防火涂料在木構(gòu)古建筑的防火保護(hù)中的應(yīng)用

杜 梅

(陜西省西安市消防支隊(duì)，陜西 西安 710016)

木構(gòu)古建筑是重要的文物之一，它代表了古代勞動(dòng)人民在建筑、工程、設(shè)計(jì)、藝術(shù)等方面的成就。幾千年來(lái)，中國(guó)建筑大至宮殿、廟宇，小至民居，盡管規(guī)模不同，質(zhì)量有別，但共同之處是以木結(jié)構(gòu)為主角的。眾所周知，木構(gòu)件耐火性能差，容易著火，所以防火是木構(gòu)古建筑保護(hù)中一項(xiàng)十分重要的工作。在木構(gòu)古建筑的防火工作中應(yīng)始終貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針。在做好經(jīng)常性防火安全檢查工作、及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)排除安全隱患、建立健全防火安全制度與在木構(gòu)古建筑內(nèi)外采用安全有效的防火措施、按照相關(guān)規(guī)范并結(jié)合實(shí)際配置相應(yīng)的消防設(shè)施的同時(shí)，在木構(gòu)古建筑防火保護(hù)中采用防火涂料也是重要的保護(hù)方法之一。

1 木材起火燃燒的內(nèi)因及外因

1.1 木材起火易燃的內(nèi)因

木材的種類、產(chǎn)地不同，木材的組成也不同。但主要成分是纖維素(C6H10O5)n，其中碳(50%)、氫(6.4%)和氧(42.6%)元素，還有少量的氮(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。木材中有機(jī)物組成大體如表1所示。

表1 木材中有機(jī)物成分表

木材受熱之后發(fā)生裂解，生成不完全燃燒產(chǎn)物，在200℃左右開始，主要生成二氧化碳、水、蒸汽、甲酸、乙酸、一氧化碳及各種可燃?xì)怏w等。干燥腐朽的木材更容易著火。

1.2 木材起火燃燒的外因

1)著火點(diǎn)。可燃性物質(zhì)的溫度達(dá)到著火的溫度即著火點(diǎn)時(shí)，才能起火。木材的著火溫度一般在300℃左右，所以降低木材的溫度，使其溫度在著火點(diǎn)以下，是避免著火的最有效措施。2)氧氣助燃。木材起火燃燒主要是因?yàn)閷?duì)流傳播的熱，引起可燃性氣體產(chǎn)生，當(dāng)溫度達(dá)到著火點(diǎn)時(shí)，空氣中的氧才能與之反應(yīng)，引起木材起火，但如果沒(méi)有氧或采用措施阻止可燃?xì)怏w與氧氣結(jié)合，燃燒就不能進(jìn)行。

木材可燃性、達(dá)到著火點(diǎn)、有氧氣參與是木材易燃的三要素，三者缺一就不能燃燒。木材可燃是燃燒的依據(jù)，溫度(著火點(diǎn))、氧氣是燃燒的條件，燃燒的條件是采取消防措施的依據(jù)。只要避免明火、保證低溫、隔絕氧氣，就可有效防止和抑制火災(zāi)的發(fā)生、發(fā)展和危害。

2 防火涂料在木構(gòu)古建筑防火保護(hù)中的應(yīng)用

為了確保古木建筑的安全，防止火災(zāi)這一毀滅性災(zāi)害的發(fā)生，在必須做好防火安全檢查、排除一切隱患、在木構(gòu)古建筑物內(nèi)及周圍備好消防設(shè)施的同時(shí)，還可通過(guò)給木構(gòu)古建筑物木構(gòu)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、阻滯火災(zāi)的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火極限的一種特種涂料。它的主要作用是為滅火工作贏得時(shí)間。根據(jù)木材著火的條件，采取在木材上涂上一層防火材料，從而提高木材的耐火性能的主要原理有如下幾個(gè)方面:

1)防火涂料本身具有難燃性或不燃性，使被保護(hù)基材不直接與空氣接觸，延遲物體著火和減少燃燒的速度。2)防火涂料除本身具有難燃性或不燃性外，它還具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，可以延遲火焰溫度向被保護(hù)基材的傳遞。3)防火涂料受熱分解出不燃惰性氣體，沖淡被保護(hù)物體受熱分解出的可燃性氣體，使之不易燃燒或燃燒速度減慢。4)含氮的防火涂料受熱分解出NO，NH3等基團(tuán)，與有機(jī)游離基化合，中斷連鎖反應(yīng)，降低溫度。5)膨脹型防火涂料受熱膨脹發(fā)泡，形成碳質(zhì)泡沫隔熱層封閉被保護(hù)的物體，延遲熱量與基材的傳遞，阻止物體著火燃燒或因溫度升高而造成的強(qiáng)度下降。

以上阻燃作用是在涂料中加入一些在高溫時(shí)可產(chǎn)生不燃或阻燃?xì)怏w的原料，或是在涂料中加入一些能在木質(zhì)表面形成一層遇高溫也不剝落的被膜材料，使木質(zhì)與外界隔絕，起到防火保護(hù)的作用。

2.2 常用的防火樹脂

防火涂料通常采用不燃或難燃的樹脂如過(guò)氯乙烯樹脂、氯化橡膠、聚氯乙烯—乙烯乙酸樹脂、酚醛樹脂及氨基樹脂等。

還有一種叫自滅性樹脂，它們?cè)谑軣釙r(shí)能分解放出可抑制火災(zāi)的氣體，而使火焰熄滅，如用四溴苯甲酸酐制成的醇酸樹脂和用四溴雙酚A制成的環(huán)氧樹脂。

以上兩種樹脂在燃燒溫度時(shí)，可分解出溴化氫氣體，可達(dá)到抑制或熄滅火焰的作用。

2.3 防火涂料中的防火輔助材料

在防火涂料中適當(dāng)加上一些輔助防火材料，其防火效果會(huì)更好。

1)受熱時(shí)可產(chǎn)生二氧化碳、氨氣、氯氣等不燃或阻燃?xì)怏w的輔料。在防火樹脂中加入能分解出二氧化碳、氨氣、氯氣的輔料，如氯化石蠟、五氯聯(lián)苯、磷酸銨、磷酸二甲酚等，可改善和提高防火涂料和防火性能。

2)遇熱時(shí)即可熔化在木質(zhì)表面形成一層高溫也不剝落的被膜的輔料。如硼酸鈉、硅酸鈉、玻璃粉這些低熔點(diǎn)的無(wú)機(jī)物，在遇熱時(shí)即可熔化形成一個(gè)薄的在高溫下也不會(huì)剝落的被膜，使木質(zhì)表面與外界隔絕，與火焰、氧氣隔絕，起到防火保護(hù)作用，防火效果更好。

3)遇熱能生成泡沫層的防火輔助材料。硼酸鋅、磷酸二氫銨等遇熱時(shí)能生成厚的泡沫層，從而隔絕火源。

3 結(jié)語(yǔ)

文物古建筑物是全人類的財(cái)富，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的防火保護(hù)是全民的責(zé)任，我們必須以新的認(rèn)識(shí)、新的理念和先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)防火對(duì)策來(lái)積極面對(duì)當(dāng)前古建筑物防火安全問(wèn)題，并采取有效措施，從而確保古建筑物的消防安全，使之能夠在人類的歷史長(zhǎng)河中長(zhǎng)久保存下去。

［1］中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院消防工程系.中國(guó)防火業(yè)務(wù)全書［M］.吉林:吉林人民出版社，2000.

［2］王蕙貞.文物保護(hù)學(xué)［M］.北京:文物出版社，2009.