鋼結構防火塗料:不會燃燒的建築材料-中文百科頻道

分類

超薄型結構

超薄型鋼結構防火塗料是指塗層厚度3mm(含3mm)以内，裝飾效果較好，高溫時能膨脹發泡，耐火極限一般在2h以内的鋼結構防火塗料。

該類鋼結構防火塗料一般為溶劑型體系，具有優越的黏結強度、耐候耐水性好、流平性好、裝飾性好等特點；在受火時緩慢膨脹發泡形成緻密堅硬的防火隔熱層，該防火層具有很強的耐火沖擊性，延緩了鋼材的溫升，有效保護鋼構件。超薄膨脹型鋼結構防火塗料施工可采用噴塗、刷塗或輥塗，一般使用在耐火極限要求在2h以内的建築鋼結構上。

已出現了耐火性能達到或超過2h的超薄型鋼結構防火塗料新品種，它主要是以特殊結構的聚甲基丙烯酸酯或環氧樹脂與氨基樹脂、氯化石蠟等複配作為基料粘合劑，附以高聚合度聚磷酸铵、雙季戊四醇、三聚氰胺等為防火阻燃體系，添加钛白粉、矽灰石等無機耐火材料，以200#溶劑油為溶劑複合而成。各種輕鋼結構、網架等多采用該類型防火塗料進行防火保護。由于該類防火塗料塗層超薄，使得使用量較厚型、薄型鋼結構防火塗料大大減少，從而降低了工程總費用，又使鋼結構得到了有效的防火保護，防火效果很好。

薄型

薄塗型鋼結構防火塗料是指塗層厚度大于3mm，小于等于7mm，有一定裝飾效果，高溫時膨脹增厚，耐火極限在2h以内的鋼結構防火塗料。這類鋼結構防火塗料一般是用合适的水性聚合物作基料，再配以阻燃劑複合體系、防火添加劑、耐火纖維等組成，其防火原理同超薄型。

對這類防火塗料，要求選用的水性聚合物必須對鋼基材有良好的附着力、耐久性和耐水性。其裝飾性優于厚型防火塗料，遜色于超薄型鋼結構防火塗料，一般耐火極限在2h以内。因此常用在小于2h耐火極限的鋼結構防火保護工程中，常采用噴塗施工。在一個時期占有很大的比例，但随着超薄型鋼結構防火塗料的出現，其市場份額逐漸被替代。

厚型

厚型鋼結構防火塗料是指塗層厚度大于7mm，小于等于45mm，呈粒狀面，密度較小，熱導率低，耐火極限在2h以上的鋼結構防火塗料。由于厚型防火塗料的成分多為無機材料，因此其防火性能穩定，長期使用效果較好，但其塗料組分的顆粒較大，塗層外觀不平整，影響建築的整體美觀，因此大多用于結構隐蔽工程。該類防火塗料在火災中利用材料粒狀表面，密度較小，熱導率低或塗層中材料的吸熱性，延緩了鋼材的溫升，保護鋼材。

這類防火塗料是用合适的無機膠結料(如水玻璃、矽溶膠、磷酸鋁鹽、耐火水泥等)，再配以無機輕質絕熱骨料材料(如膨脹珍珠岩、膨脹蛭石、海抱石、漂珠、粉煤灰等)、防火添加劑、化學藥劑和增強材料(如矽酸鋁纖維、岩棉、陶瓷纖維、玻璃纖維等)及填料等混合配制而成，具有成本較低的優點。施工常采用噴塗，适用于耐火極限要求在2h以上的室内外隐蔽鋼結構、高層全鋼結構及多層廠房鋼結構。如：高層民用建築的柱、一般工業與民用建築中支承多層的柱的耐火極限均應達到3h，需采用該厚型防火塗料保護。

礦物棉類建築防火隔熱塗料

礦物棉類建築防火隔熱塗料是繼厚塗型建築防火塗料—珍珠岩系列，氯氧鎂水泥系列防火塗料之後的又一重要防火塗料系列，尚屬空白，它與珍珠岩類防火塗料相比，其主要特點是作為隔熱填料的礦物纖維對塗層強度可起到增強作用，可應用于地震多發的地區或常受震動的建築物，并能起到防火、隔熱、吸音之作用。

礦物棉類建築防火隔熱塗料主要有礦物纖維防火隔熱塗料、隔熱填料，其主要成分是礦物棉、粘結材料一般是水泥，在現場采用幹法噴塗施工，即纖維經分散後與粘結材料一起用高壓空氣輸送至噴口處，然後與分布于噴口周圍的高霧化水混合噴射至待塗表面。能夠獲得密度較小的塗層，從而能減輕整個建築物的重量，降低建築物負荷。國外已廣泛使用快幹型礦物棉類防火塗料，在施工條件差的建築工地使用時，具有施工方便、成本低、幹燥時間短等優點。

基本内容

鋼材是一種不會燃燒的建築材料，它具有抗震，抗彎等特性。在實際應用中，鋼材既可以相對增加建築物的荷載能力，也可以滿足建築設計美感造型的需要；還避免了混凝土等建築材料不能彎曲，拉伸的缺陷。因此鋼材受到了建築行業的青睐，單層，多層，摩天大樓，廠房，庫房，候車室，候機廳等采用鋼材都很普遍。但是，鋼材作為建築材料在防火方面又存在一些難以避免的缺陷，它的機械性能，如屈服點，抗拉及彈性模量等均會因溫度的升高而急劇下降。

鋼結構通常在450～650℃溫度中就會失去承載能力、發生很大的形變、導緻鋼柱、鋼梁彎曲，結果因過大的形變而不能繼續使用，一般不加保護的鋼結構的耐火極限為15分鐘左右。這一時間的長短還與構件吸熱的速度有關。

要使鋼結構材料在實際應用中克服防火方面的不足，必須進行防火處理，其目的就是将鋼結構的耐火極限提高到設計規範規定的極限範圍。防止鋼結構在火災中迅速升溫發生形變塌落，其措施是多種多樣的，關鍵是要根據不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結構，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結構溫升、強度變弱的時間等。但無論采取何種方法，其原理是一緻的。下面介紹幾種不同鋼結構的防火保護措施。

一、外包層。就是在鋼結構外表添加外包層，可以現澆成型，也可以采用噴塗法。現澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強度。噴塗法可以在施工現場對鋼結構表面塗抹砂泵以形成保護層，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠岩或石棉。同時外包層也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預制闆，采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結構上。

二、充水(水套)，空心型鋼結構内充水是抵禦火災最有效的防護措施，這種方法能使鋼結構在火災中保持較低的溫度、水在鋼結構内循環、吸收材料本身受熱的熱量。受熱的水經冷卻後可以進行再循環、或由管道引入涼水來取代受熱的水。

三、屏蔽。鋼結構設置在耐火材料組成的牆體或頂棚内，或将構件包藏在兩片牆之間的空隙裡，隻要增加少許耐火材料或不增加即能達到防火的目的。這是一種最為經濟的防火方法。

四、膨脹材料。采用鋼結構防火塗料保護構件，這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結構幾何形體限制等優點，一般不需要添加輔助設施，且塗層質量輕，還有一定的美觀裝飾作用，屬于現代的先進防火技術措施。

目前，高層鋼結構建築日趨增多，尤其是一些超高層建築，采用鋼結構材料更為廣泛。高層建築一旦發生火災事故，火不是在短時間内就能撲滅的，這就要求我們在建築設計時，加大對建築材料的防火保護，以增強其耐火極限，并在建築内部制訂必要的應急方案，以減少人員傷亡和财産損失。

應用範圍：廣範應用于電廠(站)，現代建築及大面積，大跨度的各種裸露，隐藏的鋼結構防火保護與裝飾。

技術指标：

A.在容器中的狀态：經攪拌後呈均勻液态，無結塊

B.幹燥時間：表幹12h

C.初期幹燥抗裂性：無裂紋

D.外觀與顔色：同樣品相比無明顯差别

E.粘結強度：0.15MPa

F.抗振性：擾曲L/200,塗層不起皮、不脫落

G.抗彎性：擾曲L/100,塗層不起皮、不脫落

H.耐水性：浸泡24h,塗層不起皮、不脫落

I.耐凍融循環性：15次凍融循環後、塗層無粉化、無開裂、無剝落、無起泡。

J.耐火極限：＞0.93h

檢查方法

1.可在現場對産品的質量作一初步的檢查：在已施工好的基材上切取2～3塊小樣，或取少量樣品塗在2～3塊150mm×150mm膠合闆上，按實際施工的情況塗刷。待幹透後，用酒精燈的火焰檢查。火焰高度40mm左右，施加火焰的時間一般為20min，檢查塗層發泡情況。正常的情況下，按規定的用量（一般為500克/平方米）施工，一級防火塗料的泡層厚度為20mm以上，二級防火塗料的泡層厚度為10mm以上泡層應均勻緻密。

2.合格防火塗料在受到噴燈等強火灼燒時，會大量發泡膨脹，表面聚集凸起，數分鐘内不會出現燒損現象，而假冒僞劣防火塗料則基本不發泡，會出現大量散落掉渣的情況，木質基材也會很快發生燃燒破損的現象。

3.查驗該産品是否具有國家級消防質檢中心出具的合格檢驗報告，也可上網查詢。防火塗料實行消防産品型式認可制度，市場上銷售的防火塗料應具備國家消防産品型式認可證書和型式檢驗合格報告。

4.在實際使用中，為了保證防火塗料的防火及其他使用性能，一般需要采用透明的罩面塗層。防火塗料的用量一般為350～500克/平方米，罩面塗層的用量一般為50克/平方米。

5.根據國家标準，除滿足阻火性要求外，防火塗料的燃燒性能分為一級和二級。在規定的實驗條件下，一級防火塗料的耐燃時間不小于20分鐘，二級防火塗料的耐熱時間不小于10分鐘。用戶在選擇時應注意加以區别，避免企業以次充好，達不到防火保護效果。

防火隔熱原理

超薄型或薄型鋼結構防火塗料的防火隔熱原理：

塗複在鋼結構上的超薄型或薄型鋼結構防火塗料的防火隔熱原理是防火塗料層在受火時膨脹發泡，形成泡沫，泡沫層不僅隔絕了氧氣，而且因為其質地疏松而具有良好的隔熱性能，可延滞熱量傳向被保護基材的速度；根據物理化學原理分析，塗層膨脹發泡産生的泡沫層的過程因為體積擴大而呈現吸熱反應，也消耗了燃燒時的熱量，有利于降低體系的溫度，這幾個方面的作用，使防火塗料産生顯着的防火隔熱效果。

厚型鋼結構防火塗料的防火隔熱原理：

塗複在鋼構件上的厚型鋼結構防火塗料的防火隔熱原理是防火塗料受火時塗層基本上不發生體積變化，但塗層熱導率很低，延滞了熱量傳向被保基材的速度，防火塗料的塗層本身是不燃的，對鋼構件起屏障和防止熱輻射作用，避免了火焰和高溫直接進攻鋼構件。還有塗料中的有些組分遇火相互反應而生成不燃氣體的過程是吸熱反應，也消耗了大量的熱，有利于降低體系溫度，故防火效果顯着，對鋼材起到高效的防火隔熱保護。

另外該類鋼結構防火塗料受火時塗層不發生體積變化形成釉狀保護層，它能起隔絕氧氣的作用，使氧氣不能被保護的易燃基材接觸，從而避免或降低燃燒反應.但這類塗料所生成釉狀保護層導熱率往往較大，隔熱效果差.為了取得一定的防火隔熱效果，厚塗型防火塗料一般塗層較厚才能達到一定的防火隔熱性能要求。

組成

鋼結構防火塗料是由基體樹脂、催化劑、成碳劑、發泡劑組成的。

基體樹脂與其它組分配伍，既保證了塗料在正常條件下具有各種利用功能，又能在火焰灼燒或高溫條件下具有難燃性和良好的膨脹發泡功能。

催化劑是一種能在定然條件下分解出磷酸的物質，分解出的酸使多元醇脫水，從而使之構成不易燃的三維空間構造的炭化層。等閑，磷酸三聚氰胺的水溶性較聚磷酸胺小，且兼具催化和發泡雙重成效。

成碳劑是塗層在高溫下構成不易燃三維空間構造的泡沫碳化層的物質基礎，對泡沫炭化層起骨架作用。

膨脹型鋼結構防火塗料隻有在發泡劑的作用下，能力在高溫火焰下發生膨脹層。發泡劑遇火分解并釋放出氨、水、二氧化碳、鹵化氫等不燃性氣體，使塗層在到達軟化點的情形下發泡膨脹，構成海綿狀構造。

選用問題

首先，不要把技術性能僅能滿足室内的塗料用于室外。

室外環境要比室内差很多。室外防火塗料應該選用耐水、耐凍融、耐老化、強度高的防火塗料，因為室外的防火塗料要經受風吹日曬、雨淋冰凍。

第二，不要把飾面型防火塗料選用于保護鋼結構。因為飾面型防火塗料其隔熱性能一般達不到大幅度提高鋼結構耐火極限的目的。

驗收

鋼結構防火塗料的工程一般情況下，都是比較大型的工程，針對大型的鋼結構防火塗料工程，對所有施工人員乃至施工單位來說，就是要保證鋼結構防火塗料工程的驗收合格。

對于鋼結構防火塗料工程，基本的操作工藝是：作業準備—防火塗料配料、攪拌—噴塗—檢查驗收，在鋼結構防火塗料的施工工藝中，工程驗收是至關重要的，工程的驗收是整個施工的認可，今天，我們就來了解一下，工程驗收時，需要的一些質量文件：

1、防火塗料材料質量證明書及檢驗報告。

2、隐藏工程驗收記錄。

3、塗裝檢測資料。

4、分項工程質量檢驗評定。

病态防治

第一，流挂

超薄型鋼結構膨脹防火塗料塗膜流挂的主要原因有兩個，一是屬于施工方面的原因，及塗膜一次塗裝得太厚，或者塗料在塗裝時稀釋劑加入得太多；二是塗料的内在質量缺陷兒造成塗膜流挂。屬于第一個原因的，在塗裝時應按要求塗裝，每道塗層不能太厚，塗料塗裝前，如果需要加入稀釋劑，不能加得太多以至于塗料的黏度太低。

溶劑型塗料具有非常好的流平性，一次塗裝所得到的濕塗膜較厚時容易造成流挂。為了防止塗料流挂，可在塗料生産時予以考慮。例如，使用适當的防流挂助劑使塗料具有合适的流變性。屬于這類助劑的有有機膨脹潤土、氫化蓖麻油等。

第二，塗膜開裂

超薄型鋼結構膨脹防火塗料塗膜開裂是指塗膜裝成膜後，在短期内或在戶外實際使用後塗膜出現裂縫的現象。根據塗膜的開裂程度和裂紋的形狀，塗膜表面出現的裂紋有細裂、隙裂、微裂、龜裂、鳄魚皮裂紋和發狀裂紋等。鋼結構防火塗料開裂大多數發生在塗膜表面，以龜裂紋最為常見。這類塗膜病态發生的原因主要有底、面塗配套不适應；面漆中顔料體積濃度（PVC）偏高；底塗塗料未幹透就進行施工和面塗料塗裝得太厚等。

第三，針孔

超薄型鋼結構膨脹防火塗料針孔是塗膜幹燥後，在表面出現針狀小孔，嚴重時小孔可能像粗糙皮革的毛孔。其原因一是塗料塗裝得太厚，二是溶劑揮發得太快，三是塗料的黏度較高。當塗料塗裝得太厚或是溶劑揮發得太快時，在塗膜表面塗料的黏度已經很高時，尚有較多的溶劑留在塗膜内部，由于其快速揮發而形成散逸通道，溶劑頂破塗膜後塗膜已經失去流動性，無法流平以填平小孔，就在塗膜表面形成了針孔。塗料的黏度太高，在塗膜中的溶劑揮發或空氣逸出時塗料已經不能夠流平，同樣在塗膜中留下針孔。

因而，合理地選擇溶劑，使溶劑具有适當地揮發速度，可以防止針孔的出現；在塗料中加入适量的流平劑也有利于消除針孔；适當地控制施工黏度，即當塗料黏度太高時施工前加入适量的稀釋劑都有助于消除針孔。

第四，雨斑

戶外的塗膜在實際使用過程中，受到雨淋或雨露的侵漬使塗膜表而産生斑點，這種斑點稱為雨斑。主要原因是塗膜的耐水性差，通過采取措施（例如在塗料中添加矽烷類防水助劑、提高塗膜的耐水性能等）提高塗膜的耐水性能夠消除這類塗膜病态。

防火機理

厚型鋼結構防火塗料又稱非膨脹型防火塗料,主要成分為無機絕熱材料,呈現粒狀面,密度較小,塗層受熱不膨脹,由于其自身具有良好的隔熱性,因而也叫隔熱性防火塗料。其防火機理是利用塗層固有的良好絕熱性,阻止火災熱量向鋼材傳遞,并且在高溫下形成一種結構緻密的釉狀物,能有效隔絕氧氣并具有反射熱量作用,延緩鋼結構溫升,起到防火保護作用。

薄型和超薄型鋼結構防火塗料又稱膨脹型防火塗料,主要由基料、脫水劑、成碳劑和發泡劑等組成,當溫度升高到一定程度的時候,脫水劑促使多羟基化合物脫水碳化,在發泡劑分解釋放出的大量氣體作用下,塗層發生膨脹,膨脹倍數可達十幾倍甚至幾十倍,形成緻密的泡沫狀炭化隔熱層,從而阻止熱量向鋼結構傳遞,起到防火保護作用。

基層處理方法

被保護鋼基材的表面處理是薄型鋼結構水性防火塗料施工的基礎工序。其目的是為塗膜與被保護鋼基材表面的附着創造一個良好的條件同時還能提高和改善塗膜性能。鋼結構表面處理是整個塗裝工藝取得良好效果的一個關鍵環節。表面處理的目的第一清除被塗物件表面的各種污垢使塗層與被塗鋼基材表面很好地附着以保證塗層具有優良的性能。污垢分為無機和有機污垢兩類它們的存在不僅影響塗層外觀嚴重的會使塗膜成片脫落第二修整被保護物件表面除去存在的缺陷提供防火塗料施工時需要的表面粗糙度使塗刷時有良好的附着基礎。

實踐表明被塗物件表面合适的粗糙度為46級第三針對被保護鋼基材的不同材質采用不同的處理方法以提高塗層的附着力和防腐蝕能力。表面處理的方法多種多樣應依據被塗鋼基材表面加工後的清潔和光潔程度污垢的種類和特性以及污染程度等來選擇。屬于表面淨化處理的有除油、除鏽、除舊漆屬于化學處理的有磷化、鈍化處理。

（1）除油

去除金屬工件表面的油污可增強各種塗料的附着力。根據油污情況選用成本低、溶解力強、毒性小和不易燃的溶劑。常用的溶劑有200石油溶劑油、松節油、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）除鏽

徹底清除鋼材表面的鏽垢以延長塗膜的使用壽命不同的鋼鐵器件表面有不同的除鏽标準。除鏽方法主要有：

1、手工打磨除鏽是最簡單、古老的除鏽方法。它能除去松動、翹起的氧化皮疏松鏽蝕及其他污物。

2、機械除鏽借助于機械力的沖擊與摩擦作用清除鋼材表面的氧化皮、鏽層、舊漆層及焊渣等。其特點是操作簡便效率比手工除鏽有所提高。常用的除鏽設備有鋼闆除鏽機鋼材在一對快速轉動的金屬絲滾筒間通過靠絲刷與鋼材表面的快速摩擦除去鋼材表面的鏽蝕層手提式鋼闆除鏽機由電動機通過軟軸帶動鋼絲輪與鋼材表面摩擦而除鏽滾筒除鏽機靠滾筒轉動使磨料同鋼材表面相互沖擊、摩擦而除鏽。此外噴砂除鏽也是一種重要的除鏽方式。

3、化學除鏽通常稱為酸洗是以酸溶液促使鋼材表面鏽層發生化學變化并溶解在酸液中而達到除鏽目的。常用浸漬、噴射、塗複3種處理方式。

4、除鏽劑除鏽常用絡合除鏽劑既可在酸性條件下進行也可在堿性條件下進行前者還适合于除油、磷化等綜合表面處理。

表面處理對塗層性能的影響

鋼基材的表面處理對塗層附着力有很大影響。塗複水性防火塗料前鋼基材表面應達到無鏽、無油、幹燥和有合适的粗糙度以便提高塗層的附着力。先用噴射除鏽劑對鋼基材表面除油、除鏽後再采用機械打磨和化學洗液處理兩種不同的方法對鋼基材表面進行處理。鋼基材經機械打磨後所得塗層的附着力、初期幹燥抗裂性等性能比化學洗液處理方法要好。這是由于鋼基材經機械打磨後增大了基材的粗糙度使防火塗層牢牢地鑲嵌在鋼基材表面。