鋼結構防火涂料的應用分析

何繼榮，李少軍

（長江航運公安局荊州分局，湖北 荊州 434000）

鋼結構防火涂料的應用分析

何繼榮，李少軍

（長江航運公安局荊州分局，湖北 荊州 434000）

高層建筑鋼結構、大跨度空間鋼結構、輕鋼結構等在當今現代建筑工程中有著廣泛的應用及發展前景。文章結合典型火災案例，分析了鋼結構的火災危險性，并針對防火涂料應用中存在的問題進行分析，提出建議。

鋼結構；火災危險性；防火涂料

1　引言

近年來，鋼結構建筑由于建設工期短、收益快，成為工業廠房、倉庫、體育場館等首選的建筑結構形式之一。但是，鋼結構建筑具有耐火性能差的致命弱點，在未進行防火處理的情況下，其本身雖然不會起火燃燒，但火災時的強度會迅速下降，一般結構溫度達到350℃、500℃、600℃時，強度分別下降1/3、1/2、2/3。據理論計算，在全負荷情況下，使鋼結構失去靜態平衡穩定性的臨界溫度為500℃左右，而一般火場溫度可達到800℃～1000℃，在這樣高的溫度下，裸露的鋼結構會快速出現塑性變形，產生局部破壞，造成鋼結構整體倒塌失效。

2　鋼結構的火災危險性

普通建筑用鋼在全負荷的情況下失去靜態平衡穩定性的臨界溫度為500℃左右。一般在300℃～400℃時，其強度開始迅速下降。到500℃左右，強度下降到40%～50%，也就是低于建筑結構的承載作用應力。我國20世紀90年代初對裸露鋼梁的耐火極限進行了驗證，確認了標準工字鋼梁的耐火極限為15 min。所以，如果采用沒有防火保護的普通建筑用鋼作為建筑物承載的主體，一旦發生火災，建筑物會迅速倒塌，對人民的生命和財產安全造成嚴重的損失。

3　鋼結構防火涂料的分類及應用

鋼結構防火涂料施工簡便，無須復雜的工具，重量輕，造價低，而且不受構件的幾何形狀和部位的限制，成為了鋼結構防火保護方式的首選。采用防火涂料施涂于鋼結構表面，火災時能形成耐火隔熱保護層以提高鋼結構的耐火極限，滿足建筑防火設計規范要求，降低火災危害。

根據《鋼結構防火涂料》（GB 14907-2002）的規定，鋼結構防火涂料定義為：施涂于建筑物及構筑物的鋼結構表面，能形成耐火隔熱保護層以提高鋼結構的耐火極限的涂料。按使用場所可分為室內、室外鋼結構防火涂料；按使用厚度可分為厚型（涂層厚度大于7 mm且小于或等于45 mm）、薄型（涂層厚度大于3 mm且小于或等于7 mm）、超薄型（涂層厚度小于或等于3 mm）鋼結構防火涂料。

3.1厚型鋼結構防火涂料

厚型鋼結構防火涂料的耐火極限可達0.5～3 h，甚至更長時間，具有成本較低的優點。其涂料組分的顆粒較大，在火災中利用材料的粒狀表面熱導率低或涂層中材料的吸熱性，延緩鋼材的溫升從而保護鋼材，因此其防火性能穩定，長期使用效果較好。該類防火涂料施工常采用噴涂，涂層外觀不平整，影響建筑整體美觀，主要適用于耐火極限要求在2 h以上的室內外隱蔽鋼結構、高層全鋼結構及多層廠房鋼結構。如：高層民用建筑的柱、一般工業與民用建筑中的支承多層的柱的耐火極限均應達到3h，需采用厚涂型防火涂料保護。

3.2薄型鋼結構防火涂料

該類涂料一般用合適的水性聚合物作基料，再配以阻燃劑復合體系、防火添加劑、耐火纖維等組成。對這類防火涂料，要求選用的水性聚合物必須對鋼基材有良好的附著力、耐久性和耐水性。其裝飾性優于厚型防火涂料，遜色于超薄型鋼結構防火涂料，一般耐火極限在2 h以內。因此常用在耐火極限小于2 h的鋼結構防火保護工程中，常采用噴涂施工。該類產品在一個時期占有很大的比例，但隨著超薄涂型鋼結構防火涂料的出現，其市場份額逐漸被替代。

3.3超薄型鋼結構防火涂料

我的家鄉是賀州市平桂區公會鎮，行政建制始于南朝梁（公元520年），在千余年的小鎮發展史中，始終以開放包容的姿態迎接各族各地百姓，至今聚居漢、壯、瑤等民族，操客家話、本地話，通西南官話。孩童時，我最喜愛的娛樂活動就是逛公會鎮圩日，因為可以看到琳瑯滿目的商品、摩肩接踵的人群，品嘗到清甜的白涼粉、酸甜的青梅湯、香甜的蓮藕粉、滑嫩的水豆腐釀、濃香的叉燒粉、酸辣的新鮮牛雜等美食，讓人的視覺和味覺都得到充分滿足。

該類涂料涂層超薄，一般為溶劑型體系，具有優越的黏結強度、耐候耐水性好、流平性好、裝飾性好等特點；在受火時緩慢膨脹發泡形成致密堅硬的防火隔熱層，該防火層具有很強的耐火沖擊性，延緩了鋼材的溫升，有效保護鋼構件，一般使用在耐火極限要求在2 h以內的建筑鋼結構上。目前各種輕鋼結構、網架等多采用該類型防火涂料進行防火保護。而且降低了工程總費用，又使鋼結構得到了有效的防火保護，是目前市場上大力推廣的品種。

4　防火涂料應用中存在的問題分析

目前，鋼結構大多采用涂覆防火涂料的方式進行保護，但在實際應用中存在的問題也十分明顯。

4.1涂層厚度和耐火極限的換算問題

涂層厚度是影響鋼結構耐火性能的重要因素。根據規范對鋼結構不同構件耐火性能的要求，可按標準耐火試驗數據選定相應的涂層厚度。但是，實際工程中鋼構件的截面形狀尺寸多種多樣，與標準耐火試驗時的構件有較大差異。有些單位不考慮各類防火涂料的施工要求，而通過增加涂層厚度的方式進行耐火極限的簡單疊加，在火災中可能會造成涂層脫落等問題，反而會降低構件的耐火極限。

4.2涂層與基材粘結力的耐久性問題

即防火涂料是否容易隨時間的延長、振動、受荷載作用等因素而出現從鋼基材上剝落、粉化或自身出現開裂等現象。這是鋼結構防火涂料發揮作用的前提，否則即使其耐火極限再高、防火性能再好也毫無意義。

4.3涂料防火性能的持久性問題

即經過若干年后，在外界各種因素作用下，其耐火極限是否明顯降低或其是否仍能保持其出廠時的指標值，從而符合有關建筑設計防火規范的要求。這一點的危害較之前者更具有隱蔽性，更應引起高度重視。

4.4涂料選型、施工中存在的問題

5　幾點建議

5.1加強對防火涂料影響因素的研究

我國應加強對防火涂料影響因素的研究，制定有關的科學評定方法，以便能根據使用環境的不同要求、主體鋼結構的使用壽命等實際情況來判斷是否需更換或及時維修防火涂料，從而有效解決涂料的耐久性、防火性能的持久性等問題。

5.2加強防火涂料施工重要關口的管理

特別是施工、監理單位要嚴格管理材料進場、施工前準備、施工過程等幾個關鍵階段。

應注意核實防火涂料的選型是否適當，嚴把防火涂料進場關口，確保進場的每批次防火涂料各項技術指標符合國家現行標準《鋼結構防火涂料應用技術規范》（CECS 24：90）的相關規定，并需經過國家檢測機構檢測合格。

防火涂料施工前，應按照《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB 50205-2001）有關規定進行鋼材表面除銹、防銹底漆涂裝等工作。施工單位應明確施工要求，監理單位應嚴格按照操作要求進行監理。

在涂料施工過程中，不能因為趕工期等因素降低施工質量，必須嚴格遵守操作規程。如噴涂施工分遍完成時，噴涂遍數、涂層厚度應根據設計要求確定，在前一遍基本干燥固化后，才能施工后一遍。當出現涂層空鼓、脫落等不符合規范要求的情形時，必須重新施工。

5.3強化鋼結構防火涂料施工監督檢查

消防監督人員應加強施工現場檢查。按照《消防產品現場檢查判定規則》（GA 588-2012）要求，對鋼結構防火涂料現場檢查應檢查以下內容：查看涂層外觀有無開裂、脫落；測涂層厚度是否滿足設計要求；用攪拌器攪拌容器內試樣觀察涂料是否均勻、有無結塊。薄型和超薄型鋼結構涂料還需檢測膨脹倍數是否達到性能參數要求。

在施工檢查中還要查看相關的防火涂料施工記錄。在鋼結構防火涂料施工過程中，施工單位應制定完善的施工方案，明確施工前的準備工作、施工中的注意事項，各個施工步驟應記錄在案，并經施工、監理人員簽字存檔。

10.3969/j.issn.1673-0194.2015.21.118

TQ628.4

A

1673-0194（2015）21-0220-02

2015-07-14