建筑金属结构中防火涂料的合理应用探讨

摘 要：在对建筑钢结构防火技术规范及防火保护方法进行介绍的基础上，探讨了建筑金属结构防火涂料的分类、性能及工程应用中的技术要点。合理的钢结构防火规划和防火涂料的优选，可以有效提高建筑物防火和钢结构耐火水平，确保工程安全可靠、节能经济的施工建设和运营管理。

关键词：建筑；金属结构；钢材；防火涂料

建筑技术的快速发展，尤其是超高层、超大跨度建筑工程建设步伐的不断加快，加上钢建筑结构设计理念和内容的进一步完善，钢结构在建筑结构工程中发挥着非常明显的特殊性和重要性[1]。由于受传统设计理念等因素的制约，钢材作为建筑材料在工程防火方面依然存在一定缺陷，虽然钢材自身不会起火燃烧，但是当发生火灾时在高温作用下钢材的强度会迅速降低，尤其是800～1000℃的火场高温，远远超过钢材静态平衡临界温度（约500℃），进而引起钢材屈服点、抗压强度、弹性模量以及载荷能力等特征力学性能迅速降低，造成钢材出现塑形变形、局部坍塌甚至整体崩塌等问题，如何采取有效措施提高建筑钢结构的防火性能及耐火能力，已成为建筑金属结构工作人员研究的重要内容。

1 建筑钢结构防火技术规范及防火保护方法

20世纪90年代中后期，我国开始对超薄型钢结构防火涂料展开研究，并在2002年实现在工业钢结构中的应用。经过大量的理论分析、试验研究和工程应用，并结合我国建筑工程钢结构应用特性，形成了较为完善的钢结构防火设计、性能检测和施工应用规范标准，主要包括：GB50016-2014《建筑设计防火规范》、GB50222-2015《建筑内部装修设计防火规范》、GB14907-2002《钢结构防火涂料》、CECS24：90《钢结构防火涂料应用技术规范》、DG/T J08-008-2000《建筑钢结构防火技术规程》、CECS200：2006《建筑钢结构防火技术规范》等。在设计防火规范中对钢结构的耐火极限，根据建筑结构类型及建筑物耐火等级（一-三级）分别对建筑柱、梁、楼板、屋顶等部位的钢结构做了0.5～3h的极限耐火指标规定，给建筑钢结构设计、试验检测、施工应用和竣工验收提供了重要的考核数据指标。

建筑钢结构目前常用的防火保护方法有：合理优化布置结构防火体系和防火设施、涂覆钢结构防火涂料、在钢结构外部外包混凝土或砌粘土砖、防火板包覆、柔性卷材防护、钢结构内部充水保护、采取复合防火结构或防火材料等。从大量的理论研究和工程应用实践效果表明，采用防火涂料进行建筑钢结构防火保护是目前建筑行业认为最为有效的防护措施之一，具有施工便捷、性价比较高、耐火时间长等优点[2]。在规范标准不断完善，生产技术不断提高的基础上，国内钢结构防火涂料市场也随行业的发展逐步走向正规，各种钢结构防火涂料在工程应用中发挥非常重要的功能作用和应用效果。

2 建筑钢结构防火涂料的性能及合理选用建议

2.1 厚型钢结构防火涂料

厚型（H型）钢结构防火涂料，其防火涂层厚度可以达到8～50mm，具有涂层厚度大、密度小、热传导率低、粘结性能好强度高等优点。在火场高温环境中依据不膨胀、不燃烧、低热传导以及涂层自身具备的吸热性等，可以有效延缓建筑钢结构材料的温度上升速率，达到保护钢材及钢结构性能的目的，其耐火极限可以达到0.5h～3.0h。由于该类防火涂料其表面较粗糙，外观装饰性较差，不适用于建筑钢构件的涂装及火灾防护，宜用于建筑物室内外的承重钢结构钢材的火灾防护。

2.2 薄型钢结构防火涂料

薄型（B型）钢结构防火涂料，其防火涂层厚度可以达到3～7mm，其在火灾高温环境中，通过膨胀发泡并形成耐火隔热层，从而达到延缓建筑钢结构材料的温度上升速率，其耐火极限可以达到0.5h～2.0h。B型钢结构防火涂料，其以聚合物乳液作为基料，通过与膨胀阻燃剂、颜料填料等材料的合理搭配，利用乳液基料的良好附着力有效依附在钢结构外表。根据工程功能需求，B型涂料可以划分为底层隔热材料和面层装饰材料，其整体装饰效果要明显优于H型涂料。B型防火涂料，可用于建筑物的柱、梁、楼板及屋顶的承重钢结构钢材的火灾防护，尤其适用于体育场馆、工业厂房等建筑物钢结构的火灾防护及装饰。

2.3 超薄型钢结构防火涂料

超薄型（CB型）钢结构防火涂料，其防火涂层厚度≤3mm，其在火灾高温环境中，通过膨胀发泡并形成致密的防火隔热层，从而达到延缓建筑钢结构材料的温度上升速率，其通常用于耐火极限≤2.0h的建筑钢结构上。CB型钢结构防火涂料，其具有涂层薄、粘结强度高、流平性好、性价比高、施工便捷、装饰性好等优点，在一、二类建筑物耐火极限≤2.0h的梁、板及屋顶承重构件防火工程中得到广泛应用。

在工程实践应用中，要非常关注防火涂料的使用范围，优选技术上可行，经济上优越的防火涂料。从试验数据及工程应用效果来看：对于耐火时间≤2.0h的建筑钢结构，宜优选采用超薄型或薄型钢结构涂料；而对于耐火时间≥2.5h的建筑钢结构，宜优选采用厚型钢结构防火涂料。有研究人员做过一个试验，即采用超薄型、薄型和厚型三种建筑钢结构防火涂料，分别进行2.0h、2.5h和3.0h的耐火极限试验，其中厚型防火涂料其试验成功率为92.6%，薄型成功率为78.3%，超薄型为69.7%，厚型防火涂料的防火性能远大于薄型和超薄型[3]。这主要是防火涂层在经过长时间的太阳紫外线照射后，防火涂料内部的黏接剂分子结构发生了降解甚至分解，从而造成超薄型或薄型在火灾高温环境中其膨胀炭层容易出现裂纹甚至脱落等问题，达不到应有的耐火性能。因此，目前市场上的超薄型和薄型防火涂料，其抗紫外线照射老化性能有待进一步提高。对于高层、超高层及功能复杂或耐火极限≥2.5h的建筑钢结构防火优化过程中，宜优选厚型钢结构防火涂料，以提高整个建筑金属结构的防火和耐火性能水平。

3 结束语

建筑钢结构防火的最终目标为：尽可能通过合理的结构防火布置和防火措施，有效保障建筑物内部人员的生命财产安全。在实际工程应用中，应根据建筑物功能特性和施工气象条件，优选符合工程实际的防火涂料，并根据类似工程应用实践过程中可能出现的问题，制定有针对性的高效合理技术措施，优选既经济又安全可靠的防火涂料产品，有效提高建筑物防火和钢结构耐火水平。

参考文献

[1]杨雁翔，沈小峰，孔德泉，等.温州世贸中心高空钢结构厚型防火涂料防开裂控制[J].施工技术，2009，39（6）：42-44.

[2]李国强.建筑钢结构抗火设计与防火保护措施[J].节能减排，2009（6）：90-91.

[3]邓小波，唐孔科，王继刚，等.钢结构防火涂料存在的问题、对策及热传导模型介绍[J].21世纪建筑材料居业，2011（6）：57-60.

作者简介：李洪亮（1989-），女，贵州思南人，研究生，助理工程师，主要从事建筑材料质检、科研工作。