钢结构防火涂料的研究及其应用

摘要：论文介绍了钢结构建筑的火灾危害性，指出了钢结构防火保护的重要性，介绍了目前钢结构防火涂料的种类、性能、钢结构防火结构和防火涂料选用等问题。笔者还针对现实中钢结构防火材料存在的问题，提出了相应对策和深入研究的方向。

关键词：钢结构；防火保护；防火涂料

Abstract: the paper introduces the steel structure building fire hazards, and points out that the steel structure of the importance of fire protection, this paper introduces the current steel structure fire retardant coating type, performance, steel structure fire prevention structure and fire coatings selection problem. The author also steel structure fire materials based on the practical problems, and put forward the corresponding countermeasures and the direction of further research.

Keywords: steel structure; Fire protection; Fire coatings

中图分类号：TU391 文献标识码：A文章编号：

近年来，随着建筑行业的不断发展，我国建筑工程的主体建造，由原来单一的钢精混凝土和砌体结构，逐步被钢结构打破。钢结构建筑工期短、收益快的优势，引起了建筑行业的广泛关注，在一些工厂、体育团、剧场、火车站等大型工程中，得到了合理的应用，发展迅速。但是钢结构的建筑物因为自身的缺陷，缺乏很好的防火能力，如果没有进行过防火处理，在300-400℃时，钢结构的强度就开始快速下降，500℃时，钢结构的强度下降超过一半，540℃时，全负荷的钢结构便会失去静态平衡稳定，产生局部破坏甚至垮塌。据专业的数据，一般火灾的温度都在800℃以上，没有保护的钢结构在这样的情况下，引起的后果是不堪设想的。2001年9月11日，震惊世界的“9.11事件”中，世界贸易大楼姊妹楼倒塌，几千个世界精英在火灾中丧生，经济损失数百亿美元，整个美国的经济都受到了沉重的打击。事后专家分析原因，是因为飞机撞坏了大楼钢结构上的防火涂层，使钢结构失去了防火能力，在大火中很快软化，最终倒下。

钢结构防火有很多方法，但是通过全方位的比较后，专家认为钢结构防火涂料保护是应用范围最广、效率最高的方法。钢结构防火涂料施工方便、价格便宜，在发生火灾时，防火涂料耐火隔热，能形成钢结构保护层，提高了钢结构的耐火能力，降低了人员逃生的难度和人员的伤亡，减少了火灾后的建筑修复的费用和周期，减少了经济损失。

一、钢结构防火涂料保护原理

钢结构防火涂料有这么大的保护功能，主要因为以下三点：

1、防火涂料具有难燃或不燃的特点，屏蔽了钢基材，使钢结构不直接遭遇烈火。同时防火涂料遇火后还能生成泡沫隔热层，进一步防止钢结构燃烧。

2、防火涂料受热后能形成炭化泡沫层，阻止火焰对钢结构热量的传递，使钢结构稳定了强度，提高耐火限度。

3、防火涂料遇热后部分分解，释放出水蒸气和惰性气体，从而抑制了燃烧。

二、钢结构防火涂料的类型

钢结构防火涂料根据不同类型大概可以分为以下几种（见表1）。

常见的钢结构防火涂料主要是厚型、薄型、超薄型和矿物棉类钢结构防火涂料。

1、厚型钢结构防火涂料

厚涂型钢结构防火涂料是指涂层厚度为7mm～45mm之间，呈粒状面，密度较小，热导率低，能耐火两小时以上的钢结构防火涂料。厚型防火涂料能长期使用，性能稳定，但颗粒大，涂在钢结构外表面粗糙、不美观，多用于结构隐蔽的工程。

2、薄型钢结构防火涂料

薄涂型钢结构防火涂料是指涂层厚度大于3mm～7mm之间，对钢结构有部分装饰效果，该涂料高温时膨胀增厚，对钢结构建筑的耐火保护极限为两个小时。随着超薄型钢结构防火涂料的出现，市场占有率逐步萎缩。

3、超薄型钢结构防火涂料

超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度≤3mm，对钢结构建筑物有很好的装饰效果，高温膨胀发泡，对钢结构建筑的耐火保护在两小时之内。随着技术的发展，现在国内外已经出现了耐火能力超过两个小时的超薄型钢结构防火涂料。由于该涂料工时短、费用低、保护性能较好，在很多轻钢结构、网架上被广泛使用。

4、矿物棉类建筑防火隔热涂料

矿物棉类建筑防火隔热涂料是一种重要的防火涂料，矿物纤维可以增强隔热作用，除防火外还可以增强抗震、吸收噪音等等。由于施工方便、易干、廉价等优点，国外已广泛使用这种防火涂料，但在我国还刚刚起步。

三、钢结构防火涂料涂装的选用

1、钢结构防火涂料的选用

民建和大型工建的承重刚都要喷涂防火涂料进行防火保护，建筑的设计师和建造师会根据中国工程建设标准化协会标准《钢结构防火涂料应用技术规范》的规定，结合该建筑的耐火要求进行施工。一般薄型钢结构防火涂料会被优先选用，例如屋盖和楼盖钢构件的防火材料就是用薄型钢结构防火涂料，而且还可以把涂料的重量也计算在结构承重之列。对于防火等级要求高的建筑，在喷涂厚型钢结构防火材料后，还要在外表面添加装饰面。超薄型钢结构防火涂料一般用在方式要求高的建筑部位。如果是特别重要的承重钢结构，在钢材选择上首先就要选择防火钢材，另外在用防火涂料进行保护，以体育馆为例，体育馆的屋顶一般是网架，而且体育馆的屋盖承重压力大，综合这些因素，体育馆的防火材料既要美观又要耐用。所以在建造体育馆时，用防火钢材建造承重网架，用耐火极限高的超薄型钢结构防火材料涂于网架之上，这样网架相对承重小、美观和安全。这些钢结构防火的专业技术数据参考GB14907-94《钢结构防火涂料通用技术条件》的规定。

2、钢结构防火涂料的厚度

超薄型和薄型钢结构防火涂料的厚度，应该耐火试验为依据，达到甚至略超过耐火试验的厚度要求，保证建筑物的安全。对于厚型钢结构防火材料，构件规格不同的情况下，对热轧工字钢宜采用较大的型号，对焊接H型钢在同种型号中宜采用腹板较厚的规格。在装置内，要根据建筑物的特点、重要性和耐火极限要求要确定涂层的厚度。

由于钢结构防火涂料施工简便、施工局限少、成本较低和防火效果好等因素，从上世纪80年代开始，我国的建筑开始使用钢结构防火涂料，80年代中期开始自行研发和生产。经过30年得发展，钢结构防火涂料的生产得到了长足的进步。配套国家颁布的相关技术标准和规范，我国的钢结构防火涂料必定有更科学和广阔的发展前景。

参考文献：

[1] GB14907-94・.钢结构防火涂料通用技术条件[S]。

[1] 李国强・钢结构抗火设计方法的发展・钢结构・2000・（3）：47-49

[1] 时虎・防火涂料研究及其应用・化工科技市场・2002・（3）：22-28

[1] 王华进、王贤明、管朝祥等・超薄型钢结构防火涂料・涂料工业・2001・（2）：16-18

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。