隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑的迅速發(fā)展，隨之而來的防火保護(hù)技術(shù)問題日趨突出。我國(guó)二十世紀(jì)八十年代初期從國(guó)外引進(jìn)了一些鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，如英國(guó)的MandoliteP20防火隔熱材料，美國(guó)的FCC-50鋼結(jié)構(gòu)膨脹防火涂料和日本的礦纖維噴涂材料等。自二十世紀(jì)八十年代中期起我國(guó)有關(guān)單位先后研究開發(fā)厚涂型和薄涂型兩類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，并廣泛用于亞運(yùn)會(huì)體育館、國(guó)貿(mào)中心、京城大廈等國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)工程中，提高了鋼結(jié)構(gòu)耐火極限，達(dá)到了防火規(guī)范要求，有的還經(jīng)受了實(shí)際火災(zāi)的考驗(yàn)。
鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的基本原則在岳化環(huán)氧樹脂廠24000t/a環(huán)氧氯丙烷裝置的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-92）中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中的耐火保護(hù)規(guī)定，六個(gè)多層鋼框架廠房高度在10m以下（包括1m）的梁柱表面均噴涂了JA60-4（H類）厚涂型防火涂料，涂層厚度20mm；鋼管架高度在4.5m以下（包括4.5m）的柱（當(dāng)很下層梁底標(biāo)高超過4.5m時(shí)，保護(hù)至梁下300mm處，但不宜低于4.5m）表面均噴涂了JA60-4（H類）厚涂型防火涂料，涂層厚度20mm；單層承重的鋼支架的全部梁柱表面均噴涂JA60-4（H類）厚涂型防火涂料，涂層厚度20mm.以上鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐火極限均不應(yīng)低于1.5小時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)在噴涂防火涂料前，必須清除防銹層，很低除誘等級(jí)不得低于ST3級(jí)，除銹后刷H88-1型防銹底漆二道。
為保證防火涂層做到“安全可靠”和“經(jīng)濟(jì)合理”，對(duì)于不同規(guī)格和不同耐火極限要求的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)噴涂不同的涂層厚度。
當(dāng)選用的防火涂料產(chǎn)品已經(jīng)作過不同厚度涂層的耐火試驗(yàn)時(shí)，可以根據(jù)防火規(guī)范對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火極限的規(guī)定，直接選用需要噴涂的涂層厚度。
當(dāng)工程中確定用厚涂型防火涂料時(shí)，待保護(hù)的鋼構(gòu)件與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)鋼構(gòu)件的規(guī)格尺寸差距較大，又不能對(duì)每種規(guī)格的鋼構(gòu)件都噴涂涂料作耐火試驗(yàn)時(shí)，可以根據(jù)已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算來確定涂層厚度。下述公式是由美國(guó)UL試驗(yàn)室提出，在技術(shù)交流中此“鵪梁的涂層厚度，擴(kuò)大到可以計(jì)算鋼柱的涂層厚度。
計(jì)算公式如下：D1-待保護(hù)鋼梁與涂層接觸面周長(zhǎng)（mm）D2-標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)鋼梁與涂層接觸面周長(zhǎng)（mm）K-系數(shù)，對(duì)鋼梁，K=1；對(duì)相應(yīng)樓層鋼柱的保護(hù)層厚度，取K=1.25 9mm，耐火時(shí)間t1h，一般用136b鋼梁作標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)，則：W2/D2=65.66/1110=0.0592，其他規(guī)格I字鋼梁防火涂層換算系數(shù)：a=對(duì)薄涂型涂料厚度的確定一般還是以耐火試驗(yàn)時(shí)涂層厚度為依據(jù)，并可適當(dāng)留有余地，以增加安全系數(shù)。熱乳工字鋼，宜采用較大的型號(hào)，焊接H型鋼在同種型號(hào)中宜采用腹板較厚的規(guī)格，對(duì)防火較為有利。
根據(jù)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則，在設(shè)計(jì)露天鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)時(shí)，應(yīng)以耐火性考慮，并優(yōu)先選用可直接噴涂施工技術(shù)先進(jìn)的厚涂型涂料。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類及防火原理根據(jù)國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的構(gòu)成、性能特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、可分成薄涂型（B型）和厚涂型（H型）兩類防火涂料。
薄涂型（B型）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料薄涂型（B型）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料又稱為鋼結(jié)構(gòu)膨脹型防火涂料。涂層厚度一般為2定裝飾效果，高溫時(shí)膨脹增厚耐火隔熱，耐火極限在0.5 ~1.5h，涂層的粘結(jié)力強(qiáng)，抗振動(dòng)和撓曲性好，所以特別適用于體育館、工業(yè)廠房裸露的有裝飾要求的鋼結(jié)構(gòu)或輕型鋼結(jié)構(gòu)。
薄涂型防火涂料由粘合劑、催化劑、發(fā)泡劑、碳化劑、填料及改性劑等組成。粘合劑使涂料各組分粘接在基材上，使涂料具有良好的理化性能。催化劑遇火分解出酸，使碳化劑脫水，碳化形成牢固碳骨架，發(fā)泡劑遇火分解出大量不燃?xì)怏w，將碳架軟體“吹塑”成蜂窩狀的阻火泡沫層，并有稀釋氧氣的作用。填料則可提高涂料耐火性能，使涂料的常溫理化性能達(dá)到要求，同時(shí)火災(zāi)條件下膨脹發(fā)泡層密實(shí)、避免發(fā)泡層被熱流沖掉。改性劑是為有利于涂料的涂刷性、成膜性、耐候性、抗凍性、貯存穩(wěn)定性的組分。由于涂層的碳質(zhì)泡膜在1000T高溫下，穩(wěn)定性降低并逐漸碳化掉，國(guó)內(nèi)外提供的耐火極限數(shù)據(jù)均未達(dá)到2h，涂層厚度不超過7mm.厚涂型（H類）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，又稱鋼結(jié)構(gòu)隔熱防火涂料。涂層厚度一般為8~50mm，導(dǎo)熱率低，耐火極限可達(dá)0.5~3h.適用建筑物竣工后被隱蔽，或外觀要求不高，耐火極限在1.5h以上的鋼結(jié)構(gòu)。
厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，一般由無機(jī)絕熱骨料，無機(jī)膠結(jié)劑，防火添加劑，化學(xué)助劑及填料等混合配制而成。有蛭石水泥系、氧氯化鎂水泥系、礦纖維水泥系等類。絕熱骨料是涂料的主體，起隔熱耐高溫作用，常是輕質(zhì)多孔材料，孔隙率越大，氣孔直徑愈小，骨料導(dǎo)熱系數(shù)小，從而降低構(gòu)件溫度升高的速率，提高構(gòu)件的耐火能力，膠結(jié)劑是涂料的重要組成部分，將各組分牢固地粘結(jié)在一起，形成具有一定強(qiáng)度的涂層，同時(shí)牢固粘結(jié)于基材，膠結(jié)劑大多采用水泥硅酸鹽等，以水為分散介質(zhì)。添加劑在高溫下產(chǎn)生熱分解并釋放出不燃?xì)怏w。從而降低環(huán)境溫度。化學(xué)助劑則是在使涂層硬化后在涂層內(nèi)部形成封閉氣孔，提高絕熱性能，同時(shí)改善施工條件。填料是為降低涂料成本而摻加的活性混合材料。
隔熱防火涂料的防火作用是基于硅酸脫水吸熱材料（添加劑）分解過程和隔熱過程來實(shí)現(xiàn)的，硅酸鹽類膠結(jié)劑水化后，水化物中含水量15%以上以結(jié)晶水形式存在于水化物中，當(dāng)涂層暴露于火源時(shí)水化產(chǎn)物發(fā)生脫水、汽化作用，從而吸收大量熱量，蒸發(fā)1kg水可吸收2.34MJ的熱量，涂層中的吸熱材料因受熱而發(fā)生分解或相變過程。這些過程同樣會(huì)消耗一定的能量，從而降低構(gòu)件的升溫速率提高構(gòu)件的耐火能力。
露天鋼結(jié)構(gòu)用隔熱防火涂料，有的產(chǎn)品需在涂層表面增設(shè)防水防火面層，以保證防火耐久性，同時(shí)可改善涂層的裝飾性能。
防火涂料性能的檢測(cè)不論哪類防火涂料，其產(chǎn)品都應(yīng)通過國(guó)家技術(shù)技術(shù)交流監(jiān)督局指定的國(guó)家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心的檢測(cè)（地址：四川省都江堰市）達(dá)到規(guī)定的技術(shù)性能指標(biāo)的涂料才可選用。CECS24：90規(guī)范對(duì)防火涂料技術(shù)性能指標(biāo)作了明確的規(guī)定。
耐火極限：這是防火涂料根本的指標(biāo)，是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》（GB9978-88）測(cè)定的。該標(biāo)準(zhǔn)等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS0834-1975《建筑構(gòu)件-耐火試驗(yàn)》。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了試驗(yàn)的裝置、試驗(yàn)條件、試件要求、試驗(yàn)程序、耐火極限判定條件和試驗(yàn)報(bào)告。
耐火極限判定條件：承重構(gòu)件是按是否失去承載能力或抗變形能力判定，梁以試驗(yàn)過程中，試件發(fā)生垮塌或試件的很大撓度超過L/20（L為試件跨度，單位cm）時(shí)，則表明試件達(dá)到耐火極限。柱以試驗(yàn)過程中試件發(fā)生垮塌或試件的軸向收縮引起的變形速度超過3xH（mm/min）（H為試件在爐內(nèi)的受火高度，單位m）時(shí)，則表明試件達(dá)到耐火極限。當(dāng)承重構(gòu)件同時(shí)起分隔作用時(shí)，還應(yīng)按失去完整性，或失去絕熱性時(shí)為達(dá)到耐火極限。
粘結(jié)強(qiáng)度：這是各類防火涂料在性能上的共同要求，粘結(jié)力差，涂層會(huì)隨時(shí)間的推移而龜裂，脫落，失去防火保護(hù)作用。粘結(jié)強(qiáng)度的測(cè)試方法是參照《合成樹脂乳液砂壁狀建筑涂料》（6巳9153-88）6.12條粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行。
耐水性：用以表明涂料在不同氣候條件下使用具有一定的耐久耐候性能。其測(cè)試方法參照《漆膜耐水性測(cè)定法》（GB1733）甲法進(jìn)行。即噴涂于試件（120x50x10的鋼板）上的防火涂料放在60±5*C的烘箱內(nèi)干燥到恒重，取出放人室溫下的自來水浸泡，觀察有關(guān)起層、脫落等現(xiàn)象的發(fā)生。
耐凍融循環(huán)性能：同樣表明涂料的耐久耐候性能。其測(cè)試方法參照《建筑涂料耐凍融循環(huán)性測(cè)定法》（GB9154-88）進(jìn)行試件與耐水性試驗(yàn)相同。用于室內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，將干燥后的試件放置在23*2*C的室內(nèi)18h，取出置于-18~ -20T的低溫箱內(nèi)冷凍3h，再取出放置在50*2*C的烘箱內(nèi)3h為一循環(huán)，如此往復(fù)記錄數(shù)次，觀察涂層開裂、起泡、剝落等異常現(xiàn)象。對(duì)于室外的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，應(yīng)將試件放置在23*2t的室內(nèi)18h，改為置于水溫23*2t的水槽內(nèi)浸泡18h，其余條件不變。因此，選用室外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料要慎重。
抗壓強(qiáng)度、干密度、導(dǎo)熱率：厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料其涂層要求干密度小，同時(shí)導(dǎo)熱率也低，耐火隔熱性能就好。但是干密度太小，涂M強(qiáng)度降低易破損，因此規(guī)定了適宜的抗壓強(qiáng)度、十密度和導(dǎo)熱率性能指標(biāo)。
抗振、抗彎曲性：薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料大多用于體育館和工業(yè)廠房裸露鋼結(jié)構(gòu)上，鋼構(gòu)件截面積小，受到振動(dòng)和撓曲變形的機(jī)會(huì)多，涂層易脫落和開裂。其試驗(yàn)方法是在研究開發(fā)防火涂料新品種中根據(jù)工程應(yīng)用而建立起來的。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐久性防火涂料不同于其他功能性涂料，如防腐、防水涂料，一旦功能失去后就會(huì)導(dǎo)致材料腐蝕、屋面漏水，人們能在較短時(shí)間的發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理，而防火涂料其功能在火災(zāi)初期表現(xiàn)出來，如其防火功能喪失，涂層不起防火作用，其損失不可彌補(bǔ)。
厚涂型防火涂料的防火耐久性，與其粘結(jié)劑的組成和用量，絕熱骨料孔隙體積密切相關(guān)。薄涂型防火涂料的防火耐久性與粘結(jié)劑組成和用量、膨脹劑的類型和用量密切相關(guān)。一般來講，厚涂型防火涂料的耐久性好于薄涂型防火涂料。
目前，對(duì)防火涂料的耐久性問題，尚無明確的測(cè)試規(guī)范，故只能根據(jù)涂料的構(gòu)成及涂層的老化性能數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估或以在工程中使用的年限和變化情況作出推測(cè)制定。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是一種功能性涂料，它是隨石油化工工業(yè)發(fā)展而發(fā)展的一種工業(yè)產(chǎn)品，由于該產(chǎn)品在我國(guó)應(yīng)用歷史不長(zhǎng)，因此，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要慎重選擇。選擇鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，首先，要分清防火涂料的適用范圍，其次要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境及其重要性區(qū)別對(duì)待，做到安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。
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