建筑钢结构防火涂料的性能特点和研究现状

关键词：钢结构；防火涂料；防火性能；耐火性能

　　前言：防火涂料的发展历史悠久，有人曾经通过对蛇焚烧的变化，而发明了汽油和二甲苯等膨胀性防火涂料。在近代，人们利用石灰、水泥与水的调和，涂于建筑物表面，进行防火。如今，已经研发出防火性能较好的钢结构防火涂料、饰面型防火涂料以及隧道防火涂料等等，广泛应用于大型建筑工程和室内室外建筑物内，另外，一些单位还专门研究了钢结构的耐火极限和防火涂料的防水机理。

　　1.1钢结构防火方法

　　为了提高钢结构的耐火极限、减少钢结构的火灾损失，我国建筑行业实施了建筑设计防火规范，GB 50016--2006《建筑设计防火规范》以及GB 50222—95

　　(2001年修订版)《建筑室内装修设计防火规范》。钢结构防火保护的方法多种多样，目前最为常见的方法主要有：涂覆钢结构防火涂料，这是目前最经济适用的一种方法，具有简单易行、方便可靠等特点。其他的一些诸如外包混凝土、采用耐火钢、结构内通冷却水以及轻质防火板包覆等方式也普遍适用。

　　1.2防火涂料的防水机理

　　二十世纪九十年代，我国的防火涂料才逐渐发展起来，随着经济建设的不断加强，对防火涂料的要求也在不断提高。防火涂料具有装饰性能和防火性能等特点，按照防火涂料的组成原理和涂层变化情况划分，防火涂料一般分为膨胀性防火涂料和非膨胀性防火涂料。膨胀性防火涂料的阻燃性能强于非膨胀性防火涂料，在有火焰时，膨胀性防火涂料涂层会膨胀，形成泡沫炭质层，炭质层能够防止外部热量对材料的损坏，从而减少了火灾对基层材料的损坏作用。而非膨胀性防火涂料难燃性强，具有良好的隔热性能，能防止火焰的继续扩大。非膨胀性防火涂料由难燃性树脂、阻燃剂和防火填料构成。膨胀性防火涂料由难燃性树脂、阻燃剂和脱水成碳催化剂组成。

　　2建筑钢结构防火涂料的性能

　　根据防火涂料的性能特点和应用范围、发展历史以及防火机理，可以将防火涂料分为厚涂型防火涂料、薄涂型防火涂料和超薄型防火涂料。

　　2.1厚涂型防火涂料

　　厚涂型钢结构的防火涂料又叫做钢结构防火隔热喷涂涂料。主要是通过材料的耐燃性和不导热性延迟钢材温度的升高，遇火不膨胀，自身有良好的隔热性。厚涂型防火涂料厚约8～50mm，耐火极限达30～180min。这种防火涂料的缺点是涂层不耐水、不防潮、随着季节的变化性能也发生变化；并且容易开裂、脱粉，为了抑制这些缺点，有时采用有机高分子材料进行改性、以碱金属硅酸盐类作为粘结剂。厚涂型防火涂料还具有密度小、粘结力强和腐蚀性小等优点，多应用在耐火极限为2小时的室内钢结构上。

　　2.2薄涂型防火涂料

　　薄涂型防火涂料的厚度约为3～7mm，受到热源时容易发生膨胀，形成耐火隔热层来阻止钢材温度的升高。这类防火涂料由聚合物乳液和膨胀阻燃剂、添加剂配合而形成，聚合物乳液的主要特点是能够很好的和钢材粘附在一起，并且耐久性和耐水性较强。这类防火涂料又分为隔热层和装饰层，一般采用喷涂施工。薄涂型钢结构防火涂料的主要特点为涂层薄、粘结力强、抗振性能好；经常适用于裸露的钢结构如工业厂房和体育馆等等。

　　2.3超薄型防火涂料

　　超薄型钢结构防火涂料是最近几年才逐渐发展起来的新品种，其涂层厚度小于3mm，当受到火灾时容易膨胀，形成密实的防火隔热层来阻止钢材的升温。这类防火涂料一般采用喷涂、刷涂施工，适用于耐火极限在2小时内的钢结构上。超薄型钢结构防火涂料的优点是施工方便、涂层薄和装饰性能好等，一般适用于裸露的钢结构装饰，防火性能好。

　　3钢结构防火涂料应用中存在的问题

　　3.1防火涂料自身存在的问题

　　3.1.1钢结构防火涂料的安全性问题

　　薄型钢结构防火涂料和超薄型钢结构防火涂料的膨胀阻燃系统一般为PCN系统，一般包括酸源、碳源和气源三大部分。酸源主要是磷酸三聚氰胺；碳源主要是双季戊四醇；气源主要是胺类和三聚氰胺。因此，当防火涂料遇到火灾，在控制钢材温度的同时，还有可能释放出一些有毒气体，如氨气、一氧化碳、氯气等等，这些气体对人体的健康有一定的影响。

　　3.1.2钢结构防火涂料的耐久性问题

　　不管是薄型还是超薄型防火涂料，由于其组成主要是有机物，它们都会随着时间的延长而出现分解、老化等现象，导致这类防火涂料失去防火性能。虽然厚型防火涂料的组成主要是无机绝热材料，耐久性较好，但也会受到酸雨等自然因素的危害，降低防火性能。虽然大量学者在这一问题上做了深入的研究，但都不是很理想，对防火涂料耐火极限的考察不够完善。

　　3.1.3钢结构防火涂料的测试问题

　　研究钢结构防火涂料的主要性能主要有两点：机械性能和耐火性能。我国防火涂料的耐火试验主要以木质纤维为介质，根据防火涂料的应用环境不同，其试验过程也不相同。因此在测试过程中，要因地制宜，力争做到试验准确，这样才能更加接近实际。

　　3.2在喷涂方面存在的问题

　　钢结构防火涂料在喷涂方面存在的主要问题很多，主要归纳为以下五点：第一，涂层过薄，防火涂料的耐火极限和涂层的厚度有很大的关系，如果没有按照规范进行喷涂，那么钢材的耐火极限就会降低。第二，喷涂表面不光滑，有时候会影响涂层的平整性。第三，室内的防火涂料类型和室外的防火涂料类型有差异，如果混合使用，会造成室内或者室外的防火涂料失去保护作用。第四，在装修的过程中，有些施工单位由于粗心，在烧焊的过程中毁坏了喷涂层，极大的降低了防火涂料的耐火性能。第五，有些施工单位为了获得额外利润，就不雇佣高技术的专业人员，而是雇佣不懂喷涂技术的刷油工，结果导致喷涂不合格，根本不符合规范要求，导致防火性能降低。