防火涂料在木构古建筑的防火保护中的应用

杜 梅

(陕西省西安市消防支队，陕西 西安 710016)

木构古建筑是重要的文物之一，它代表了古代劳动人民在建筑、工程、设计、艺术等方面的成就。几千年来，中国建筑大至宫殿、庙宇，小至民居，尽管规模不同，质量有别，但共同之处是以木结构为主角的。众所周知，木构件耐火性能差，容易着火，所以防火是木构古建筑保护中一项十分重要的工作。在木构古建筑的防火工作中应始终贯彻“预防为主，防消结合”的方针。在做好经常性防火安全检查工作、及时发现并及时排除安全隐患、建立健全防火安全制度与在木构古建筑内外采用安全有效的防火措施、按照相关规范并结合实际配置相应的消防设施的同时，在木构古建筑防火保护中采用防火涂料也是重要的保护方法之一。

1 木材起火燃烧的内因及外因

1.1 木材起火易燃的内因

木材的种类、产地不同，木材的组成也不同。但主要成分是纤维素(C6H10O5)n，其中碳(50%)、氢(6.4%)和氧(42.6%)元素，还有少量的氮(0.01% ～0.2%)和其他元素(0.8% ～0.9%)，但不含有其他燃料中常有的硫。木材中有机物组成大体如表1所示。

表1 木材中有机物成分表

木材受热之后发生裂解，生成不完全燃烧产物，在200℃左右开始，主要生成二氧化碳、水、蒸汽、甲酸、乙酸、一氧化碳及各种可燃气体等。干燥腐朽的木材更容易着火。

1.2 木材起火燃烧的外因

1)着火点。可燃性物质的温度达到着火的温度即着火点时，才能起火。木材的着火温度一般在300℃左右，所以降低木材的温度，使其温度在着火点以下，是避免着火的最有效措施。2)氧气助燃。木材起火燃烧主要是因为对流传播的热，引起可燃性气体产生，当温度达到着火点时，空气中的氧才能与之反应，引起木材起火，但如果没有氧或采用措施阻止可燃气体与氧气结合，燃烧就不能进行。

木材可燃性、达到着火点、有氧气参与是木材易燃的三要素，三者缺一就不能燃烧。木材可燃是燃烧的依据，温度(着火点)、氧气是燃烧的条件，燃烧的条件是采取消防措施的依据。只要避免明火、保证低温、隔绝氧气，就可有效防止和抑制火灾的发生、发展和危害。

2 防火涂料在木构古建筑防火保护中的应用

为了确保古木建筑的安全，防止火灾这一毁灭性灾害的发生，在必须做好防火安全检查、排除一切隐患、在木构古建筑物内及周围备好消防设施的同时，还可通过给木构古建筑物木构件表面涂防火涂料，以提高其耐火性能。

2.1 防火涂料的作用

防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。它的主要作用是为灭火工作赢得时间。根据木材着火的条件，采取在木材上涂上一层防火材料，从而提高木材的耐火性能的主要原理有如下几个方面:

1)防火涂料本身具有难燃性或不燃性，使被保护基材不直接与空气接触，延迟物体着火和减少燃烧的速度。2)防火涂料除本身具有难燃性或不燃性外，它还具有较低的导热系数，可以延迟火焰温度向被保护基材的传递。3)防火涂料受热分解出不燃惰性气体，冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体，使之不易燃烧或燃烧速度减慢。4)含氮的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，降低温度。5)膨胀型防火涂料受热膨胀发泡，形成碳质泡沫隔热层封闭被保护的物体，延迟热量与基材的传递，阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。

以上阻燃作用是在涂料中加入一些在高温时可产生不燃或阻燃气体的原料，或是在涂料中加入一些能在木质表面形成一层遇高温也不剥落的被膜材料，使木质与外界隔绝，起到防火保护的作用。

2.2 常用的防火树脂

防火涂料通常采用不燃或难燃的树脂如过氯乙烯树脂、氯化橡胶、聚氯乙烯—乙烯乙酸树脂、酚醛树脂及氨基树脂等。

还有一种叫自灭性树脂，它们在受热时能分解放出可抑制火灾的气体，而使火焰熄灭，如用四溴苯甲酸酐制成的醇酸树脂和用四溴双酚A制成的环氧树脂。

以上两种树脂在燃烧温度时，可分解出溴化氢气体，可达到抑制或熄灭火焰的作用。

2.3 防火涂料中的防火辅助材料

在防火涂料中适当加上一些辅助防火材料，其防火效果会更好。

1)受热时可产生二氧化碳、氨气、氯气等不燃或阻燃气体的辅料。在防火树脂中加入能分解出二氧化碳、氨气、氯气的辅料，如氯化石蜡、五氯联苯、磷酸铵、磷酸二甲酚等，可改善和提高防火涂料和防火性能。

2)遇热时即可熔化在木质表面形成一层高温也不剥落的被膜的辅料。如硼酸钠、硅酸钠、玻璃粉这些低熔点的无机物，在遇热时即可熔化形成一个薄的在高温下也不会剥落的被膜，使木质表面与外界隔绝，与火焰、氧气隔绝，起到防火保护作用，防火效果更好。

3)遇热能生成泡沫层的防火辅助材料。硼酸锌、磷酸二氢铵等遇热时能生成厚的泡沫层，从而隔绝火源。

3 结语

文物古建筑物是全人类的财富，对其进行科学的防火保护是全民的责任，我们必须以新的认识、新的理念和先进的现代科学防火对策来积极面对当前古建筑物防火安全问题，并采取有效措施，从而确保古建筑物的消防安全，使之能够在人类的历史长河中长久保存下去。

［1］中国人民武装警察部队学院消防工程系.中国防火业务全书［M］.吉林:吉林人民出版社，2000.

［2］王蕙贞.文物保护学［M］.北京:文物出版社，2009.