隧道防火涂料由于性能佳、成本低廉、施工方便已成为隧道结构防火保护的一种有效措施。但由于隧道防火涂料研发和应用起步较晚，其耐火极限、粘结强度等性能还有待完善。如何进一步提高隧道防火涂料的耐火极限、粘结强度等性能是当前隧道结构防火保护研究的重点和难点。为此，本文分析了防火涂料阻燃机理，选择了恰当的实验原材料，并对复合粘结剂、无机隔热填料、发泡材料的配比、助剂的配比进行了多次试验优化，探索了各组份变化对隧道防火涂料性能的影响，最终确定了隧道防火涂料各组分的最佳用量，研制出了耐火极限好、耐水、耐冻、耐酸碱性好、粘结强度高、高柔韧性的隧道防火涂料。此外，借助有限元分析软件ANSYS计算了碳氢火灾升温条件下隧道的温度场，并分析了火灾情况下隧道防火涂料对隧道温度场的影响。试验结果表明，隧道防火涂料具有良好的耐火性能，高温条件下能有效阻止热量向隧道内部传导；各材料对隧道防火涂料耐火极限影响的显著性顺序为：复合粘结剂＞发泡材料＞无机隔热填料；当涂料涂层厚度为20mm时，耐火极限达185min，具有优异的耐火性能和良好的理化性能；同时，与现有隧道防火涂料相比，本涂料的耐火极限与粘结度更高，干密度较小且干燥时间较短，实用价值较高。此外，本实验通过有限元软件ANSYS对碳氢升温作用下隧道温度场的计算表明：火灾情况下，无防火保护的隧道各节点升温速率极快，且越接近隧道表面节点升温曲线形状与碳氢曲线越接近；沿隧道厚度方向节点温度逐渐降低，距受火面越近温度梯度越大，距受火面越远温度梯度越小；火灾影响较大的地方在底部岩石与衬砌结构相接处附近和衬砌结构弧形段与直线段交汇处附近。试验研究及有限元分析表明，本隧道防火涂料能有效阻止热量向混凝土传递，延缓隧道温度上升，极大提高了构件的耐火极限。因此，进行隧道防火设计时，将隧道防火涂料作为隧道的防火保护层来考虑是可行的。