建筑钢结构防火涂料

出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第593页（3503字）

钢结构防火保护的基本原理是，用绝热或吸热的材料，阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速率。目前，常用的防火保护方法大致有三种：

包覆法——用不燃烧板材把钢构件包裹起来。

屏蔽法——把钢构件置于墙体、吊顶内，或在边柱、外柱的向火面用不燃烧板材进行遮挡。

水冷却法——将空心钢柱(或钢梁)连成管网，其内充满含抗冻剂、防锈剂的水溶液，通过泵或火灾时的温差作用，使水溶液循回流动；也可以设置自动水喷淋装置，一旦火灾发生，灵敏的传感元件动作，将水喷洒在钢构件表面上。

以上三种方法中，包覆法简单易行，应用最广。

防火保护材料主要有钢结构防火涂料、板型材和现浇混凝土等。

(一)防火涂料的分类

建筑防火涂料可有多种分类法。按使用的地方划分，可分为钢结构防火涂料、木结构防火涂料、钢筋混凝土板防火涂料、预应力板防火涂料等；按使用材料来分，可分为有机、无机及复合防火涂料；按可溶性划分，可分为水性防火涂料、油性防火涂料。但人们最常用的是按其阻燃作用原理分类，即分为膨胀型防火涂料与非膨胀型防火涂料。

1．膨胀型防火涂料(又称薄涂层防火涂料)

膨胀型防火涂料的特点是当涂料受热达到一定温度后，涂层中产生气体发泡，使涂层膨胀，以形成一个泡状绝缘层，它使火焰与底层隔离，从而推迟了底层达到燃点温度及破坏温度的时间。膨胀型防火涂料从功能上分，其化学成分主要有三类：一是催化剂——磷源；二是碳化剂——碳源；三是发泡剂——此成分当受热分解时应为不燃性气体并形成泡沫状。催化剂的化学成分一般是磷酸铵类等物质如NH₄H₂P0₄；碳化剂的化学成分一般为多元醇类如季戊四醇等；发泡剂的化学成分一般为三氯氰胺等。

膨胀型防火涂料的作用机理是：

(1)涂料在火中被加热，涂膜表面逐渐变为熔融膜。此时催化剂中含磷的化合物分解生成磷酸。

(2)熔融物逐渐形成均匀的碳化层，并在形成碳化层过程中，碳酸不断使碳化剂脱水，形成一种脂类及均匀的发泡碳化层。

(3)在形成碳化层的同时，漆膜膨胀为发泡层，并在此过程中，发泡剂分解产生气体(通常为不燃性的NH₄、Cl₂、HCl、气体等)，发泡结果使涂层膨胀。

当火灾发生后，由于受热涂料膨胀，阻止了火焰传播，从而防止了底层材料的破坏。

2．非膨胀型防火涂料(又称厚涂层防火涂料)

非膨胀型防火涂料一般包括两种类型，即：难燃性防火涂料和不燃性防火涂料。

难燃性防火涂料有乳胶类防火涂料和含难燃助剂的防火涂料。乳胶类防火涂料其乳胺本身为难燃性物质，这样再加些无机颜料便形成一种防火涂料，如醋酸乙烯乳液、丙烯酸乳液加一些无机颜料后形成的防火涂料就属此类。含难燃助剂的防火涂料大多先用卤素使基料难燃化，然后再加难燃助剂。含难燃助剂的防火涂料一方面由于其本身的难燃性，另一方面由于这些助剂与基料的相互作用结果使其具有防火性能。

不燃性防火涂料主要为无机涂料，这种涂料是在无机基料中加一些无机颜料及配料而形成一种完全不燃性防火涂料。这种涂料存在着耐水性差，装饰性不好，不易固化等缺点。

膨胀型防火涂料与非膨胀型防火涂料相比，两者都对火焰传播有抑制作用，但仅从隔热性能看，膨胀型防火涂料优于非膨胀型防火涂料。膨胀涂料在受热后，可膨胀为原厚度的5～10倍，最大可达100～200倍，而且导热系数λ也因此比固态涂层小10倍左右。总的结果是，膨胀后涂层的导热量可为膨胀前的1／1000～1／2000。由此可见，膨胀型防火涂料的防火性能在某种程度上优于非膨胀型防火涂料。

(二)钢结构防火涂料

防火涂料根据涂层厚度及受火时的状况分为薄涂型与厚涂型。

薄涂型(膨胀型)防火涂料的涂层厚度为2～7mm并有一定装饰效果。由于内含树脂及膨胀组分(脱水催化剂、碳化剂和吹气剂)，遇火后于150～350℃膨胀增厚5～10倍，形成多孔结构，从而起到良好的隔热防火作用，可使构件的耐火极限达到1．5h，如国产的LB，美国的50－C均属此类。

厚涂型(非膨胀型)防火涂料是以水泥、水玻璃石膏等为胶结料，掺入一些无机轻质骨料如膨胀蛭石、空心微珠及矿物纤维以提高其隔热性，再加入少量化学助剂而成。涂层厚度一般为8～50mm，改变厚度可使构件获得0．5～3．0h的耐火极限。

对钢结构防火涂料的主要要求是不含有害人体健康的石棉、苯类溶剂等物质；不腐蚀钢材，呈碱性，且氯离子含量不能过大；能在自然条件下干燥固化，并应符合表3－2－20的要求。

表3－2－20 钢结构防火涂料的技术性能

喷涂施工方法及质量验收可按《钢结构防火涂料应用规程》(CECS24－90)进行。

对于承受冲击、振动的梁；腹板高度≥1．5m的梁；涂层厚度≥40mm的梁；室外喷涂以及粘结强度＜0．05MPa的钢结构防火涂料宜在涂层内埋设钢丝网，并使网与钢构件表面的净距保持在6mm左右。中国、英国、日本钢结构防火涂料举例，如表3－2－21。

表3－2－21 钢结构防火涂料的品种与性能

(三)防火涂料在发电厂中的应用

《火力发电厂与变电所设计防火规范》(GB 50229－96)中，2．0．4条规定，汽轮机头部油箱及油管道附近的钢质构件应采取防火保护措施。非承重构件的耐火极限应为0．5h，承重构件的耐火极限应为1h，其对应钢屋架的耐火极限应为0．5h。无保护层的钢结构其耐火极限仅为0．25h。为满足规范要求，应在汽轮机头部附近二、三榀屋架上涂防火涂料或采取其他保护措施。

需要采取防火保护措施的部位：

1．汽轮机头部上方对应的二、三榀钢屋架及其支撑，其耐火极限应为0．5h。

2．汽机房汽轮机头部附近夹层的钢柱、钢梁，其耐火极限应为1h。

3．电缆夹层顶棚的钢梁，其耐火极限应为1h。

4．运送褐煤或易自燃的高挥发分煤种的栈桥，其内部的外露承重钢结构，其耐火极限应为1h。

(四)几种防火涂料

国内很多地方都有防火涂料生产厂，表3－2－22仅介绍几种防火涂料，供参考。

表3－2－22 防火涂料性能及生产厂家