钢结构防火涂料:不会燃烧的建筑材料-中文百科频道

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超薄型结构

超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度3mm(含3mm)以内，装饰效果较好，高温时能膨胀发泡，耐火极限一般在2h以内的钢结构防火涂料。

该类钢结构防火涂料一般为溶剂型体系，具有优越的黏结强度、耐候耐水性好、流平性好、装饰性好等特点；在受火时缓慢膨胀发泡形成致密坚硬的防火隔热层，该防火层具有很强的耐火冲击性，延缓了钢材的温升，有效保护钢构件。超薄膨胀型钢结构防火涂料施工可采用喷涂、刷涂或辊涂，一般使用在耐火极限要求在2h以内的建筑钢结构上。

已出现了耐火性能达到或超过2h的超薄型钢结构防火涂料新品种，它主要是以特殊结构的聚甲基丙烯酸酯或环氧树脂与氨基树脂、氯化石蜡等复配作为基料粘合剂，附以高聚合度聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺等为防火阻燃体系，添加钛白粉、硅灰石等无机耐火材料，以200#溶剂油为溶剂复合而成。各种轻钢结构、网架等多采用该类型防火涂料进行防火保护。由于该类防火涂料涂层超薄，使得使用量较厚型、薄型钢结构防火涂料大大减少，从而降低了工程总费用，又使钢结构得到了有效的防火保护，防火效果很好。

薄型

薄涂型钢结构防火涂料是指涂层厚度大于3mm，小于等于7mm，有一定装饰效果，高温时膨胀增厚，耐火极限在2h以内的钢结构防火涂料。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，其防火原理同超薄型。

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。其装饰性优于厚型防火涂料，逊色于超薄型钢结构防火涂料，一般耐火极限在2h以内。因此常用在小于2h耐火极限的钢结构防火保护工程中，常采用喷涂施工。在一个时期占有很大的比例，但随着超薄型钢结构防火涂料的出现，其市场份额逐渐被替代。

厚型

厚型钢结构防火涂料是指涂层厚度大于7mm，小于等于45mm，呈粒状面，密度较小，热导率低，耐火极限在2h以上的钢结构防火涂料。由于厚型防火涂料的成分多为无机材料，因此其防火性能稳定，长期使用效果较好，但其涂料组分的颗粒较大，涂层外观不平整，影响建筑的整体美观，因此大多用于结构隐蔽工程。该类防火涂料在火灾中利用材料粒状表面，密度较小，热导率低或涂层中材料的吸热性，延缓了钢材的温升，保护钢材。

这类防火涂料是用合适的无机胶结料(如水玻璃、硅溶胶、磷酸铝盐、耐火水泥等)，再配以无机轻质绝热骨料材料(如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、海抱石、漂珠、粉煤灰等)、防火添加剂、化学药剂和增强材料(如硅酸铝纤维、岩棉、陶瓷纤维、玻璃纤维等)及填料等混合配制而成，具有成本较低的优点。施工常采用喷涂，适用于耐火极限要求在2h以上的室内外隐蔽钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构。如：高层民用建筑的柱、一般工业与民用建筑中支承多层的柱的耐火极限均应达到3h，需采用该厚型防火涂料保护。

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—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，尚属空白，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、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。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。

基本内容

钢材是一种不会燃烧的建筑材料，它具有抗震，抗弯等特性。在实际应用中，钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力，也可以满足建筑设计美感造型的需要；还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲，拉伸的缺陷。因此钢材受到了建筑行业的青睐，单层，多层，摩天大楼，厂房，库房，候车室，候机厅等采用钢材都很普遍。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。

钢结构通常在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，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。

要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火处理，其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，其措施是多种多样的，关键是要根据不同情况采取不同方法，如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。但无论采取何种方法，其原理是一致的。下面介绍几种不同钢结构的防火保护措施。

一、外包层。就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型，也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂缝，并保证外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆，也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板，采用胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。

二、充水(水套)，空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防护措施，这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的温度、水在钢结构内循环、吸收材料本身受热的热量。受热的水经冷却后可以进行再循环、或由管道引入凉水来取代受热的水。

三、屏蔽。钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将构件包藏在两片墙之间的空隙里，只要增加少许耐火材料或不增加即能达到防火的目的。这是一种最为经济的防火方法。

四、膨胀材料。采用钢结构防火涂料保护构件，这种方法具有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体限制等优点，一般不需要添加辅助设施，且涂层质量轻，还有一定的美观装饰作用，属于现代的先进防火技术措施。

目前，高层钢结构建筑日趋增多，尤其是一些超高层建筑，采用钢结构材料更为广泛。高层建筑一旦发生火灾事故，火不是在短时间内就能扑灭的，这就要求我们在建筑设计时，加大对建筑材料的防火保护，以增强其耐火极限，并在建筑内部制订必要的应急方案，以减少人员伤亡和财产损失。

应用范围：广范应用于电厂(站)，现代建筑及大面积，大跨度的各种裸露，隐藏的钢结构防火保护与装饰。

技术指标：

A.在容器中的状态：经搅拌后呈均匀液态，无结块

B.干燥时间：表干12h

C.初期干燥抗裂性：无裂纹

D.外观与颜色：同样品相比无明显差别

E.粘结强度：0.15MPa

F.抗振性：扰曲L/200,涂层不起皮、不脱落

G.抗弯性：扰曲L/100,涂层不起皮、不脱落

H.耐水性：浸泡24h,涂层不起皮、不脱落

I.耐冻融循环性：15次冻融循环后、涂层无粉化、无开裂、无剥落、无起泡。

J.耐火极限：＞0.93h

检查方法

1.可在现场对产品的质量作一初步的检查：在已施工好的基材上切取2～3块小样，或取少量样品涂在2～3块150mm×150mm胶合板上，按实际施工的情况涂刷。待干透后，用酒精灯的火焰检查。火焰高度40mm左右，施加火焰的时间一般为20min，检查涂层发泡情况。正常的情况下，按规定的用量（一般为500克/平方米）施工，一级防火涂料的泡层厚度为20mm以上，二级防火涂料的泡层厚度为10mm以上泡层应均匀致密。

2.合格防火涂料在受到喷灯等强火灼烧时，会大量发泡膨胀，表面聚集凸起，数分钟内不会出现烧损现象，而假冒伪劣防火涂料则基本不发泡，会出现大量散落掉渣的情况，木质基材也会很快发生燃烧破损的现象。

3.查验该产品是否具有国家级消防质检中心出具的合格检验报告，也可上网查询。防火涂料实行消防产品型式认可制度，市场上销售的防火涂料应具备国家消防产品型式认可证书和型式检验合格报告。

4.在实际使用中，为了保证防火涂料的防火及其他使用性能，一般需要采用透明的罩面涂层。防火涂料的用量一般为350～500克/平方米，罩面涂层的用量一般为50克/平方米。

5.根据国家标准，除满足阻火性要求外，防火涂料的燃烧性能分为一级和二级。在规定的实验条件下，一级防火涂料的耐燃时间不小于20分钟，二级防火涂料的耐热时间不小于10分钟。用户在选择时应注意加以区别，避免企业以次充好，达不到防火保护效果。

防火隔热原理

超薄型或薄型钢结构防火涂料的防火隔热原理：

涂复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而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，使防火涂料产生显着的防火隔热效果。

厚型钢结构防火涂料的防火隔热原理：

涂复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，对钢构件起屏障和防止热辐射作用，避免了火焰和高温直接进攻钢构件。还有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，也消耗了大量的热，有利于降低体系温度，故防火效果显着，对钢材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。

组成

钢结构防火涂料是由基体树脂、催化剂、成碳剂、发泡剂组成的。

基体树脂与其它组分配伍，既保证了涂料在正常条件下具有各种利用功能，又能在火焰灼烧或高温条件下具有难燃性和良好的膨胀发泡功能。

催化剂是一种能在定然条件下分解出磷酸的物质，分解出的酸使多元醇脱水，从而使之构成不易燃的三维空间构造的炭化层。等闲，磷酸三聚氰胺的水溶性较聚磷酸胺小，且兼具催化和发泡双重成效。

成碳剂是涂层在高温下构成不易燃三维空间构造的泡沫碳化层的物质基础，对泡沫炭化层起骨架作用。

膨胀型钢结构防火涂料只有在发泡剂的作用下，能力在高温火焰下发生膨胀层。发泡剂遇火分解并释放出氨、水、二氧化碳、卤化氢等不燃性气体，使涂层在到达软化点的情形下发泡膨胀，构成海绵状构造。

选用问题

首先，不要把技术性能仅能满足室内的涂料用于室外。

室外环境要比室内差很多。室外防火涂料应该选用耐水、耐冻融、耐老化、强度高的防火涂料，因为室外的防火涂料要经受风吹日晒、雨淋冰冻。

第二，不要把饰面型防火涂料选用于保护钢结构。因为饰面型防火涂料其隔热性能一般达不到大幅度提高钢结构耐火极限的目的。

验收

钢结构防火涂料的工程一般情况下，都是比较大型的工程，针对大型的钢结构防火涂料工程，对所有施工人员乃至施工单位来说，就是要保证钢结构防火涂料工程的验收合格。

对于钢结构防火涂料工程，基本的操作工艺是：作业准备—防火涂料配料、搅拌—喷涂—检查验收，在钢结构防火涂料的施工工艺中，工程验收是至关重要的，工程的验收是整个施工的认可，今天，我们就来了解一下，工程验收时，需要的一些质量文件：

1、防火涂料材料质量证明书及检验报告。

2、隐藏工程验收记录。

3、涂装检测资料。

4、分项工程质量检验评定。

病态防治

第一，流挂

超薄型钢结构膨胀防火涂料涂膜流挂的主要原因有两个，一是属于施工方面的原因，及涂膜一次涂装得太厚，或者涂料在涂装时稀释剂加入得太多；二是涂料的内在质量缺陷儿造成涂膜流挂。属于第一个原因的，在涂装时应按要求涂装，每道涂层不能太厚，涂料涂装前，如果需要加入稀释剂，不能加得太多以至于涂料的黏度太低。

溶剂型涂料具有非常好的流平性，一次涂装所得到的湿涂膜较厚时容易造成流挂。为了防止涂料流挂，可在涂料生产时予以考虑。例如，使用适当的防流挂助剂使涂料具有合适的流变性。属于这类助剂的有有机膨胀润土、氢化蓖麻油等。

第二，涂膜开裂

超薄型钢结构膨胀防火涂料涂膜开裂是指涂膜装成膜后，在短期内或在户外实际使用后涂膜出现裂缝的现象。根据涂膜的开裂程度和裂纹的形状，涂膜表面出现的裂纹有细裂、隙裂、微裂、龟裂、鳄鱼皮裂纹和发状裂纹等。钢结构防火涂料开裂大多数发生在涂膜表面，以龟裂纹最为常见。这类涂膜病态发生的原因主要有底、面涂配套不适应；面漆中颜料体积浓度（PVC）偏高；底涂涂料未干透就进行施工和面涂料涂装得太厚等。

第三，针孔

超薄型钢结构膨胀防火涂料针孔是涂膜干燥后，在表面出现针状小孔，严重时小孔可能像粗糙皮革的毛孔。其原因一是涂料涂装得太厚，二是溶剂挥发得太快，三是涂料的黏度较高。当涂料涂装得太厚或是溶剂挥发得太快时，在涂膜表面涂料的黏度已经很高时，尚有较多的溶剂留在涂膜内部，由于其快速挥发而形成散逸通道，溶剂顶破涂膜后涂膜已经失去流动性，无法流平以填平小孔，就在涂膜表面形成了针孔。涂料的黏度太高，在涂膜中的溶剂挥发或空气逸出时涂料已经不能够流平，同样在涂膜中留下针孔。

因而，合理地选择溶剂，使溶剂具有适当地挥发速度，可以防止针孔的出现；在涂料中加入适量的流平剂也有利于消除针孔；适当地控制施工黏度，即当涂料黏度太高时施工前加入适量的稀释剂都有助于消除针孔。

第四，雨斑

户外的涂膜在实际使用过程中，受到雨淋或雨露的侵渍使涂膜表而产生斑点，这种斑点称为雨斑。主要原因是涂膜的耐水性差，通过采取措施（例如在涂料中添加硅烷类防水助剂、提高涂膜的耐水性能等）提高涂膜的耐水性能够消除这类涂膜病态。

防火机理

厚型钢结构防火涂料又称非膨胀型防火涂料,主要成分为无机绝热材料,呈现粒状面,密度较小,涂层受热不膨胀,由于其自身具有良好的隔热性,因而也叫隔热性防火涂料。其防火机理是利用涂层固有的良好绝热性,阻止火灾热量向钢材传递,并且在高温下形成一种结构致密的釉状物,能有效隔绝氧气并具有反射热量作用,延缓钢结构温升,起到防火保护作用。

薄型和超薄型钢结构防火涂料又称膨胀型防火涂料,主要由基料、脱水剂、成碳剂和发泡剂等组成,当温度升高到一定程度的时候,脱水剂促使多羟基化合物脱水碳化,在发泡剂分解释放出的大量气体作用下,涂层发生膨胀,膨胀倍数可达十几倍甚至几十倍,形成致密的泡沫状炭化隔热层,从而阻止热量向钢结构传递,起到防火保护作用。

基层处理方法

被保护钢基材的表面处理是薄型钢结构水性防火涂料施工的基础工序。其目的是为涂膜与被保护钢基材表面的附着创造一个良好的条件同时还能提高和改善涂膜性能。钢结构表面处理是整个涂装工艺取得良好效果的一个关键环节。表面处理的目的第一清除被涂物件表面的各种污垢使涂层与被涂钢基材表面很好地附着以保证涂层具有优良的性能。污垢分为无机和有机污垢两类它们的存在不仅影响涂层外观严重的会使涂膜成片脱落第二修整被保护物件表面除去存在的缺陷提供防火涂料施工时需要的表面粗糙度使涂刷时有良好的附着基础。

实践表明被涂物件表面合适的粗糙度为46级第三针对被保护钢基材的不同材质采用不同的处理方法以提高涂层的附着力和防腐蚀能力。表面处理的方法多种多样应依据被涂钢基材表面加工后的清洁和光洁程度污垢的种类和特性以及污染程度等来选择。属于表面净化处理的有除油、除锈、除旧漆属于化学处理的有磷化、钝化处理。

（1）除油

去除金属工件表面的油污可增强各种涂料的附着力。根据油污情况选用成本低、溶解力强、毒性小和不易燃的溶剂。常用的溶剂有200石油溶剂油、松节油、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳、二氯甲烷、三氯乙烷、三氟三氯乙烷等。

（2）除锈

彻底清除钢材表面的锈垢以延长涂膜的使用寿命不同的钢铁器件表面有不同的除锈标准。除锈方法主要有：

1、手工打磨除锈是最简单、古老的除锈方法。它能除去松动、翘起的氧化皮疏松锈蚀及其他污物。

2、机械除锈借助于机械力的冲击与摩擦作用清除钢材表面的氧化皮、锈层、旧漆层及焊渣等。其特点是操作简便效率比手工除锈有所提高。常用的除锈设备有钢板除锈机钢材在一对快速转动的金属丝滚筒间通过靠丝刷与钢材表面的快速摩擦除去钢材表面的锈蚀层手提式钢板除锈机由电动机通过软轴带动钢丝轮与钢材表面摩擦而除锈滚筒除锈机靠滚筒转动使磨料同钢材表面相互冲击、摩擦而除锈。此外喷砂除锈也是一种重要的除锈方式。

3、化学除锈通常称为酸洗是以酸溶液促使钢材表面锈层发生化学变化并溶解在酸液中而达到除锈目的。常用浸渍、喷射、涂复3种处理方式。

4、除锈剂除锈常用络合除锈剂既可在酸性条件下进行也可在碱性条件下进行前者还适合于除油、磷化等综合表面处理。

表面处理对涂层性能的影响

钢基材的表面处理对涂层附着力有很大影响。涂复水性防火涂料前钢基材表面应达到无锈、无油、干燥和有合适的粗糙度以便提高涂层的附着力。先用喷射除锈剂对钢基材表面除油、除锈后再采用机械打磨和化学洗液处理两种不同的方法对钢基材表面进行处理。钢基材经机械打磨后所得涂层的附着力、初期干燥抗裂性等性能比化学洗液处理方法要好。这是由于钢基材经机械打磨后增大了基材的粗糙度使防火涂层牢牢地镶嵌在钢基材表面。