鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用問題分析

關(guān)鍵詞:消防;鋼結(jié)構(gòu);防火涂料;問題分析;解決措施 

　　1. 前 言 

　　我國鋼結(jié)構(gòu)雖然起步較晚,但發(fā)展迅猛,廣泛用于如高層和超高層建筑、大跨度橋梁、輸送變電鐵塔等。鋼材料作為抗震、抗彎等特性,在實際應(yīng)用中既可增加建筑物的荷載能力,又可滿足建筑設(shè)計美感造型的需要,還避免了混凝土等建筑材料不能彎曲、拉伸的缺陷。鋼結(jié)構(gòu)雖然有這么多優(yōu)點,但卻有一個致命的缺點:不耐火。特別是在高溫作用下裸鋼會很快出現(xiàn)塑性變形,使建筑物局部或整體因抗拉或抗壓強(qiáng)度下降而失去穩(wěn)定,直至倒塌,這會造成嚴(yán)重的傷亡事故和經(jīng)濟(jì)損失。為了提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗火性,采用防火涂料對鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行噴涂保護(hù)是目前最常用的提高鋼結(jié)構(gòu)建筑耐火極限的方法。本文筆者針對鋼結(jié)構(gòu)涂料的現(xiàn)實應(yīng)用中又存在諸多問題進(jìn)行分析探討。 

　　2. 鋼結(jié)構(gòu)建筑在火災(zāi)中的特點 

　　資料表明,裸露的鋼結(jié)構(gòu)耐火極限只有15min左右。在建筑上使用的鋼材,常溫下強(qiáng)度高,當(dāng)溫度升至500℃,鋼材強(qiáng)度僅及正常值的一半,失去支撐能力。據(jù)測量,建筑中常用的冷軋鋼,其抗火性能的破壞溫度為538℃。鋼結(jié)構(gòu)建筑在火災(zāi)中的特點有以下幾個方面: 

　　2.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑在高溫中易倒塌 

　　鋼材在常溫下是非燃燒材料,但鋼材導(dǎo)熱系數(shù)是混凝土的40倍,加上鋼材構(gòu)件材質(zhì)單一,在火災(zāi)中升溫極快,隨著溫度的升高,鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度迅速下降,建筑易整體倒塌。 

　　2.2 空間大,火勢蔓延快 

　　大型鋼結(jié)構(gòu)廠房占地面積大,一般高度均大于7m,內(nèi)部具有較大空間,空氣流通性好。其生產(chǎn)使用的原料和成品大多屬可燃物,并且在生產(chǎn)中大量使用電器設(shè)備和多道加工工序,一旦失火,火勢可以向各個方向蔓延,燃燒猛烈,極易產(chǎn)生強(qiáng)大的熱流形成大面積火災(zāi)。 

　　2.3 設(shè)備集中、人員密集,火災(zāi)荷載大,疏散困難 

　　大型鋼結(jié)構(gòu)廠房,建筑結(jié)構(gòu)連體成片,機(jī)器設(shè)備密集、人員和物品高度集中,發(fā)生火災(zāi)時煙霧大,工人又因長期從固定路線上下班,發(fā)生火災(zāi)時極易因緊張而形成趨眾行為,不利于逃生疏散,極易造成群體的傷亡。 

　　為了避免產(chǎn)生二次災(zāi)害,火災(zāi)事故中要求承重鋼結(jié)構(gòu)在一定時間內(nèi)仍能保持必要強(qiáng)度,須涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料等措施進(jìn)行防火保護(hù),以滿足建筑使用需要。 

　　3. 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類及其特性 

　　3.1 按溶劑類型分類 

　　按溶劑類型可分為溶劑型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和水基型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。溶劑型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料以天然樹脂、人工樹脂和合成樹脂為基料,有機(jī)溶劑為溶劑;水基型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料以水性乳液、水性粘結(jié)劑為基料,水為溶劑。兩種涂料的防火性能差別不大,只是溶劑型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的理化性與耐候性優(yōu)于水基型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,水基型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的環(huán)保性能則大大優(yōu)于溶劑型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。 

　　3.2 按防火機(jī)理分類 

　　按防火機(jī)理可分為膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料遇火涂層膨脹發(fā)泡,形成蜂窩狀泡沫隔熱層;非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料受火時涂層基本上不發(fā)生體積變化,有的會形成釉狀保護(hù)層。 

　　3.3按使用范圍分類 

　　按使用范圍可分為室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和室外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。室外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要用于環(huán)境較惡劣的鋼結(jié)構(gòu)和露天鋼結(jié)構(gòu),不僅具有室內(nèi)相關(guān)類型涂料的特性,還具有良好的耐久性和耐候性。該類涂料主要由耐候性較好的合成樹脂、有機(jī)高分子聚合乳液和無機(jī)粘結(jié)劑復(fù)合而成的基料、阻燃劑、輕質(zhì)材料、增強(qiáng)材料等組成。 

　　3.4按涂料厚度分類 

　　按涂料厚度分為厚涂料(H型)、薄涂料(B型)、超薄涂料(CB型)三種涂料。①厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料多以無機(jī)材料為原料,涂層厚度為8～50mm,粒狀表面,密度較小,熱導(dǎo)率低,耐火極限高,一般可達(dá)3.0h,又稱鋼結(jié)構(gòu)防火隔熱涂料。②薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料厚度為2～7mm,有一定的裝飾效果,高溫時膨脹形成耐火隔熱層,耐火極限達(dá)到0.5～2.0h,又稱鋼結(jié)構(gòu)膨脹防火涂料。③超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來的新型防火涂料,涂層厚度小于3mm,高溫時膨脹發(fā)泡形成耐火隔熱層,一般用在耐火極限要求為0.5～1.5h的鋼結(jié)構(gòu)表面。此類涂料大多為溶劑型,以合成樹脂作基料,用200號汽油、苯類等有機(jī)溶劑作為分散體和稀釋體,在配以阻燃劑、膨脹發(fā)泡劑等原料,經(jīng)過碾磨加工而成。與前兩種涂料相比,其粒度更加細(xì)、涂層更加薄、施工更加方便、裝飾效果更好。 

　　4. 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在技術(shù)方面存在的問題 

　　4.1 安全性 

　　目前的膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料遇火可能釋放出氨、HCN、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、鹵化氫、氯等有毒有害氣體。如果這些氣體的濃度超過了人體忍受極限,便會對未逃離火場的人員以及消防人員造成危害。 

　　4.2 耐久性 

　　所有防火涂料,其檢測報告所給出的耐火極限是涂料涂后保養(yǎng)1～2個月的檢驗結(jié)果,但火災(zāi)的發(fā)生是不可預(yù)測的,火災(zāi)可能是在涂料涂后的1年,也可能在涂后10年發(fā)生。防火涂料普遍耐水性不良,隨著環(huán)境、時間等變化存在分解、降解和老化等問題。因此,必定會隨著時間的推移防火性能有所下降,而目前還沒找出一種評定防火涂料耐久性的科學(xué)方法。對防火涂料在工程中的使用壽命缺乏科學(xué)的評價,防火涂料廠商在產(chǎn)品的說明中不能夠提供在不同使用環(huán)境下可使用的年限和更換周期。 

　　4.3 檢測標(biāo)準(zhǔn)方面 

　　《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》(GB14907-2002)對同種防火涂料只規(guī)定一種涂層厚度的檢驗報告,而實際工程中由于鋼梁、鋼柱、鋼樓板規(guī)范所要求的耐火極限各不相同。例如室內(nèi)厚度為2mm的超薄防火涂料檢測報告中出具耐火極限為1.5h,而實際工程要求鋼板、鋼梁、鋼柱耐火極限分別為1.0h、1.5h、2.0h。對鋼板、鋼柱應(yīng)采用何種防火涂料進(jìn)行保護(hù),目前無論從理論界或是實際工程均缺乏相應(yīng)的研究。 

　　4.4 檢測標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件與實際工程構(gòu)件的差異性 

　　耐火極限檢驗中使用的基材是Q235的標(biāo)準(zhǔn)I36B或I40B熱軋普通工字鋼梁,而實際工程運用中,鋼構(gòu)件的截面尺寸各式各樣。檢驗報告中描述的鋼梁與實際工程中的鋼構(gòu)件并無完全存在對應(yīng)關(guān)系,實際使用的鋼構(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)鋼梁間應(yīng)該如何進(jìn)行換算如何確定實際使用的鋼構(gòu)件的涂層厚度,國家尚無規(guī)定。 

　　5. 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在應(yīng)用方面存在的問題 

　　5.1 使用單位認(rèn)識不足,只考慮價格和美觀,對安全性缺乏重視 

　　使用單位對于防火工程的重要性認(rèn)識不足,只追求工程表面的視覺效果,頭腦里存在僥幸思想,認(rèn)為一般情況下鋼結(jié)構(gòu)建筑物著火的可能性很小,只要工程完工后能驗收就行,對工程是否能達(dá)到防火要求極不重視。有些工程建設(shè)單位和施工單位,為了降低成本,從工程的設(shè)計到施工將消防工程的預(yù)算往往做得很低,有的甚至不包括在預(yù)算之中。而當(dāng)工程一旦因為防火不能滿足規(guī)范要求得不到驗收時,才追加預(yù)算,造成工程質(zhì)量不佳,留下先天隱患。 

　　5.2 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料選型不當(dāng) 

　　目前市場上銷售的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料眾多,從理論上講,只要將其覆蓋于鋼結(jié)構(gòu)表面,其耐火性能即大為提高,被保護(hù)基材就不會受火焰侵襲。但事實上,因防火涂料成分、理化性能及防火阻燃性能指標(biāo)不同,其使用對象也不同,使用范圍有一定局限性。如室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料不能施涂于露天鋼結(jié)構(gòu),超薄型防火涂料不適合用于一級耐火極限的鋼柱保護(hù)等。 

　　5.3 涂層薄厚不均,偷工減料 

　　從理論上講,防火涂層越厚,其耐火性能越好,但隨之而來的經(jīng)濟(jì)成本就會越高。因此,必須確定相應(yīng)的涂層厚度,使之既能達(dá)到防火阻燃之要求,又能節(jié)省投入。但一些施工單位未按其檢測報告及防火阻燃質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求施工,涂料用量不足,不按規(guī)定的涂料比例進(jìn)行涂刷或噴涂,或是涂刷次數(shù)不夠,或是不按照規(guī)定的干燥時間復(fù)涂,更有甚者只涂表面,不涂隱蔽部分,涂層不均,“花斑”現(xiàn)象嚴(yán)重,達(dá)不到防護(hù)阻燃要求。 

　　5.4 施工隊伍缺乏相應(yīng)的防火涂料施工專業(yè)知識 

　　雖然許多的施工單位都具備相應(yīng)的施工資質(zhì),但由于管理不當(dāng)、責(zé)任心不強(qiáng),招收的施工人員大都為農(nóng)民工,多數(shù)都未經(jīng)過上崗培訓(xùn),專業(yè)施工知識薄弱。他們不按規(guī)范、圖紙施工、隨意性大等因素都無法保證施工的質(zhì)量。 

　　5.5 市場管理不規(guī)范,工程監(jiān)督力度不夠 

　　隨著防火涂料市場迅速發(fā)展,原有的規(guī)章制度已不能滿足市場管理的需要,從而出現(xiàn)了許多管理上的漏洞。例如市場準(zhǔn)入、市場逐出機(jī)制不健全。同時消防機(jī)構(gòu)也存在著對消防工程監(jiān)督不力的行為,對于建筑單位送交的設(shè)計施工圖紙只管審核不抓落實,導(dǎo)致施工現(xiàn)場與圖紙設(shè)計脫節(jié),在防火工程中,缺乏一套完整有效的施工現(xiàn)場工程質(zhì)量檢測監(jiān)督體系,消防執(zhí)法中依舊停留在用眼看、用手摸等不規(guī)范的做法,工程竣工后不能及時驗收,讓隱患遺留在使用中。 

　　6.鋼結(jié)構(gòu)建筑防火涂料施工時應(yīng)注意的問題 

　　鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在鋼結(jié)構(gòu)建筑上的使用可以提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性,但在運用中暴露出的問題更值得我們注意。為了降低鋼結(jié)構(gòu)建筑在火災(zāi)中造成的人員、財產(chǎn)損失,鋼結(jié)構(gòu)建筑防火涂料的施工要注意以下幾點: 

　　6.1 由經(jīng)過培訓(xùn)合格并具有相應(yīng)施工資質(zhì)的施工隊施工 

　　施工隊施工要根據(jù)工程特點和產(chǎn)品選型等制定嚴(yán)格的施工方案。涂料的理化性能可按照工程需要在工程進(jìn)行前按規(guī)定比例進(jìn)行抽檢。對膨脹型防火涂料在施工中應(yīng)選擇不同部位測試發(fā)泡性能。 

　　6.2 防火涂料的基材表面清理應(yīng)作為一道工序嚴(yán)格檢查 

　　清除塵土、鐵屑、鐵銹、油脂以及其它妨礙黏附的物質(zhì),并做好基材的防銹處理。防火涂料的底層和面層應(yīng)相配套,底層涂料不得銹蝕鋼材。 

　　6.3 涂層厚度應(yīng)達(dá)到設(shè)計值,其節(jié)點部位宜作加厚處理 

　　噴涂場地要求、構(gòu)件表面處理、接縫填補(bǔ)、配料配置、噴涂遍數(shù)、質(zhì)量控制與驗收等,均應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。涂層厚度應(yīng)邊施工邊檢查。涂層若裂縫普遍且寬度較大,應(yīng)研究和分析工藝是否準(zhǔn)確,涂料的配比是否準(zhǔn)確。 

　　6.4 要掌握好涂料的稠度,空壓機(jī)和噴射槍口與構(gòu)件的距離。 

　　6.5 施工中,必須在前一遍涂層基本干燥固化后,再施工一遍 

　　涂料的保護(hù)方式、施工遍數(shù)與保護(hù)層厚度應(yīng)根據(jù)施工設(shè)計的要求確定,每一遍的涂覆厚度適中,不宜過厚或未涂均勻,以免影響涂層質(zhì)量。嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行,切忌為了搶工期而給建筑留下安全隱患。 

　　6.6 工程竣工后的全面檢查 

　　工程竣工后不能只進(jìn)行涂層厚度測量,還應(yīng)當(dāng)用目測法檢測涂層顏色及漏涂和裂縫情況,用0.75～1kg榔頭輕擊涂層檢測其強(qiáng)度,用1m直尺檢測涂層平整,有無明顯凹陷,粘結(jié)牢固度,有無粉化、松散和浮漿,浮突是否已剔除,有無漏涂、脫粉、明顯裂痕等。 

　　7. 結(jié)束語 

　　綜上所述,鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是如今乃至未來社會很有發(fā)展前途的一類新型產(chǎn)品,只有檢驗機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)、設(shè)計、施工、監(jiān)理和消防監(jiān)督部門共同努力,才能使我國的防火涂料領(lǐng)域健康、有序發(fā)展。消防監(jiān)督部門應(yīng)從審核、施工檢查、消防產(chǎn)品選用、驗收等環(huán)節(jié)層層把關(guān),抓好防火涂料的監(jiān)督管理工作,才能使我國的防火涂料領(lǐng)域健康、有序發(fā)展。確保鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全。  

　　參考文獻(xiàn): 

　　[1] 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范.公安部四川消防科學(xué)研究所. 

　　[2] 趙宗治.我國防火涂料現(xiàn)狀與發(fā)展[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2000,(12). 

　　[3] 李嵐.鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究和應(yīng)用[J].工業(yè)涂料,1993,(3).