浅谈钢结构防火涂料应用过程中的通病及对策

摘要：钢结构由于其显著的优点得到了广泛的应用，获得了良好的经济效益和社会效益，文章旨在分析钢结构防火涂料在使用过程中存在通病问题,并提出相应的解决方案。希望通过对关键因素的控制，使钢结构防火保护工作走上良性发展的道路。

关键词：钢结构；防火涂料；解决对策

中图分类号：TU391文献标识码： A

钢结构防火涂料是指施涂于建筑、构筑物的钢结构表面，能形成耐火隔热保护层以及提高钢结构耐火极限的涂料。随着建筑事业的蓬勃发展，建筑结构形式日新月异，钢结构由于具有强度高、自重轻、抗震性好、施工快、建筑基础费用低、结构占用面积少和工业化程度高等特点得到了人们的广泛重视。钢结构虽然不燃，但是极易导热，当自身温度达到540℃以上，其力学性能迅速下降，而当温度达到600℃时，钢材的强度几乎为零。

钢结构的防火措施多种多样，过去曾采用浇铸混凝土外壳，用耐火砖等设置阻火屏障、用石膏板等不燃材料包覆或采用空心管材内部充水冷却等方法。现在更多的是采用喷涂钢结构防火涂料的方法保护钢结构，由于这种措施防火隔热性能好，施工不受结构几何形体限制，一般不需要增加辅助设施，易于实施，还有一定的美观装饰作用等得到了广泛的应用。但是，在钢结构防火涂料的选型、耐久性、施工质量等方面存在着一些通病，也给防火监督工作带来了一定困难。

1． 钢结构防火涂料应用过程中存在的通病问题

1．1 安全性问题

目前广泛使用的薄型和超薄型防火涂料的膨胀阻燃体系大多为P-N体系，包括三个部分：酸源、碳源和气源。防火涂料遇火产生膨胀从而对基材起到保护作用的同时，其阻燃成分有可能释放出诸如NH3、HCN、HX、Nox、CO、C12、Br2等有毒气体。如果这些气体的浓度超过了人体的耐受极限，就会对未及时逃离火灾现场的人员以及消防灭火人员产生危害，这是一个应该引起高度重视的问题，而目前有关钢结构防火涂料的国家标准中尚未考虑防火涂料遇火后产生有毒气体的种类、限量及对人体的危害程度，应对此作深入的研究。

1．2 耐久性问题

钢结构防火涂料的耐久性问题是影响钢结构防火保护成效的一个至关重要的问题。钢结构防火涂料的耐久性问题一直备受关注，上世纪90年代中期，公安部四川消防研究所对国内11种饰面型防火涂料进行了3年耐久性考察。膨胀型防火涂料的防火性能是靠其有机成分的物理化学反应而实现的，但防火涂料在长期暴露中必然出现有机成分的溶出、分解、降解等老化失效问题。相对而言，厚浆型防火涂料的耐久性优于膨胀型防火涂料，但厚浆型防火涂料也同样会在长期使用中防火性能降低。它的降低主要是由于涂层孔隙的变化而产生，如在长期使用中水及C02气体的作用使涂层孔隙率提高并最终由封闭的孔隙而成为贯通孔隙，从而使得涂层热导率加大，降低了涂层的隔热性，而厚型涂料的厚度能够有效保证钢结构防火性能整体降低不大。

1．3 测试方法问题

钢结构防火涂料因其使用环境、受火类型不同，对基材的保护作用也就不同。如在石化企业的火灾中往往是由于设备和管道内的可燃介质发生跑冒滴漏，遇火而引发，属烃类火，因而其支承设备、管道的框架、支架和管架等钢结构所用的防火涂料的耐火极限应以烃类火的升温曲线来测试，才更接近实际。因此以一种模式的温升曲线去核定所有建筑构件的耐火极限显然是不合适的。此外，构件在测试时和在实际火灾情况下因其所受的荷载状况不同、构件的约束条件及所在结构的复杂性不同以及受火面实际作用情况的不同。一般情况下，在实际火灾中任何暴露在火焰中的单个构件都只是整个大构件的一部分，此构件的绝大部分还都处于冷却状态，因此从测试得来的耐火极限数据与实际结构中的构件在真实火灾情况下会有较大偏差。

1．4 标准滞后问题

目前我国现行钢结构防火设计主要是根据处方式的防火规范来确定钢构件防火被覆厚度，这种做法虽然在一定程度上比较贴近构件在真实结构中的耐火时间，但未能充分考虑具体建筑的使用功能、火灾荷载、火灾延续时间及实际温升效果对构件的影响，尤其在对一些超大型和特殊建筑的设计中，这种处方式钢结构防火设计方法更显得力不从心。虽然我国的建筑法规规定建筑物防火涂料性能的验收由消防部门负责，但一直以来由于缺乏现场检测的标准及可操作的方法，使得对防火涂料性能的检测实际上难以进行。钢结构防火涂料标准的制定与执行往往由于各种原因而滞后于产品的生产与使用，这就使得防火涂料的生产与销售以及公安消防部门的监督管理容易造成无据可依的局面，部分劣质产品鱼目混珠，为钢结构的安全使用带来了隐患。

1．5 产品监管问题

作为特殊建筑材料的防火涂料生产定要通过国家有关行业管理部门认证后才能营业，生产的产品要经过国家专门的检测机构检测合格并由消防部门发放生产许可证方能进行生产和销售。可见，防火涂料产品从生产到销售是受行业管理部门管理和监督的，正常情况下不易生产假冒伪劣产品。但在现实中，确有一些厂家采用各种以假乱真手法使生产的假冒伪劣产品流入市场。在防火涂料的生产、销售过程中，少数厂家为了获取消防管理部门发放的资格认证，通过国家消防产品检测机构的检测，取得生产、销售防火涂料的许可证，采用送检样品一套标准，对内生产产品另一套标准的方法。一旦通过检测，取得生产、销售许可证，在以后的生产中则置标准生产工艺于不顾，为了减少成本，降低原材料的等级，改变配方减少有效成分，甚至掺假。更有个别厂家用高价购买少量国外产品，改换包装后冒充本厂生产的送检样品蒙混过关。

2．对策研究

对于目前钢结构防火涂料应用过程中存在的通病问题，应积极开展有针对性的研究工作，切实改善和提高钢结构的防火性能，来确保以钢构件为承重结构的建构筑物达到相关消防技术规范的耐火极限要求。具体从以下几个方面开展应对措施：

2．1 安全性问题的应对应进一步加大对钢结构防火保护技术的研发工作，走产学研相结合的路子，加快研究和开发性价比高、防火稳定性强的新型钢结构防火涂料。各科研机构、院校和设计都应该引入安全环保研究及设计观念，并在研究及设计上严格计算钢结构的防火保护层厚度与构件承受的有效重力荷载和构件的截面系数来选配合规的防火涂料，同时进一步需要具有一定规模的钢结构防火涂料的生产厂商对安保设计理念予以贯彻及推动。在探索和建立钢结构防火涂料的安保评介和测试体系中，必须严控钢结构防火保护技术规程和行政流程，以确保钢结构防火涂料在建筑行业的运用更符合人性化和可持续发展的安保要求。

2．2 耐用性问题的应对在选用钢结构防火涂料耐用性的保护技术方面上，首先要严格按照《钢结构防火涂料应用技术规范》对不同钢构件采用不同防火保护方法。例如，厚涂型防火涂料由于其主要成分为无机材料，不易老化、耐火时间长，适合于耐火极限要求高或永久性建筑隐蔽部位(梁、柱)的防火保护，而薄型涂料抗震性好，但耐火时间短，适宜用在1．5H以下的结构(网架、轻钢屋梁)；二是根据不同的钢结构防火涂料，为防止涂料的老化及有效成分的析出，采用相应涂层保护方法，尤其是超薄型和薄型防火涂料，增加保护层甚为重要。例如，超薄型防火涂料涂层厚度不足3毫米，一旦其膨胀性能丧失，对钢结构的保护作用几乎为零，有实验证明，选用环氧树脂为成膜剂、以氧化锌或磷酸锌为填料的底漆增加钢结构保护层或者增加多层喷涂工序，既有利于提高超薄型钢结构防火涂料膨胀体对基材的附着强度，又保证防火耐用性能得到较好的兑现，进而提高防火涂料在钢构件上长期附着的可靠性。

2．3 测试和标准问题的应对 钢结构防火涂料作为钢结构使用功能的补充材料，其性能化要求具备理化和耐火两方面共同组成。积极开展性能化消防技术规范在钢结构建筑防火保护领域的研究，并通过设计规程来规范实际测试来总结出适应新环境下的钢结构防火涂料的标准。

上世纪80年代的性能化消防设计规范目前在国外及我国的港、台地区正呈良好的发展态势，这种基于火灾试验模型和计算机模拟技术的全新消防设计思想，是消防技术规范应用的一次里程碑式的变革。在钢结构的防火保护设计中引入性能化概念也是其中一个相当重要的领域。钢结构防火保护性能化设计的一般流程。首先，对个案建筑物进行详尽的火灾风险评估，确定建筑物的危险等级；再则，在发生火灾情况下，对人员疏散状况的评估；其三，是对发生火灾时对建筑物财产损失的评介；最后，对比核算建设和日常维护的成本。通过规定设计规程，最终确定对承重的钢构件采取怎样的防火保护水平，这样做，既满足安全优先，又兼顾成本效益，是钢结构防火保护技术应用的发展方向。

在规定设计规程后，再通过模拟火灾试验样本数据明确设计运用的方法是对测试理论的有力验算，同时也是出具新标准的理论支撑。首先，需模拟火灾试验，设定火灾场景；第二，再模拟火焰和烟气的蔓延和流动；其三，通过控制烟气层的清晰高度校核人员安全疏散时间；最后，通过烟气模型的计算，验算钢构件的高温下的热稳定性，确保结构在预期时间内不倒塌。

2．4 产品监管问题的应对 钢结构防火保护材料的好坏是确保钢结构建筑的消防安全前提。消防机构在出具审核意见书的同时，应专门向建设单位发放消防产品选用告知单，内容主要是如何选用和查询消防产品。建筑单位在产品现场前及时反馈给公安消防部门，共同做好消防产品抽检，要求销售单位提供选用的防火涂料市场准入资料，并附有涂料品种名称、技术性能、生产厂家、生产批号、储存期和使用说明等。公安消防部门应定期通过网站、通报等形式将抽检的防火涂料质量对社会公布，及时消纳社会上各个层面的监督反馈意见，是能够解决防火涂料生产流通环节中出现的名不符实问题。消防检测机构和相应政府执能部门应针对企业和涂料在生产和流通环节中的问题建立相应的监督体制或者强制性操作规范。将防火涂料的检测、生产进行应用规范化、操作细节化，使得防火涂料能真正的对钢结构起到保护作用。钢结构防火保护的消防行政管理工作，要从钢结构建筑防火设计审核、施工现场监督检查、钢结构防火涂料产品质量监管以及建筑工程消防验收等环节进一步整合资源、加强协作，让钢结构防火保护工作走上良性发展的道路。

3．结束语

在钢结构防火涂料得到普遍的运用情况下，通过对其通病问题的解析来提醒科学合理的选择防火涂料品质对保障钢结构建筑在火灾中的安全性是至关重要的；通过强势行政监管、规范设计方式、严控施工工序等手段是对钢结构防火涂料在建筑市场能够安全运用的保障。

参考文献：

1 李风，覃文清.钢结构防火涂料的研究及应用.涂料工业.1999（3）：31~34

2 国家质量监督检验检疫总局.GB14907-2002.钢结构防火涂料.中国标准出版社.2002

3 中国工程建设标准化协会.CECS24:90.钢结构防火涂料应用技术规范.中国工程建设标 准化协会.1990

4 时虎.钢结构防火涂料的研究及其应用.现代涂料与涂装.2003（4、5）