0 引言

防火堤是用于常压液体储罐组，在油罐和其他液态危险品储罐发生泄漏事故时，防止液体外流和火灾蔓延的构筑物。罐区火灾的燃烧质一般以石油产品为主，燃烧温度能达到1 000 ℃以上，为了保证安全，在防火堤侧面喷涂防火保护层是十分必要的，GB 50351—2005《储罐区防火堤设计规范》也作了明确规定。过去没有防火堤专用的防火涂料，一般以厚型钢结构防火涂料、隧道防火涂料等替代，但由于防火堤所处环境的特殊性，所用的防火涂料既要经受罐区泄漏液体对防火堤的冲击，又要在防火堤内的危化品燃烧后能有效保护防火堤以免燃烧的液体外泄使火灾蔓延，所以一般的防火涂料往往不能满足防火堤防火安全的需要，研发防火堤专用防火涂料由此显得十分迫切。为了对该类涂料的研究开发、推广应用和产品质量监督和检验提供可靠的依据，由公安部四川消防科学研究所负责起草的GB28375—2012《混凝土结构防火涂料》在2012 年5 月11日正式发布，同年9 月1 日实施。并首次把防火堤涂料作为混凝土结构防火涂料中的一类列入其中，对相关技

术要求均作了详细的规定。
 

1 防火堤防火涂料的研制

大部分防火堤用于石油罐区，根据其所处环境条件，一旦发生火灾，火场温度可达到1 000 ℃以上。标准试验时一般选择GA/T 714—2007《构件用防火保护材料快速升温耐火试验方法》中的石油化工耐火升温曲线，该曲线与石油化工环境火灾时快速提升到1 000 ℃以上的实际火灾温度相吻合，且防火堤应用于室外环境，因此，除了必须有优异的防火性能外，还必须兼具良好的粘结强度、耐火、耐酸、耐碱、耐曝热、耐湿热、耐冻融循环、耐盐雾等化工环境，且自身燃烧后不应有有毒物质产生。因此，在配方研究中必须充分考虑上述各类因素，根据以往已有研制室内外厚型防火涂料、隧道防火涂料的成功经验，将原材料分为了四大类：轻质耐火隔热(粒状)材料、(粉状)耐火填料、粘结剂和助剂。

1.1关键原材料的选用原则及作用机理

1.1.1 轻质耐火隔热材料

基于防火堤的使用场合和技术要求，以无机非膨胀型涂料的研究思路较为适宜。无机型的轻质耐火隔热材料耐腐蚀、耐老化，又具有优异的隔热性能，根据相关文献及实践应用经验，将常用的轻质隔热材料的基本性能进行了汇总，见表1。

这类耐火隔热材料在一定体积质量范围内，体积质量小，导热系数就小，但导温系数（热扩散率）反而大。对于温度恒定的稳态场来讲，导热系数的大小决定了材料的隔热性能好坏。而实际火灾及标准试验中的火场温度属于非稳态温度场，材料对温度传递的快慢处决于它的导温系数。所以，在一定体积质量范围内会选取体积质量稍大、导温系数小的耐火材料作为涂层骨料，以获得涂层在火灾中的较好隔热效果。通过对几种隔热材料制品在高温下是否有收缩、烧结、开裂等比较试验，我们选取膨胀珍珠岩、膨胀蛭石作为主要的耐火隔热骨料。珍珠岩与蛭石在密度、强度指标上均有所差异，单独选取哪一种都不够理想，而2 种以不同的体积比进行配伍则比较科学合理。且其粒径在1～3 mm时，与其他组分科学配伍，形成的涂层密度适宜、强度适中、耐火效果也比较理想。

1.1.2 耐火填料

作为非膨胀型厚质涂料的耐火填料种类很多，选择余地很大。常用的有硅灰石粉、云母粉、高岭土、滑石粉、碳酸钙等。适当比例的填料，从理化性能角度讲可提高涂层的强度和体质，改善施工性能，使之具有较好的装饰性和涂层表面平整性等优点。但作为防火涂料,防火功能是主要的，因此在选用这些填料时，还须充分考虑这些填料是否兼具辅助防火功能。如当火灾发生时材料能否通过分解、蒸发、汽化等化学和物理变化（烧蚀）吸收并带走大量的热，从而延缓热量向被保护体的传递。另外，某些填料所分解的不燃气体还可冲淡和隔断氧气，提高防火效果。同时，在火灾条件下，还须考虑其烧蚀温度和火灾温度的匹配。根据多次试验筛选，并综合考虑成本等因素，选择一种细粉状的钙盐作为主要填料。另一种辅助填料是对光有一定反射作用的片状材料，在高温下可有效减少热量的透过，其片状结构还可改善涂层高温下的收缩性和抗裂性。

1.1.3 粘结剂

粘结剂的作用是把涂料的各组分粘合在一起，经施工后形成防火涂层，并能很好地粘附于被保护基材的一种物质，是防火涂料的重要组成部分。对它选择准确与否，直接关系到防火涂层的质量，对防止涂层开裂、脱落有直接的关系。“皮之不存，毛将焉附”，没有它牢固地附着于被保护体基材表面，防火隔热材料性能再好也无从谈起。鉴于防火堤表面一般为普通硅酸盐水泥砂浆抹灰面，因此，我们在选用粘结剂时必须充分考虑其与基材的粘结能力，相溶性，以及露天、化工气体环境等因素。可供选用的无机粘结剂很多，如：水玻璃、硅溶胶、硅酸盐水泥、高铝水泥等。根据以往研发室外厚型钢结构防火涂料、隧道防火涂料的经验及实际工程应用实践，我们把主粘结剂定为普通硅酸盐水泥。但由于单独使用无机粘结剂，虽具有较好的耐候性、耐高温性能，但对基材的粘结性较差；反之，单独用有机粘结剂耐候性、粘结性较好，但耐高温性差[1]。利用有机、无机2 种粘结剂的优点，组成防火堤涂料的复合粘结体系是一个不错的选择。常用的有机高分子粘结剂有纯丙稀酸乳液、苯乙烯改性丙烯酸乳液、乙烯—醋酸乙烯乳液等。乳液作为防火涂料的基料和成膜物质，对防火涂料的性能有重大影响。其中乳液的玻璃化温度这一技术指标尤为密切。经多次匹配试验，本项目选择了一种玻璃化温度在17～19 ℃之间的乙烯—醋酸乙烯共聚乳液作为有机粘结剂，与普通硅酸盐水泥以一定比例配伍，发挥了无机、有机的双重优势。

1.1.4 助剂

助剂在涂料配方中的用量往往很小，但其所起的作用不可低估，它对改善涂料的施工性、和易性、涂层的强度及对基材的粘结强度等均有显著的效果。本项目选用的助剂主要有2 类，一类是改善施工性能的粉剂，一类是增强涂层抗拉伸性，防止开裂的纤维类。市场上几种用于建筑涂料的胶粉，有的成本高，有的效果不够理想。国内有一种专门针对厚型防火涂料开发的专用助剂，能明显改善涂料初粘性，减少用水量，和易性和保水性明显增强，提高了施工效率和涂层质量。另外，选用的耐火短纤维对改善涂层的抗裂性及火灾条件下涂层收缩、脱落等具有积极意义。

1.2 防火堤涂料配方的确定

在确定了主要原材料的基础上，对防火堤涂料的配方进行了设计。依据GB 28375—2012 标准对防火堤涂料的性能要求和试验方法，涂料的理化性能和耐火性能进行标准检测及模拟试验，并用正交试验方法得出防火堤防火涂料的佳配比，见表2。