摘 要： 鋼結構防火涂料是防火涂料中的重要品種，本文簡單的介紹了鋼結構防火涂料的分類、組成及其性能特點，并對涂料的選擇和應用進行了說明。
關鍵詞：鋼結構防火涂料； 防火涂料種類； 防火機理
一、鋼結構防火涂料簡介
鋼結構作為高層建筑結構的一種形式，以其強度高、自重輕有良好的延伸性、抗震性和施工周期短等特點，在建筑業(yè)中得到了廣泛應用。但是鋼材作為建筑材料在防火方面又存在一些難以避免的缺陷，它的機械性能，如屈服點、抗拉及彈性模量等均會因溫度的升高而急劇下降。通常在450～650℃溫度中就會失去承載能力、發(fā)生很大的形變，導致鋼柱、鋼梁彎曲而造成危害。鋼結構防火涂料就是一種近年來比較先進的防火技術措施，它除具有普通涂料的裝飾和保護作用外，還具有防腐、防銹、耐酸堿、鹽霧等性能，更重要的是由于涂料本身具有不燃性或難燃性，能阻止火災發(fā)生時火焰的蔓延和延緩火勢的擴展，較好地保護了基材，避免鋼結構失去支撐能力而導致危害。由于其優(yōu)越的性能，越來越廣泛的被使用于各種場所。
二、鋼結構防火涂料類型
鋼結構防火涂料發(fā)展到現(xiàn)在，基本上已形成多品種、系列化的現(xiàn)狀。鋼結構防火涂料可用不同的方法來對其分類，從所用的分散體系來分類則可分為水溶型和溶劑型；從防火形式來分類則可分為膨脹型和非膨脹型；在應用范圍上又分室外型和室內型；從厚度來分類，有厚涂型、薄涂型和超薄型。目前常用的品種中厚涂型和薄涂型基本上是水溶型，超薄型有水溶型和溶劑型兩類。薄涂型和超薄型基本上是膨脹型，而厚涂型是非膨脹型的。根據(jù)GB14907-2002防火涂料技術性能不同厚度對應的耐火極限要求如下：
三、 常見鋼結構防火涂料的性能
從鋼結構防火涂料的厚度來分類比較有代表性，目前這種分類方法用得較多，因此重點以厚涂型、薄涂型和超薄型分類方法介紹鋼結構防火涂料的性能。
1. 厚涂型鋼結構防火涂料
厚涂型鋼結構防火涂料又叫鋼結構防火隔熱噴涂涂料，所謂厚涂型鋼結構防火涂料是指涂層使用厚度在7～45mm的涂料。這類鋼結構防火涂料的耐火極限為0.5～3.0h。這類鋼結構防火涂料是用合適的粘接劑，再配以無機輕質材料、增強材料等組成，施工中多采用噴涂的方法。厚涂型鋼結構防火涂料在火災中涂層基本不膨脹，依靠材料的不燃性、低導熱性和涂層中材料的吸熱性來延緩鋼材的溫升，保護鋼構件。
2.薄型鋼結構防火涂料
涂層使用厚度為3～7mm鋼結構防火涂料稱為薄涂型鋼結構防火涂料。這類鋼結構防火涂料一般是用合適的水性聚合物作基料，再配以阻燃劑復合體系、防火添加劑、耐火纖維等組成。對這類防火涂料，要求選用的水性聚合物必須對鋼基材有良好的附著力、耐久性和耐水性。該類涂料受火時能膨脹發(fā)泡，以膨脹發(fā)泡所形成的耐火隔熱層來延緩鋼材的溫升，保護鋼構件。
3. 超薄型鋼結構防火涂料
所謂的超薄型鋼結構防火涂料是指涂層使用厚度不超過3mm的鋼結構防火涂料。這種鋼結構防火涂料受火時能膨脹發(fā)泡形成致密的防火隔熱層，該防火隔熱層延緩了鋼材的溫升，提高了鋼構件的耐火極限。施工可采用噴涂、刷涂或滾涂，一般使用在耐火極限要求在2h以內的建筑鋼結構上。因為這種涂料其涂層很薄，所以外觀裝飾性較好，在滿足防火要求的同時，又能滿足人們對裝飾性的要求，特別是對于裸露的鋼結構。此外這種涂料施工方便，是目前備受青睞的鋼結構防火涂料。這類涂料國內品種有公安部四川消防研究所研究出的溶劑型和水溶型超薄膨脹型鋼結構防火涂料。
4.礦物棉類建筑防火隔熱涂料
礦物棉類建筑防火隔熱涂料是繼厚涂型建筑防火涂料中珍珠巖系列，氯氧鎂水泥系列防火涂料之后的又一重要防火涂料系列，它與珍珠巖類防火涂料相比，其主要特點是作為隔熱填料的礦物纖維對涂層強度可起到增強作用，可應用于地震多發(fā)的地區(qū)或常受震動的建筑物，并能起到防火、隔熱、吸音之作用。礦物棉類建筑防火隔熱涂料主要有礦物纖維防火隔熱涂料和隔熱填料，其主要成分是礦物棉，粘結材料一般是水泥，在現(xiàn)場采用干法噴涂施工，即纖維經(jīng)分散后與粘結材料一起用高壓空氣輸送至噴口處，然后與分布于噴口周圍的高霧化水混合噴射至待涂表面。因為能夠獲得密度較小的涂層，從而能減輕整個建筑物的重量，降低建筑物的負荷。國外已廣泛使用快干型礦物棉類防火涂料，在施工條件差的建筑工地使用時，具有施工方便、成本低、干燥時間短等優(yōu)點。
四、防火涂料的防火機理
鋼結構防火保護的原理是采用絕熱或吸熱的材料阻隔火焰直接灼燒鋼結構，從而降低熱量向鋼材傳遞的速度，推遲鋼結構溫升和強度減弱的時間。在GB14907-2002《鋼結構防火涂料》規(guī)范中，鋼結構防火涂料定義為涂于建筑物及構筑物的鋼結構表面，形成耐火隔熱保護層以提高鋼結構耐火極限的涂料。
厚型鋼結構防火涂料隔熱原理：涂覆在鋼構件上的厚型鋼結構防火涂料的防火隔熱原理是防火涂料受火時涂層基本上不發(fā)生體積變化，但涂層熱導率很低，延滯了熱量傳向被保基材的速度，防火涂料的涂層本身是不燃的，對鋼構件能起到屏障和防止熱輻射的作用，從而避免了火焰和高溫直接進攻鋼構件。涂料中的有些組分遇火相互反應而生成不燃氣體的過程是吸熱反應，這也消耗了大量的熱，有利于降低體系溫度，故防火效果顯著，對鋼材能起到高效的防火隔熱保護。另外該類鋼結構防火涂料受火時涂層不發(fā)生體積變化形成釉狀保護層，它能起隔絕氧氣的作用，使氧氣不能被保護的易燃基材接觸，從而避免或降低燃燒反應。但這類涂料所生成釉狀保護層導熱率往往較大，隔熱效果差，為了取得一定的防火隔熱效果，厚涂型防火涂料一般涂層較厚才能達到一定的防火隔熱性能要求。
超薄型或薄型鋼結構防火涂料的防火隔熱原理：涂覆在鋼結構上的超薄型或薄型鋼結構防火涂料的防火隔熱原理是防火涂料層在受火時膨脹發(fā)泡，形成泡沫，泡沫層不僅隔絕了氧氣，而且因為其質地疏松具有良好的隔熱性能，可延滯熱量傳向被保護基材的速度。根據(jù)物理化學原理分析，涂層膨脹發(fā)泡產(chǎn)生的泡沫層的過程因為體積擴大而呈現(xiàn)吸熱反應，也消耗了燃燒時的熱量，有利于降低體系的溫度，這幾個方面的作用，使防火涂料產(chǎn)生顯著的防火隔熱效果。 綜上所述鋼結構涂料工作原理概括起來主要有：（1）涂層對鋼結構起屏蔽作用，使鋼結構不至于直接暴露在火焰的高溫中，延遲著火和減小燃燒速度。（2） 防火涂料本身除了具有難燃性或不燃性外，它還具有較低的導熱系數(shù)，可以延遲火焰溫度向被保護鋼結構基體的傳遞。（3） 涂層吸熱后部分物質分解出的水蒸氣或其他不燃氣體能起到消耗熱量、降低溫度、燃燒速度和稀釋氧氣的作用。（4） 防火涂料受熱分解出不燃的惰性氣體，沖淡被保護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。（5） 含氮的防火涂料受熱分解出NO，NH3等基團，與有機游離基化合，中斷連鎖反應，降低溫度。（6） 膨脹型防火涂料受熱膨脹發(fā)泡，形成碳質泡沫隔熱層封閉被保護的物體，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度下降。
五、鋼結構防火涂料的選擇方法及其應用
應根據(jù)建筑部位和耐火極限要求的不同，選擇相應合適的防火涂料。室內隱藏鋼結構、高層全鋼結構及多層廠房鋼結構，當規(guī)定其耐火極限在1.5h以上時，宜選用厚涂型鋼結構防火涂料；室內裸露的鋼結構，輕型屋蓋鋼結構及有裝飾要求的鋼結構，當規(guī)定的耐火極限在1.5h及以下時，宜選用薄涂型鋼結構防火涂料；耐火極限超過2.0h時，應選用厚型鋼結構防火涂料。選用厚型防火涂料時，外表面需要做裝飾面隔護。裝飾要求較高處可選用超薄型防火涂料，但應嚴格控制超薄型鋼結構防火涂料的選用。室外不宜使用膨脹型防火涂料，應選擇適合室外用的鋼結構防火涂料。用于保護鋼結構的防火涂料應不含石棉，不用苯類溶劑。在施工干燥后應沒有刺激性氣味，不腐蝕鋼材，在預定的使用期內須保持其性能。下面介紹四種選擇方法供參考。
（1）類型篩選法：根據(jù)建筑結構防火要求，對防火涂料類型進行篩選，找出符合建筑物防火要求的最佳類型 。
（2）功能比較法：根據(jù)建筑結構的功能要求和防火涂料的適用范圍，找出符合建筑物防火要求的最佳類型。
（3）價格類比法：根據(jù)防火涂料生產(chǎn)廠家的價格比較，找出符合建筑物防火要求的最佳類型。
（4）綜合優(yōu)選法：綜合上述三種情況，最后挑選出符合建筑物防火要求的最佳類型。
六、總結
鋼結構防火涂料是如今乃至未來社會很有發(fā)展前途的一類產(chǎn)品，但實際生產(chǎn)、施工中存在著諸多問題，只有檢驗機構、生產(chǎn)、設計、施工、監(jiān)理和消防監(jiān)督部門聯(lián)手共同努力，才能使我國的鋼結構防火涂料領域健康、有序的發(fā)展。
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