形成不燃性的釉状保护层隔绝氧气，使氧气不能与被保护的易燃基材接触，从而避免或降低燃烧反应。非膨胀型防火涂料所生成的釉状保护层导热率往往较大，隔热效果差，需要较厚涂层才能达到防火隔热性能要求。防火涂料产品的性能必须满足GB14907-2018钢结构防火涂料的技术要求防火涂料耐火等级通过测试钢梁的型式检验报告测得。第9章防火涂料钢结构防火涂料9.2.3钢结构防火涂料的性能要求第9章防火涂料耐火性能要求9.2.3钢结构防火涂料的性能要求耐火性能是钢结构防火涂料的重要性能，钢结构防火涂料的耐火性能以涂覆钢构件的涂层厚度和对应的耐火极限来表示。表9-1钢结构防火涂料耐火性能分级代号耐火极限（Fr）h耐火性能分级代号普通钢结构防火涂料特种钢结构防火涂料0.50≤Fr<1.00FP0.50Ft0.501.00≤Fr<1.50FP1.00Ft1.001.50≤Fr<2.00FP1.50Ft1.502.00≤Fr<2.50FP2.00Ft2.002.50≤Fr<3.00FP2.50Ft2.50Fr≥3.00FP3.00Ft3.00FP采用建筑纤维类火灾升温试验条件；Ft采用烃类（HC）火灾升温试验条件第9章防火涂料耐火性能要求9.2.3钢结构防火涂料的性能要求钢结构防火涂料的耐火性能应符合表9-2的规定，其中耐火性能试验结果适用于同种类型且截面系数更小的基材。FP采用建筑纤维类火灾升温试验条件；Ft采用烃类（HC）火灾升温试验条件产品分类耐火性能缺陷类别膨胀型非膨胀型普通钢结构防火涂料Fp0.50Fp1.00Fp1.50Fp2.00Fp0.50Fp1.00Fp1.50Fp2.00Fp2.50Fp3.00A特种钢结构防火涂料Ft0.50Ft1.00Ft1.50Ft2.00Ft0.50Ft1.00Ft1.50Ft2.00Ft2.50Ft3.009-2钢结构防火涂料的耐火性能第9章防火涂料理化性能要求9.2.3钢结构防火涂料的性能要求钢结构防火涂料理化性能按照普通油漆的国家标准进行测试。注1：A为致命缺陷，B为严重缺陷，C为轻缺陷；“-”表示无要求；注2：隔热效率偏差只作为出厂检验项目；注3：pH值只适用于水基性钢结构防火涂料。理化性能项目技术指标缺陷类别膨胀型非膨胀型在容器中的状态经搅拌后呈均匀细腻状态或稠厚流体状态，无结块经搅拌后呈均匀稠厚流体状态，无结块C干燥时间（表干）/h≤12≤24C初期干燥抗裂性不应出现裂纹允许出现1-3条裂纹，其宽度应≤0.5mmC粘结强度/MPa≥0.15≥0.04A抗压强度/MPa-≥0.3C干密度/（kg/m³）-≤500C隔热效率偏差±15%±15%-pH值≥7≥7C耐水性24h试验后，涂层应无起层、发泡、脱落现象，且隔热效率衰减量应≤35%24h试验后，涂层应无起层、发泡、脱落现象，且隔热效率衰减量应≤35%A耐冷热循环性15次试验后，涂层应无开裂、剥落、起泡现象，且隔热效率衰减量应≤35%15次试验后，涂层应无开裂、剥落、起泡现象，且隔热效率衰减量应≤35%B表9-3室内钢结构防火涂料的理化性能指标第9章防火涂料理化性能要求9.2.3钢结构防火涂料的性能要求注1：A为致命缺陷，B为严重缺陷，C为轻缺陷；“-”表示无要求；注2：隔热效率偏差只作为出厂检验项目；注3：pH值只适用于水基性钢结构防火涂料。表9-4室外钢结构防火涂料的理化性能指标理化性能项目技术指标缺陷类别膨胀型非膨胀型在容器中的状态经搅拌后呈均匀细腻状态或稠厚流体状态，无结块经搅拌后呈均匀稠厚流体状态，无结块C干燥时间（表干）/h≤12≤24C初期干燥抗裂性不应出现裂纹允许出现1-3条裂纹，其宽度应≤0.5mmC粘结强度/MPa≥0.15≥0.04A抗压强度/MPa-≥0.5C干密度/（kg/m³）-≤650C隔热效率偏差±15%±15%-pH值≥7≥7C耐曝热性720h试验后，涂层应无起层、脱落、空鼓、开裂现象，且隔热效率衰减量应≤35%720h试验后，涂层应无起层、脱落、空鼓、开裂现象，且隔热效率衰减量应≤35%B耐湿热性504h试验后，涂层应无起层、脱落现象，且隔热效率衰减量应≤35%504h试验后，涂层应无起层、脱落现象，且隔热效率衰减量应≤35%B耐冻融循环性15次试验后，涂层应无开裂、脱落、起泡现象，且隔热效率衰减量应≤35%15次试验后，涂层应无开裂、脱落、起泡现象，且隔热效率衰减量应≤35%B耐酸性360h试验后，涂层应无起层、脱落、开裂现象，且隔热效率衰减量应≤35%360h试验后，涂层应无起层、脱落、开裂现象，且隔热效率衰减量应≤35%B耐碱性360h试验后，涂层应无起层、脱落、开裂现象，且隔热效率衰减量应≤35%360h试验后，涂层应无起层、脱落、开裂现象，且隔热效率衰减量应≤35%B耐盐雾腐蚀性30次试验后，涂层应无起泡，明显的变质、软化现象，且隔热效率衰减量应≤35%30次试验后，涂层应无起泡，明显的变质、软化现象，且隔热效率衰减量应≤35%B耐紫外线辐照性60次试验后，涂层应无起层，开裂、粉化现象，且隔热效率衰减量应≤35%60次试验后，涂层应无起层，开裂、粉化现象，且隔热效率衰减量应≤35%B第9章防火涂料钢结构防火涂料GB51249-2017建筑钢结构防火技术规范基本防火要求之一：构件防火保护设计要根据防火保护材料的热工性能（等效热传导系数法（本规范）、多尺度反演热工参数法），计算其理论上需要使用的防火涂料厚度。这种计算方法可以补充以前钢构防火保护（按GB14907检测方法）设计方法的问题，考虑到了更多的耐火影响因素：实际构件荷载比各不相同，截面形状系数F/V各不相同，标准构件难以代表各种实际构件。实际构件难以试验，且构件在结构中的端部约束在试验中难以模拟。

9.2.4钢结构防火涂料的防火保护设计9.2.4钢结构防火涂料的防火保护设计钢结构防火涂料GB51249-2017建筑钢结构防火技术规范

等效热传导系数法（非膨胀型防火涂料）可根据标准耐火试验得到的钢试件实测升温曲线和试件的保护层厚度按下式计算：等效热阻(膨胀型防火涂料）可根据标准耐火试验得到的钢构件实测升温曲线按下式计算：第9章防火涂料钢构件防火保护设计要根据防火保护材料的热工性能，通过等效热传导系数法、多尺度反演热工参数法等方法，计算其理论上需要使用的防火涂料厚度。满足?否是确定一定的防火层厚度开始确定火灾场景重新确定防火层厚度结束空气升温计算构件升温计算结构受力分析荷载效应组合构件耐火承载力验算承载力法设计步骤临界温度法设计步骤开始确定火灾场景结束按该临界温度重新计算结构内力荷载效应组合无温度内力结构受力分析荷载效应组合计算该情况下的临界温度空气升温计算比较?差别大差别小计算防火层厚度不考虑温度效应时可简化钢结构防火涂料——设计标准规范第9章防火涂料9.2.4钢结构防火涂料的防火保护设计9.3混凝土结构防火涂料混凝土是当今建筑材料中用量最大、应用面最广的材料，混凝土结构现已成为使用最为广泛的建筑结构。第9章防火涂料港珠澳大桥海底隧道中国郭亮隧道挪威洛达尔隧道中国石油化工兴发集团中安联合煤化有限责任公司混凝土虽不会燃烧，但钢筋混凝土的耐热能力很差，在高温下强度会大幅度下降，造成建筑物的损坏和坍塌。第9章防火涂料混凝土高温后强度折减系数混凝土应力应变曲线涂覆混凝土结构防火涂料是最为简便和常用的方式之一9.3.1混凝土结构防火涂料分类与特点防火堤防火涂料涂敷在石油化工储罐区防火堤上的隔热型防火涂料，主要成分是耐高温黏结剂和轻质耐火材料，应用于室外防火堤、隔堤、防护墙和隔墙的防火保护。防火堤防火涂料具有耐高温、耐低温、耐紫外线、耐干燥、耐雨水冲刷、耐有机溶剂浸泡等特点，主要用于石油化工储罐防火堤、隔堤、防护墙和隔墙等建筑结构的防火保护。第9章防火涂料4·21南京扬子石化厂区爆炸事故8·12天津滨海新区爆炸事故4·22靖江仓储点爆炸事故9.3.1混凝土结构防火涂料分类与特点隧道防火涂料专门针对隧道内壁及拱顶在火灾中免受烧损而专门设计的一种特种涂料。隧道防火涂料具有附着力强、耐潮湿、不开裂、不剥落、抗冻、使用寿命长、施工工艺简单、干燥固化快等特点，主要用于公路、铁路、城市交通隧道混凝土结构表面的防护。1999年3月24日11时，位于法国监管地段的勃朗峰隧道，一辆满载面粉和黄油的比利时卡车在隧道中部失火接着殃及前后车辆。烧毁车辆32辆，死亡39人。第9章防火涂料9.3.2混凝土结构防火涂料的防火机理通过阻止或延缓外界的热量向混凝土结构传递，可以有效提升混凝土结构的耐火极限，确保混凝土结构在火灾中的强度。在混凝土结构表面涂覆防火涂料能很好地满足其防火和装饰要求，其中混凝土结构防火涂料在隧道结构中应用示意图见图9-9。第9章防火涂料图9-9混凝土结构防火涂料在隧道结构中应用示意图混凝土结构防火涂料9.3.2混凝土结构防火涂料的防火机理混凝土结构防火涂料通过以下三种方式对混凝土结构进行防火保护：第9章防火涂料混凝土结构防火涂料本身不燃或难燃，且密度轻、导热系数低、耐火性能好，可有效地阻隔火焰和热量，对基材起屏障和防止热辐射作用，降低热量向混凝土及其内部的传递速度，以推迟其温升和强度变弱的时间；防火涂料中的低密度耐高温的无机物或中空微球等材料本身是不燃的，其热导率低，可以延滞热量传向被保护基材的速度，成膜时形成热导率低的耐烧隔热炭层，避免了火焰和高温直接接触被保护的混凝土结构；涂料中部分组分遇火相互反应而生成不燃气体以稀释空气和氧气的浓度，并形成结构致密的不燃性“釉质层”以隔绝空气，反应过程还会消耗了大量的热量，有利于降低体系的温度，从而提高混凝土结构的耐火极限。混凝土结构防火涂料9.3.3混凝土结构防火涂料的性能要求根据GB28375《混凝土结构防火涂料》，混凝土结构防火涂料耐火性能要求如表9-6所示。表9-6中标准升温耐火试验条件按GB/T9978.1中第6章的要求进行，HC升温耐火试验条件按《构件用防火保护材料快速升温耐火试验方法》（GA/T714）中5.1.2的要求进行，石油化工升温耐火试验条件按GA/T714中5.1.3的要求进行，隧道耐火试验RABT升温耐火试验条件按GA/T714中5.1.4的要求进行。第9章防火涂料耐火性能要求表9-5混凝土结构防火涂料耐火性能升温类型耐火性能/h防火堤防火涂料隧道防火涂料标准升温≥2.00≥2.00（标准升温）HC升温≥2.00≥2.00（HC升温）石油化工升温≥2.00-隧道耐火试验RABT升温曲线-升温≥1.50，降温≥1.839.3.3混凝土结构防火涂料的性能要求防火堤防火涂料的理化性能应符合GB28375的技术要求，具体见表9-6。第9章防火涂料理化性能要求表9-6防火堤防火涂料的理化性能要求检验项目技术指标缺陷分类在容器中的状态经搅拌后呈均匀稠厚流体，无结块C干燥时间（表干）/h≤24C黏结强度/MPa≥0.15（冻融前）A≥0.15（冻融后）抗压强度/MPa≥1.50（冻融前）B≥1.50（冻融后）干密度/（kg/m3）≤700C耐水性/h≥720，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色A耐酸性/h≥360，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B耐碱性/h≥360，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B耐曝热性/h≥720，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B耐湿热性/h≥720，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B耐冻融循环试验/次≥15，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B耐盐雾腐蚀性/次≥30，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B注1：A为致命缺陷，B为严重缺陷，C为轻缺陷；注2：型式检验时，可选择一种升温条件进行耐火性能的检验和判定。9.3.3混凝土结构防火涂料的性能要求隧道防火涂料的理化性能应符合GB28375的技术要求，具体表9-7所示。第9章防火涂料理化性能要求表9-7隧道防火涂料的理化性能要求检验项目技术指标缺陷分类在容器中的状态经搅拌后呈均匀稠厚流体，无结块C干燥时间（表干）/h≤24C黏结强度/MPa≥0.15（冻融前）A≥0.15（冻融后）干密度/（kg/m3）≤700C耐水性/h≥720，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色A耐酸性/h≥360，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B耐碱性/h≥360，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B耐湿热性/h≥720，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B耐冻融循环试验/次≥15，试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B9.3.3混凝土结构防火涂料的性能要求混凝土结构防火涂料的产烟毒性不低于GB/T20285规定产烟毒性危险分级ZA1级，产烟毒性技术指标的缺陷分类为严重缺陷（B）。第9章防火涂料产烟毒性要求9.4电缆防火涂料第9章防火涂料电线电缆是用来输送电能、传递信息和制造各种电机、仪器、仪表，实现电磁能量转换所不可或缺的一大类电工产品，与国民经济发展密切相关，目前已广泛应用于电力、轨道交通、新能源、建筑工程、海洋工程、通信、石油化工、化工及航空航天等各个领域。第9章防火涂料事故频发损失严重救援困难影响恶劣第9章防火涂料陕西奥凯电缆事件西安地铁三号线存在安全事故隐患，整条线路所用电缆“偷工减料，各项生产指标都不符合地铁施工标准”，电缆的线径的实际横截面积小于标称的横截面积，会造成电缆电线的发热过大，不仅会损耗大量动力，还可能发生火灾。陕西奥凯电缆事件敲醒警钟，推动我国电缆防火的发展！！！第9章防火涂料电线线缆火灾特点隐蔽性强、不易发现大量烟雾、有毒气体火蔓延速度快阻断正常供电第9章防火涂料国内电线电缆火灾事故统计2010~2020年火灾情况统计2010~2020年间电气火灾均占总火灾起数的30%~40%，居所有起火原因之首。2021年全国共接报火灾74.8万起，直接财产损失67.5亿元，其中电气火灾数量仍高居榜首，占比高达50.4%。涂敷电缆防火涂料是一种简单、经济的电缆防火措施第9章防火涂料9.4.1电缆防火涂料的分类与组成

电缆防火涂料是指涂覆于电缆（如以橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯等材料作为导体绝缘和护套的电缆）表面，具有防火阻燃保护及一定装饰作用的防火涂料。根据溶剂类型不同，电缆防火涂料可分为溶剂型和水性两类。溶剂型电缆防火涂料成膜物质主要为氯化橡胶、过氯乙烯树脂、氨基树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂和聚氨酯等，采用的溶剂为香蕉水、二甲苯、200号溶剂汽油等。成膜物质选取过程中主要考虑涂料的自干性、对电缆的粘结性和柔软性三个问题，但单一成膜物质往往不能同时满足这些要求，常需用不同的成膜物质拼用改性。第9章防火涂料9.4.1电缆防火涂料的分类与组成溶剂型电缆防火涂料的综合性能优于水性电缆防火涂料，但由于溶剂型涂料所使用的溶剂对人体会有不同程度的伤害，特别是在电缆竖井、电缆沟、电缆隧道等空间狭窄或不易通风的场所使用时应加强安全防护措施。水性电缆防火涂料成膜物质一般采用聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、氯偏乳液、聚醋酸乙烯酯乳液等。氯偏乳液的阻燃性较好，但耐候性不够理想，不宜单独使用，常与聚丙烯酸酯乳液拼用，效果有所改善；聚醋酸乙烯酯乳液因耐水性能较差，一般不宜采用。从环保和节约能源的角度考虑，开发研制理化性能、防火性能和耐候性能优良的水性电缆防火涂料是目前防火涂料领域的重要发展方向。第9章防火涂料9.4.1电缆防火涂料的分类与组成由于非膨胀型防火涂料的涂层较厚，难以满足电缆弯曲、伸缩的要求，因此电缆防火涂料主要以膨胀型防火涂料为主。膨胀型电缆防火涂料一般采用采用P-C-N体系，典型代表为聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺复合体系。为了防止电缆在发生火灾时的延燃，要求电缆防火涂料有优异的阻燃性，常需要添加氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、氧化锌等防火助剂。电缆防火涂料所用的填料与普通涂料的填料基本相似，主要为无机粉末，如轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、高岭土、沉淀硫酸钡、云母粉、硅藻土、硅灰石粉等.第9章防火涂料9.4.2电缆防火涂料的防火机理图9-9电缆防火涂料防火机理示意图

电缆防火涂料平时可起一定的装饰及物理防护作用，高温下电缆表面的防火涂料遇火膨胀形成比原来涂膜厚度大几十倍甚至上百倍的泡沫保护层以隔绝火源，使电缆受火时能在一定的时间内保持完好，并阻止火焰沿电缆蔓延，起到防止火灾发生和发展的作用，达到保护电缆的目的。涂料本身具有难燃性，使被保护的电缆不直接与空气接触而延迟电缆着火和减少燃烧的速度；防火涂料受火进行热分解，产生不燃性的惰性气体，稀释电缆受热分解出的可燃气体，使之不易燃烧或燃烧速率减慢；防火涂料受热分解出NO、NH3等基团，与有机游离基化合，中断连锁反应，降低火势；防火涂料受热膨胀发泡，形成炭质泡沫隔热层，封闭被保护的电缆，阻止其着火燃烧。电缆防火涂料的防火机理第9章防火涂料9.4.3电缆防火涂料的性能要求根据GB28374《电缆防火涂料》，电缆防火涂料的理化和阻燃性指标应符合表9-8的技术要求，其中炭化高度为钢卷尺或直尺测量喷灯底边至电缆基材炭化处的最大长度。阻燃性测试的持续供火时间为40min，试件安装应符合《电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验第32部分：垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验AF/R类》GB/T18380.32中第5章中规定的AF/R类要求。第9章防火涂料9.4.3电缆防火涂料的性能要求表9-8电缆防火涂料的技术指标项目理化性能指标缺陷类别在容器中的状态无结块，搅拌后呈均匀状态C细度/pm≤90C黏度/s≥70C干燥时间表干/h≤5C实干/h≤24耐油性/d浸泡7d，涂层无起皱、无剥落、无起泡B耐盐水性/d浸泡7d，涂层无起皱、无剥落、无起泡B耐湿热性/d经过7d试验，涂层无开裂、无剥落、无起泡B耐冻循环/次经15次循环，涂层无起皱、无剥落、无起泡B抗弯性涂层无起层、无脱落、无剥落A阻燃性/m炭化高度≤2.50A注：A为致命缺陷，B为严重缺陷，C为轻缺陷。9.5饰面型防火涂料饰面型防火涂料饰面型防火涂料是指涂覆于可燃基材(如木材、纤维板、纸板及制品)表面，具有一定装饰作用，受火后能膨胀发泡形成隔热保护层的涂料。第9章防火涂料可燃饰面（如纺织品）防火涂料木结构（如古建筑物）防火涂料透明防火涂料饰面型防火涂料饰面型防火涂料的发展经过了两个阶段：第9章防火涂料第一阶段第二阶段以硅酸盐水玻璃为粘结剂的无机防火涂料，该类涂料的隔热性能和耐候性能较差，涂层易泛白、龟裂和脱落。以有机高分子材料为主要成膜物质的饰面型防火涂料，该类涂料防火性、耐水性和耐候性均优于无机防火涂料。氨基类防火涂料氯乙烯防火涂料硅丙类防火涂料环氧类防火涂料苯丙类防火涂料醋酸乙烯防火涂料有机膨胀型防火涂料应用最为广泛无机型有机型溶剂性饰面防火涂料按溶剂类型分类第9章防火涂料9.5.1饰面型防火涂料的分类与特点

饰面型防火涂料按溶剂类型可分为溶剂性和水基性两类，二者选用的防火组分基本相同。以有机溶剂作分散介质的一类饰面型防火涂料，其成膜物质一般为酚醛树脂、过氯乙烯树脂、氯化橡胶、聚丙烯酸酯树脂、改性氨基树脂等合成有机高分子树脂。以水作为分散介质的一类饰面型防火涂料，其成膜物质可以是合成的有机高分子树脂，也可以是经高分子树脂改性的无机胶粘剂。高分子合成树脂主要有聚丙烯酸酯乳液、水溶性氨基树脂和水溶性三聚氰胺甲醛树脂等，无机胶粘剂主要有水玻璃、硅溶胶等。水基性饰面防火涂料溶剂性饰面型防火涂料的理化及耐候性优于水基性防火涂料，但在实际应用中水基性饰面防火涂料受到广泛的关注并成为防火涂料的发展方向。非透明型防火涂料按透明程度分类第9章防火涂料9.5.1饰面型防火涂料的分类与特点

饰面型防火涂料按其透明程度可分为透明型和非透明型防火涂料两类。从整个饰面型防火涂料现有