钢结构防火涂料的研究与展望

钢结构防火涂料的研究与展望

黄井泉

摘要：钢材是一种高强度、高效能的材料。钢材虽然不具备可燃性，但是钢材的导热系数大，一旦发生火灾易产生结构变形和破坏。由于火灾引起的生命财产损失巨大，所以，必须对钢结构及钢材制品进行防火保护。对于钢结构的防火和防腐蚀保护，均可采用涂覆涂料来进行。使用涂料对建筑钢结构进行防火保护，具有性能优异、制造及施工方便、价格低廉等一系列其它材料与方法无法比拟的优点，因而建筑钢结构在选择防护措施时，常常优先考虑的是涂层防护。本文对钢结构防火涂料进行研究和阻燃机理给予综述。

关键词：钢结构；防火涂料；阻燃机理

Forecast and Study on Fire Retardant Coating for Steel

Structure

Huang jingquan

Abstract:Steel is characterized with high strength and high efficiency. Although steel isusually unfirable, it intends to deformation and fracture owing to its high thermal conductivity when exposed to fire. Besides, steel products are easy to corrode.Therefore, measures must be adopted to prevent fire .Coating can be used for steel stracture’s fire-retardant which are necessary for steel elements. Coating has unique advantages such as high performance, low price, and convenience. So coating is given priority to consideration when architecturors select the proactive methods for high steel buildings.The reserch and mechanism of intumescent flameproof coating for steel structure is summarized in detail in this article.

Key Words:Steel Structure;fire retardant; flame retardance mechanism

1、引言

近年来，随着经济与社会的迅速发展，钢结构在大型体育馆、歌剧院、高层楼房等建筑行业得到了广泛应用［1］。作为现代建筑的主要形式，钢结构在常温下具有质量轻、强度高、抗震性能好、施工周期短、建筑工业化程度高、空间利用率大等优点［2］。但钢结构建筑防火性能差的特点也非常明显，裸露的钢结构在高温条件下强度急剧下降，当温度达到 350℃、500 ℃、600 ℃时，其强度分别下降 1 /3、1 /2、2 /3，普通建筑用钢在全负荷的情况下失去静态平衡稳定性的临界温度为540 ℃左右［3］。加保护的钢结构在火灾情况下只需0. 25 h，自身温度就会上升到临界温度，因此必须钢结构采取防火保护措施。

现在主要的防火措施是在钢结构表面涂刷防火涂料来减缓火灾下的升温，该方法施工简便、质量轻、成本低、耐火时间长，而且不受构件几何形状限制，具有较好的经济性和适用

性［4，5－6］。防火涂料按分散介质的不同可分为水性防火涂料和溶剂型防火涂料。水性防火涂料具有低VOC、无溶剂的气味等优点，比溶剂型更环保、施工更方便、经济性更好［7-8］;同时，基于防火涂料工业目前向低污染、高性能的方向发展，因此水性防火涂料成为发展的主要方向之一［9］。

防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延,用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。作为一种功能性建筑涂料，防火涂料也是由基料、颜料、填料和助剂等组成的。防火涂料一般分为非膨胀型（也称普通防火涂料）和膨胀型（也称发泡型）防火涂料，由于这两种防火涂料的防火助剂和防火机理的不同，它们的应用行业和范围也有着较大的差别。这里对钢结构防火涂料的研究现状和阻燃机理进行简单的归纳和总结。

2、钢结构防火涂料的研究

2.1 钢结构防火涂料的分类

钢结构防火涂料可按不同的分类方法来分类[10]:

(l)按所用的溶剂来分，可分为溶剂型和水基型防火涂料;

(2)按防火机理来分，可分为膨胀型和非膨胀型防火涂料;

(3)按它的使用范围来分，可分为室内和室外防火涂料;

(4)按涂层厚度来分，可分为厚型(涂层厚度大于7mm且小于或等于45tnln)、薄型(涂层厚度大于3~且小于或等于7mm)、超薄型(涂层厚度小于或等于3~)钢结构防火涂料[11-12]。

2.2 钢结构防火涂料的研究现状

国内厚型钢结构防火涂料如SD一2钢结构防火涂料、TN一LG钢结构防火涂料和TN一TS钢结构防火涂料等，耐火极限分别可达到2.28h、2.53h和3.0h。这些产品已在北京王府井百货大楼、北京中国国际贸易中心、广州造船厂、上海东方明珠电视塔、上海证券大厦、上海世贸商城等设施的钢结构工程中得到应用。国外产品如英国 GracConsctionProduct(格雷斯建材品)MonoketeFirroofingUK一6钢结构防火涂料，涂层厚47.4mm，耐火极限2.5h;美国美商华人企业股份有限公司的 CAFCOBLAZESHELDH钢结构防火涂料，涂层厚度超薄膨胀型钢结构防火涂料的研制18.Onun和34.omln时，耐火极限分别可达4.0h和5.0h以上。此外还有英国Mandovol公司的水泥蛙石系列防火涂料(如P20、Mn牌号)、日本Nichias公司的矿棉防火喷涂涂料等。

国家标准规定的薄型钢结构防火涂料的涂层厚度大于3~且小于或等于7Inm，这类钢结构防火涂料一般选用适当的聚合物乳液作基料，配以阻燃剂、填料和助剂等。选用的乳液要求对钢结构有良好的附着力、耐久性和耐水性，常用的有苯乙烯改性丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液、聚偏氯乙烯乳液等。这种防火涂层分为底层(隔热层)和面层(装饰层)，受热迅速膨胀发泡，但发泡率不高，装饰性比厚型好，采用喷涂施工，常用于耐火极限不超过Zh的建筑钢结构。

国内的SCM钢结构防火涂料、SWB钢结构防火涂料、SD一1钢结构防火涂料和LB钢结构防火涂料，涂层厚度分别为3.37~、5.stnm、5.3tnln和7.4ltun时，耐火极限分别为o.86h、1.0h、1.62h和2.05h。这些涂料已被应用在北京亚运会体育馆、石景山发电厂、云南玉溪卷烟厂、西昌卫星发射中心、上海浦东国际机场等建筑的钢结构工程上，国外对此类钢结构防火涂料的报道较少。