综述防火涂料

本科毕业设计

文献综述

题目名称：超薄型钢结构防火涂料综述学院：汽车与建筑工程学院

专业年级：土木10.4

学生姓名：苗苗

班级学号：8号

指导教师：孟宪强、牛伯羽

二○一四年三月八日

超薄型钢结构防火涂料综述

摘要

介绍钢结构防火涂料的主要分类。简述国内外超薄型钢结构防火涂料的研究及应用情况，并结合目前在生产、施工、验收等方面存在的问题进行了论述，根据钢结构防火的要求讨论了超薄型钢结构防火涂料在钢结构建筑中的应用与发展前景。

关键词建筑防火材料钢结构超薄型防火涂料

引言

随着经济飞跃发展，建筑行业也突飞猛进，高楼大厦遍地开花，随之而来在消防安全上也出现了新的问题和挑战。人们对建筑物钢结构实施防火保护的意识不断增强，对钢结构防火涂料的使用性能要求越来越高，迫切需要使用涂层很薄、装饰性好、能方便刷涂施工、不受冬季严寒气候限制的新型钢结构防火涂料。20世纪90年代中期，德国市场首先出现了钢结构防火涂料的新品种——超薄膨胀型钢结构防火涂料，与厚涂型和薄涂型钢结构防火涂料相比，品种粒度更细、涂料层更薄，施工方便，装饰性更好，在满足钢结构防火要求的同时，也能满足人们高装饰性要求。这种涂料特别适合飞机场、会展中心、文体活动场所等建筑物轻型钢屋架、球节钢网架、压型钢板及屋面板等防火与装饰的要求。由于该类防火涂料涂层超薄，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，是目前消防部门大力推广的品种。本文针对超薄型钢结构防火涂料做以介绍[1]。

一、超薄型钢结构防火涂料在国内外的研究

钢结构防火涂料自20世纪80年代初问世以来，以其耐火时间长、易于施工等优势很快取代了传统的用水泥包裹的防火保护工艺而被广泛应用[2]。特别是超薄型钢结构防火涂料自问世后，对钢网架结构的防火保护，以其不可替代的优势已成为目前钢网架防火保护的首选产品。从第一代钢结构防火涂料应用于北京亚运会主场馆的钢结构防火保护至今已经过去了15年。在这十几年里，钢结构防火涂料经历了从室内型到室外型的发展过程和从厚型、薄型，直到超薄型的发展过程。

我国对钢结构防火涂料的研究起步较晚。1984年四川消防研究所研制出第一种钢结构防火涂料——LG钢结构防火涂料。随后，北京建筑材料研究所、北京建筑设计院、大连化物所等几家单位先后推出了STI-A、STI-BJG276和SB-1钢结构防火涂料。’1988年四川消防研究所和北京建筑防火材料公司共同研制出隔热效果好、涂层薄的LB钢结构防火涂料。

1994年四川消防研究所推出的SCB超薄型防火涂料耐火极限达到2h以上，掀起了国内超薄膨胀型防火涂料研制、开发的高潮[3]。

厦门大学与厦门市大平工贸有限公司联合研制了DP-2,超薄型钢结构防火涂料。采用复合成炭剂、发泡剂，具抑烟性及增加膨胀炭层强度的功能性填料复配技术，工艺上采用了功能性填充料的表面处理技术，在技术配方及合成工艺上均具一定的新颖性；产品在具备了良好表面装饰功能的同时，涂层薄且耐火极限长，具备优良的耐火性能，经武警福建省消防总队防火监督部技术处多次抽检、送样，委托“国家防火建材质量监督检测中心”检测，产品各项技术性能均达到或超过了国家有关规范规定的指标。产品通过了中国消防产品合格评定中心认可，并在大型工业厂房、商场、库房、影剧院及室内体育馆等数十栋钢结构建筑中得到应用，获得用户的认可，并均通过消防验收。

由石家庄油漆厂、河北大学及石家庄开发区金鱼新型涂料研究所联合开发研制的GF-60MC超薄型钢结构防火防腐涂料近期在北京市场上出现。该产品是一种新型换代产品，属高新技术产品，采用全新生产工艺及配方设计。该防火涂料首次将微胶囊化的概念及技术引入防火涂料领域，从而使得防火涂料的性能得到全面提高，为防止和减缓火灾的蔓延提供了可靠的保障。微胶囊化技术是通过包裹材料的包覆作用和对包裹材料的选择，大大提高了防火涂料的防腐性能。该防火涂料在受热时发泡膨胀，形成具有蜂窝状结构的炭化层，从而达到阻止或延缓热量向底材的传递，达到提高钢结构底材耐火极限的目的。

另外国内一些大公司生产的超薄型钢结构防火涂料，如四川都江堰市建信防火材料有限公司研制的JX-1超薄型钢结构膨胀油性防火涂料、韩国宇仁化学有限公司生产的UIN-301超薄型钢结构防火涂料、北京追龙消防材料厂生产的ZL-C超薄型钢结构防火涂料、大连福嘉防火建筑材料有限公司生产的BS-3.超薄型钢结构防火涂料等，其各项性能指标均达到GB14707—94规范要求，在实际工程中得到了广泛的应用。北京航空材料研究院的超薄型钢结构防火涂料已实现厚度2.94mm时间109min的耐火极限[4]。

国外对于钢结构防火涂料的研究起步较早。从20世纪60年代起，西方发达国家就致力于钢结构防火涂料研究，并取得了积极的成效，至今方兴未艾。西德研制出以多孔石墨、水玻璃等为主要成分的钢防火涂料；捷克以P-N-C体系为基础，加入氯乙烯聚合物开发出新型膨胀型钢结构防火涂料；芬兰研制出以磷酸盐、高炉渣等为主要成分的无机膨胀型钢结构防火涂料；日本开发出钢结构丙烯酸聚氨酯防火涂料。目前代表性产品主要有：英国Nullifire TS605和p20，日本FR系列室内外钢结构防火涂料，美国50号、Monokotc、Albiclad 钢结构防火涂料，加拿大A.D Fircfilm，德国Hcrbcrts38320、38091系列，法国FON钢结构

防火涂料等。20世纪90年代中期，以德国为首的国际市场上涌现出超薄膨胀型防火涂料。该涂料粒度细、涂层薄、施工方便、装饰性更强，在满足钢结构防火要求的同时，也能满足人们的高装饰性要求。近年来，国外对水基超薄型钢结构防火涂料研究非常活跃，并有相关产品面市。[15]

英国Nullifire有限公司是世界上最大的膨胀型防火涂料生产厂家之一。该公司专业制造防火涂料已有二十多年的历史，其防火涂料技术一直处于世界领先水平[16]。

二、目前超薄型钢结构防火涂料存在的主要问题及发展趋势

超薄型钢结构防火涂料的防火隔热原理为涂料在火焰的高温中发生剧烈的化学反应而膨胀形成疏松、致密的炭化层，剧烈的化学反应使涂料的防火隔热成为非稳态的传热过程，同时又要求反应过程必须在复杂、苛刻的火灾环境中能保持炭化层的稳定状态[5]。因此，超薄型钢结构防火涂料的耐火极限较低，配方的组成复杂，产品的技术难度大，其研究和应用都相对滞后于厚型钢结构防火涂料。

在商品开发过程中，应特别注意防火涂料的耐久性问题。要求超薄型钢结构防火涂料产品应在经受较长时间的自然老化过程后，防火性能及其他各方面的性能都不退化，确实保证防火涂料安全有效性。在不断提高钢结构本身耐火性能的同时，对钢结构防火涂料的研究也非常重要。国内有很多钢结构超薄型防火涂料的生产厂家，其产品由于技术水平、市场规范等方面的问题，因此实际耐火极限较低，绝大多数不超过1.5h，并且其长期使用的可靠性有待证实。特别是在钢结构超薄型防火涂料的理论研究和实际使用性能的研究方面，国内鲜有文献报道。发达国家在薄型防火涂料的研究上有较多理论研究工作的文献，比如研究沸石的种类和用量对炭化层中有机物的耐烧蚀性的影响等。但国外有关膨胀发泡机理和使用的长期有效性方面的工作也相对薄弱，一般文献仅对简单的多聚磷酸铵（APP）／三聚氰胺（M）／季戊四醇（P）三元膨胀体系的发泡机理进行研究，而对其他添加组份（如填料、阻燃剂等）对炭化层影响的研究很少[6]。大家普遍感到该类产品的质量亟待监控，性能衰减问题应引起重视，解决其有效可靠性，制订相应的国家规范[7]。

各个生产企业的同一产品的耐火试验数据偏少，在实际工程中钢构件的截面形状尺寸多种多样，与耐火试验时的构件有较大差异，存在涂层厚度和耐火极限的换算问题，要达到相同耐火极限的涂层厚度必须经过计算才能得出，否则保护层不能发挥实效。因此，建议企业应对某一防火涂料的耐火极限、涂层厚度做系列数据的试验[8]。找出涂层厚度与耐火极限（同一钢构件）的特征曲线，并将以后的检验数据补充确认，进而证明这种特征曲线的可靠性。再以此关系为基础，按照CESE24:90的规定推算出其他截面形状钢构件的涂层厚度、耐火