钢结构防火涂料的介绍

摘 要： 钢结构防火涂料是防火涂料中的重要品种，本文简单的介绍了钢结构防火涂料的分类、组成及其性能特点，并对涂料的选择和应用进行了说明。

关键词：钢结构防火涂料； 防火涂料种类； 防火机理

一、钢结构防火涂料简介

钢结构作为高层建筑结构的一种形式，以其强度高、自重轻有良好的延伸性、抗震性和施工周期短等特点，在建筑业中得到了广泛应用。但是钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能，如屈服点、抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。通常在450～650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲而造成危害。钢结构防火涂料就是一种近年来比较先进的防火技术措施，它除具有普通涂料的装饰和保护作用外，还具有防腐、防锈、耐酸碱、盐雾等性能，更重要的是由于涂料本身具有不燃性或难燃性，能阻止火灾发生时火焰的蔓延和延缓火势的扩展，较好地保护了基材，避免钢结构失去支撑能力而导致危害。由于其优越的性能，越来越广泛的被使用于各种场所。

二、钢结构防火涂料类型

钢结构防火涂料发展到现在，基本上已形成多品种、系列化的现状。钢结构防火涂料可用不同的方法来对其分类，从所用的分散体系来分类则可分为水溶型和溶剂型；从防火形式来分类则可分为膨胀型和非膨胀型；在应用范围上又分室外型和室内型；从厚度来分类，有厚涂型、薄涂型和超薄型。目前常用的品种中厚涂型和薄涂型基本上是水溶型，超薄型有水溶型和溶剂型两类。薄涂型和超薄型基本上是膨胀型，而厚涂型是非膨胀型的。根据GB14907-2002防火涂料技术性能不同厚度对应的耐火极限要求如下：

三、 常见钢结构防火涂料的性能

从钢结构防火涂料的厚度来分类比较有代表性，目前这种分类方法用得较多，因此重点以厚涂型、薄涂型和超薄型分类方法介绍钢结构防火涂料的性能。

1. 厚涂型钢结构防火涂料

厚涂型钢结构防火涂料又叫钢结构防火隔热喷涂涂料，所谓厚涂型钢结构防火涂料是指涂层使用厚度在7～45mm的涂料。这类钢结构防火涂料的耐火极限为0.5～3.0h。这类钢结构防火涂料是用合适的粘接剂，再配以无机轻质材料、增强材料等组成，施工中多采用喷涂的方法。厚涂型钢结构防火涂料在火灾中涂层基本不膨胀，依靠材料的不燃性、低导热性和涂层中材料的吸热性来延缓钢材的温升，保护钢构件。

2.薄型钢结构防火涂料

涂层使用厚度为3～7mm钢结构防火涂料称为薄涂型钢结构防火涂料。这类钢结构防火涂料一般是用合适的水性聚合物作基料，再配以阻燃剂复合体系、防火添加剂、耐火纤维等组成。对这类防火涂料，要求选用的水性聚合物必须对钢基材有良好的附着力、耐久性和耐水性。该类涂料受火时能膨胀发泡，以膨胀发泡所形成的耐火隔热层来延缓钢材的温升，保护钢构件。

3. 超薄型钢结构防火涂料

所谓的超薄型钢结构防火涂料是指涂层使用厚度不超过3mm的钢结构防火涂料。这种钢结构防火涂料受火时能膨胀发泡形成致密的防火隔热层，该防火隔热层延缓了钢材的温升，提高了钢构件的耐火极限。施工可采用喷涂、刷涂或滚涂，一般使用在耐火极限要求在2h以内的建筑钢结构上。因为这种涂料其涂层很薄，所以外观装饰性较好，在满足防火要求的同时，又能满足人们对装饰性的要求，特别是对于的钢结构。此外这种涂料施工方便，是目前备受青睐的钢结构防火涂料。这类涂料国内品种有公安部四川消防研究所研究出的溶剂型和水溶型超薄膨胀型钢结构防火涂料。

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继厚涂型建筑防火涂料中珍珠岩系列，氯氧镁水泥系列防火涂料之后的又一重要防火涂料系列，它与珍珠岩类防火涂料相比，其主要特点是作为隔热填料的矿物纤维对涂层强度可起到增强作用，可应用于地震多发的地区或常受震动的建筑物，并能起到防火、隔热、吸音之作用。矿物棉类建筑防火隔热涂料主要有矿物纤维防火隔热涂料和隔热填料，其主要成分是矿物棉，粘结材料一般是水泥，在现场采用干法喷涂施工，即纤维经分散后与粘结材料一起用高压空气输送至喷口处，然后与分布于喷口周围的高雾化水混合喷射至待涂表面。因为能够获得密度较小的涂层，从而能减轻整个建筑物的重量，降低建筑物的负荷。国外已广泛使用快干型矿物棉类防火涂料，在施工条件差的建筑工地使用时，具有施工方便、成本低、干燥时间短等优点。

四、防火涂料的防火机理

钢结构防火保护的原理是采用绝热或吸热的材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，从而降低热量向钢材传递的速度，推迟钢结构温升和强度减弱的时间。在GB14907-2002《钢结构防火涂料》规范中，钢结构防火涂料定义为涂于建筑物及构筑物的钢结构表面，形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料。

厚型钢结构防火涂料隔热原理：涂覆在钢构件上的厚型钢结构防火涂料的防火隔热原理是防火涂料受火时涂层基本上不发生体积变化，但涂层热导率很低，延滞了热量传向被保基材的速度，防火涂料的涂层本身是不燃的，对钢构件能起到屏障和防止热辐射的作用，从而避免了火焰和高温直接进攻钢构件。涂料中的有些组分遇火相互反应而生成不燃气体的过程是吸热反应，这也消耗了大量的热，有利于降低体系温度，故防火效果显著，对钢材能起到高效的防火隔热保护。另外该类钢结构防火涂料受火时涂层不发生体积变化形成釉状保护层，它能起隔绝氧气的作用，使氧气不能被保护的易燃基材接触，从而避免或降低燃烧反应。但这类涂料所生成釉状保护层导热率往往较大，隔热效果差，为了取得一定的防火隔热效果，厚涂型防火涂料一般涂层较厚才能达到一定的防火隔热性能要求。

超薄型或薄型钢结构防火涂料的防火隔热原理：涂覆在钢结构上的超薄型或薄型钢结构防火涂料的防火隔热原理是防火涂料层在受火时膨胀发泡，形成泡沫，泡沫层不仅隔绝了氧气，而且因为其质地疏松具有良好的隔热性能，可延滞热量传向被保护基材的速度。根据物理化学原理分析，涂层膨胀发泡产生的泡沫层的过程因为体积扩大而呈现吸热反应，也消耗了燃烧时的热量，有利于降低体系的温度，这几个方面的作用，使防火涂料产生显著的防火隔热效果。

综上所述钢结构涂料工作原理概括起来主要有：（1）涂层对钢结构起屏蔽作用，使钢结构不至于直接暴露在火焰的高温中，延迟着火和减小燃烧速度。（2） 防火涂料本身除了具有难燃性或不燃性外，它还具有较低的导热系数，可以延迟火焰温度向被保护钢结构基体的传递。（3） 涂层吸热后部分物质分解出的水蒸气或其他不燃气体能起到消耗热量、降低温度、燃烧速度和稀释氧气的作用。（4） 防火涂料受热分解出不燃的惰性气体，冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体，使之不易燃烧或燃烧速度减慢。（5） 含氮的防火涂料受热分解出NO，NH3等基团，与有机游离基化合，中断连锁反应，降低温度。（6） 膨胀型防火涂料受热膨胀发泡，形成碳质泡沫隔热层封闭被保护的物体，延迟热量与基材的传递，阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。

五、钢结构防火涂料的选择方法及其应用

应根据建筑部位和耐火极限要求的不同，选择相应合适的防火涂料。室内隐藏钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构，当规定其耐火极限在1.5h以上时，宜选用厚涂型钢结构防火涂料；室内的钢结构，轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定的耐火极限在1.5h及以下时，宜选用薄涂型钢结构防火涂料；耐火极限超过2.0h时，应选用厚型钢结构防火涂料。选用厚型防火涂料时，外表面需要做装饰面隔护。装饰要求较高处可选用超薄型防火涂料，但应严格控制超薄型钢结构防火涂料的选用。室外不宜使用膨胀型防火涂料，应选择适合室外用的钢结构防火涂料。用于保护钢结构的防火涂料应不含石棉，不用苯类溶剂。在施工干燥后应没有刺激性气味，不腐蚀钢材，在预定的使用期内须保持其性能。下面介绍四种选择方法供参考。

（1）类型筛选法：根据建筑结构防火要求，对防火涂料类型进行筛选，找出符合建筑物防火要求的最佳类型 。

（2）功能比较法：根据建筑结构的功能要求和防火涂料的适用范围，找出符合建筑物防火要求的最佳类型。

（3）价格类比法：根据防火涂料生产厂家的价格比较，找出符合建筑物防火要求的最佳类型。

（4）综合优选法：综合上述三种情况，最后挑选出符合建筑物防火要求的最佳类型。

六、总结

钢结构防火涂料是如今乃至未来社会很有发展前途的一类产品，但实际生产、施工中存在着诸多问题，只有检验机构、生产、设计、施工、监理和消防监督部门联手共同努力，才能使我国的钢结构防火涂料领域健康、有序的发展。

参考文献：

[1]CECS 24：90， 钢结构防火涂料应用技术规范 [S].

[2]赵宗治.我国防火涂料现状与发展.消防技术与产品信息.

[3]王良伟，赵宗洁，扬怀轩.钢结构防火涂料.G B 14907--2002 [S].

[4]建筑钢结防火技术规范.中国计划出版社.2006.

作者介绍：武华胜，男 ，安徽合肥人，1984年生，汉，本科，研究方向：产品质量检验。现工作于安徽省产品质量监督检验研究院。