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【摘 要】当前的钢结构建筑已在建筑工程中发挥着日益重要的作用。钢结构建筑建设工期短收益快，钢结构在我国有着非常广阔的发展前景。但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，火灾时其强度会迅速下降，要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火保护处理。文章探讨了钢结构建筑的防火涂料的特点及其具体的应用技术。
【关键词】钢结构;防火;涂料;建筑施工
0.引言
到目前为止，采用防火涂料进行钢结构防火保护的方法仍被业内人士认为是最有效的措施之一，钢结构防火涂料在90%的钢结构工程中发挥着重要的防火作用。将防火涂料涂敷于钢结构表面，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建筑物垮塌。
1.防火涂料的特点
我国的钢结构防火涂料品种有水性涂料、溶剂性涂料，膨胀性涂料及厚涂型涂料，室内涂料、室外涂料等。根据基料的不同可分为有机和无机两大类，按其燃烧后的状态可分为膨胀型和非膨胀型两种，按涂层厚度将涂料分为超薄型、薄型及厚型涂料三种。
1.1 超薄型结构防火涂料的特点
超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度3毫米以内，装饰效果较好，高温时能膨胀发泡，耐火极限一般在2 小时以内的钢结构防火涂料。一般为溶剂型体系，有优越的黏结强度、流平性好、装饰性好等特点，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。一般使用在耐火极限要求在2 小时以内的建筑钢结构上。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，是目前市场上大力推广的品种。
1.2 厚型钢结构防火涂料
厚型钢结构防火涂料是指涂层厚度大于7 毫米，小于等于50 毫米，呈粒状面，密度较小，热导率低，耐火极限在2 小时以上的钢结构防火涂料。厚型防火涂料的成分多为无机材料，防火性能稳定，大多用于结构隐蔽工程。用合适的无机胶结料，再配以无机轻质绝热骨料材料、防火添加剂、化学药剂和增强材料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2 小时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。
1.3 矿物棉类建筑防火隔热涂料
矿物棉类建筑防火涂料的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，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，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。目前，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。
2.钢结构建筑防火涂料的具体应用
钢结构防火涂料类型较多,如何在实际工程中选用较为合理的品种,对于优化结构功能要求和降低工程成本将具有重要的意义。本文通过对不同防火涂料类型指标的分析与归纳,提出了如何进行建筑钢结构防火涂料的优选方法,方法简便明了,便于工程设计人员根据钢结构耐火极限要求、建筑部位、工程的重要性以及防火涂料价格等因素,进行合理的选择。
2.1 助剂的选用
为保证防火涂料的性能,在配方中还必须加入各种助剂,以改善和提高防火涂料的理化性能。(1)润湿、分散剂。选用六偏磷酸钠(浓度为10% )作为润湿分散剂。经过反复试验,确定六偏磷酸钠的用量为5 克。(2)消泡剂。消泡剂用量不能太多,否则会引起缩边、缩孔、刷涂性能差和再涂性能差等问题,应控制在涂料总量的0.5%以下。选择常用的甲基硅油作消泡剂,加入量为0.3 克。(3)成膜助剂。选用丙二醇苯醚为成膜助剂,丙二醇苯醚具有无毒无味、贮存稳定性好、使用范围广和低温下使用效果好的特点,其用量一般由乳液的硬度决定,经实验确定丙二醇苯醚的用量为0.7 克为宜。(4)增稠剂。选择羧甲基纤维素钠作为增稠剂,因其价廉且增稠效果较羟甲基纤维素好。在乳胶漆的生产实际中表明,用量不能太多,应控制在涂料总量的5%以下。经反复试验确定其用量为2 克。
2.2 填料的选用
作为防火涂料,除具备防火功能外,还应有一定的装饰和遮盖效果。二氧化钛是一种合成性无机颜料,它的化学结构稳定,没有毒性,不但遮盖力强,而且可以使形成的炭质层致密,提高炭化层的隔热阻燃性能。对膨胀型防火涂料,由于已加入了大量的防火添加剂,故颜料不宜多加,超过10%将大大影响其效果。实验时候二氧化钛的量为5.6 克;氧化锌的遮盖力仅次于二氧化钛,具有耐光、耐热、抗粉化等优点,又是一种良好的霉菌抑制剂和消烟剂,可少量加入,验加入氧化锌0.4 克。
2.3 基料的选择
硅丙乳液是由丙烯酸单体和有机硅单体共聚而成的乳液,是一种半无机高分子化合物,兼有丙烯酸和有机硅二者的优点,结合了有机硅树脂较强的耐水性、耐污染性,优良的耐高温、耐降解、耐氧化、耐化学品、耐紫外线和红外线辐射的能力,具有良好的柔韧性和透气性,克服了纯丙、乙丙、苯丙等高分子合成乳液阻燃性、耐热性较差,高温易返粘、易粘尘,低温时易变脆,透气性较差的不足,提高了涂膜的保光保色性、弹性及防水性,具有良好的耐候性、附着力、耐久性和耐水性,又不明显增加成本。因此,选用硅丙乳液作为基料,经反复试验,控制乳液用量在25%左右为宜。
钢结构防火涂料受火时膨胀发泡形成更致密的防火隔热层,该防火层延缓了钢材的温升,提高了钢构件的耐火极限。在钢结构中,对高层、多层钢结构的柱采用厚型钢结构防火涂料进行防火保护,对单层钢结构的柱和其它钢结构的梁板采用薄型和超薄型钢结构防火涂料进行防火保护,对一类建筑物中的梁、楼板与屋顶承重构件及二类建筑中的柱、梁、楼板等采用超薄膨胀型钢结构防火涂料进行防火保护。由于超薄膨胀型钢结构防火涂料涂层超薄,工程中使用量较厚型、薄型钢结构防火涂料用量大大减少,从而降低了工程费用,是目前消防部门大力推广的品种。
3.结论
钢结构防火涂料类型较多,如何在实际工程中选用较为合理的品种,对于优化结构功能要求和降低工程成本将具有重要的意义。本文通过对不同防火涂料类型指标的分析与归纳,提出了进行建筑钢结构防火涂料的四种优选方法。该方法简便明了,便于工程设计人员根据钢结构耐火极限要求、建筑部位、工程的重要性以及防火涂料价格等因素,进行合理的选择。
【参考文献】
［１］张军科.水性防火涂料的研究进展[J].陕西国防工业职业技术学院学报,2008,(03).
［２］赵婷.防火涂料性能分类指南[J].消防科学与技术,2009,(08).
［３］时虎,胡源.基料树脂对超薄型钢结构防火涂料性能的影响[J].现代涂料与涂装,2010,(01).
［４］防火涂料[J].涂料技术与文摘,2010,(03).
［５］李风.钢结构防火涂料的性能测试方法和配方设计研究[J].涂料工业,2010,(02).
【关键词】钢结构;防火;涂料;建筑施工
0.引言
到目前为止，采用防火涂料进行钢结构防火保护的方法仍被业内人士认为是最有效的措施之一，钢结构防火涂料在90%的钢结构工程中发挥着重要的防火作用。将防火涂料涂敷于钢结构表面，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建筑物垮塌。
1.防火涂料的特点
我国的钢结构防火涂料品种有水性涂料、溶剂性涂料，膨胀性涂料及厚涂型涂料，室内涂料、室外涂料等。根据基料的不同可分为有机和无机两大类，按其燃烧后的状态可分为膨胀型和非膨胀型两种，按涂层厚度将涂料分为超薄型、薄型及厚型涂料三种。
1.1 超薄型结构防火涂料的特点
超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度3毫米以内，装饰效果较好，高温时能膨胀发泡，耐火极限一般在2 小时以内的钢结构防火涂料。一般为溶剂型体系，有优越的黏结强度、流平性好、装饰性好等特点，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。一般使用在耐火极限要求在2 小时以内的建筑钢结构上。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，是目前市场上大力推广的品种。
1.2 厚型钢结构防火涂料
厚型钢结构防火涂料是指涂层厚度大于7 毫米，小于等于50 毫米，呈粒状面，密度较小，热导率低，耐火极限在2 小时以上的钢结构防火涂料。厚型防火涂料的成分多为无机材料，防火性能稳定，大多用于结构隐蔽工程。用合适的无机胶结料，再配以无机轻质绝热骨料材料、防火添加剂、化学药剂和增强材料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2 小时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。
1.3 矿物棉类建筑防火隔热涂料
矿物棉类建筑防火涂料的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，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，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。目前，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。
2.钢结构建筑防火涂料的具体应用
钢结构防火涂料类型较多,如何在实际工程中选用较为合理的品种,对于优化结构功能要求和降低工程成本将具有重要的意义。本文通过对不同防火涂料类型指标的分析与归纳,提出了如何进行建筑钢结构防火涂料的优选方法,方法简便明了,便于工程设计人员根据钢结构耐火极限要求、建筑部位、工程的重要性以及防火涂料价格等因素,进行合理的选择。
2.1 助剂的选用
为保证防火涂料的性能,在配方中还必须加入各种助剂,以改善和提高防火涂料的理化性能。(1)润湿、分散剂。选用六偏磷酸钠(浓度为10% )作为润湿分散剂。经过反复试验,确定六偏磷酸钠的用量为5 克。(2)消泡剂。消泡剂用量不能太多,否则会引起缩边、缩孔、刷涂性能差和再涂性能差等问题,应控制在涂料总量的0.5%以下。选择常用的甲基硅油作消泡剂,加入量为0.3 克。(3)成膜助剂。选用丙二醇苯醚为成膜助剂,丙二醇苯醚具有无毒无味、贮存稳定性好、使用范围广和低温下使用效果好的特点,其用量一般由乳液的硬度决定,经实验确定丙二醇苯醚的用量为0.7 克为宜。(4)增稠剂。选择羧甲基纤维素钠作为增稠剂,因其价廉且增稠效果较羟甲基纤维素好。在乳胶漆的生产实际中表明,用量不能太多,应控制在涂料总量的5%以下。经反复试验确定其用量为2 克。
2.2 填料的选用
作为防火涂料,除具备防火功能外,还应有一定的装饰和遮盖效果。二氧化钛是一种合成性无机颜料,它的化学结构稳定,没有毒性,不但遮盖力强,而且可以使形成的炭质层致密,提高炭化层的隔热阻燃性能。对膨胀型防火涂料,由于已加入了大量的防火添加剂,故颜料不宜多加,超过10%将大大影响其效果。实验时候二氧化钛的量为5.6 克;氧化锌的遮盖力仅次于二氧化钛,具有耐光、耐热、抗粉化等优点,又是一种良好的霉菌抑制剂和消烟剂,可少量加入,验加入氧化锌0.4 克。
2.3 基料的选择
硅丙乳液是由丙烯酸单体和有机硅单体共聚而成的乳液,是一种半无机高分子化合物,兼有丙烯酸和有机硅二者的优点,结合了有机硅树脂较强的耐水性、耐污染性,优良的耐高温、耐降解、耐氧化、耐化学品、耐紫外线和红外线辐射的能力,具有良好的柔韧性和透气性,克服了纯丙、乙丙、苯丙等高分子合成乳液阻燃性、耐热性较差,高温易返粘、易粘尘,低温时易变脆,透气性较差的不足,提高了涂膜的保光保色性、弹性及防水性,具有良好的耐候性、附着力、耐久性和耐水性,又不明显增加成本。因此,选用硅丙乳液作为基料,经反复试验,控制乳液用量在25%左右为宜。
钢结构防火涂料受火时膨胀发泡形成更致密的防火隔热层,该防火层延缓了钢材的温升,提高了钢构件的耐火极限。在钢结构中,对高层、多层钢结构的柱采用厚型钢结构防火涂料进行防火保护,对单层钢结构的柱和其它钢结构的梁板采用薄型和超薄型钢结构防火涂料进行防火保护,对一类建筑物中的梁、楼板与屋顶承重构件及二类建筑中的柱、梁、楼板等采用超薄膨胀型钢结构防火涂料进行防火保护。由于超薄膨胀型钢结构防火涂料涂层超薄,工程中使用量较厚型、薄型钢结构防火涂料用量大大减少,从而降低了工程费用,是目前消防部门大力推广的品种。
3.结论
钢结构防火涂料类型较多,如何在实际工程中选用较为合理的品种,对于优化结构功能要求和降低工程成本将具有重要的意义。本文通过对不同防火涂料类型指标的分析与归纳,提出了进行建筑钢结构防火涂料的四种优选方法。该方法简便明了,便于工程设计人员根据钢结构耐火极限要求、建筑部位、工程的重要性以及防火涂料价格等因素,进行合理的选择。
【参考文献】
［１］张军科.水性防火涂料的研究进展[J].陕西国防工业职业技术学院学报,2008,(03).
［２］赵婷.防火涂料性能分类指南[J].消防科学与技术,2009,(08).
［３］时虎,胡源.基料树脂对超薄型钢结构防火涂料性能的影响[J].现代涂料与涂装,2010,(01).
［４］防火涂料[J].涂料技术与文摘,2010,(03).
［５］李风.钢结构防火涂料的性能测试方法和配方设计研究[J].涂料工业,2010,(02).