鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的應(yīng)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(jié)構(gòu)防火涂料的應(yīng)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(jié)構(gòu)、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)等在當(dāng)今現(xiàn)代建筑工程中有著廣泛的應(yīng)用及發(fā)展前景。文章結(jié)合典型火災(zāi)案例，分析了鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險性，并針對防火涂料應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行分析，提出建議。

鋼結(jié)構(gòu)；火災(zāi)危險性；防火涂料

1　引言

近年來，鋼結(jié)構(gòu)建筑由于建設(shè)工期短、收益快，成為工業(yè)廠房、倉庫、體育場館等首選的建筑結(jié)構(gòu)形式之一。但是，鋼結(jié)構(gòu)建筑具有耐火性能差的致命弱點，在未進(jìn)行防火處理的情況下，其本身雖然不會起火燃燒，但火災(zāi)時的強(qiáng)度會迅速下降，一般結(jié)構(gòu)溫度達(dá)到350℃、500℃、600℃時，強(qiáng)度分別下降1/3、1/2、2/3。據(jù)理論計算，在全負(fù)荷情況下，使鋼結(jié)構(gòu)失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為500℃左右，而一般火場溫度可達(dá)到800℃～1000℃，在這樣高的溫度下，裸露的鋼結(jié)構(gòu)會快速出現(xiàn)塑性變形，產(chǎn)生局部破壞，造成鋼結(jié)構(gòu)整體倒塌失效。

2　鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險性

普通建筑用鋼在全負(fù)荷的情況下失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為500℃左右。一般在300℃～400℃時，其強(qiáng)度開始迅速下降。到500℃左右，強(qiáng)度下降到40%～50%，也就是低于建筑結(jié)構(gòu)的承載作用應(yīng)力。我國20世紀(jì)90年代初對裸露鋼梁的耐火極限進(jìn)行了驗證，確認(rèn)了標(biāo)準(zhǔn)工字鋼梁的耐火極限為15 min。所以，如果采用沒有防火保護(hù)的普通建筑用鋼作為建筑物承載的主體，一旦發(fā)生火災(zāi)，建筑物會迅速倒塌，對人民的生命和財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的損失。

3　鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類及應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工簡便，無須復(fù)雜的工具，重量輕，造價低，而且不受構(gòu)件的幾何形狀和部位的限制，成為了鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方式的首選。采用防火涂料施涂于鋼結(jié)構(gòu)表面，火災(zāi)時能形成耐火隔熱保護(hù)層以提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限，滿足建筑防火設(shè)計規(guī)范要求，降低火災(zāi)危害。

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》（GB 14907-2002）的規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料定義為：施涂于建筑物及構(gòu)筑物的鋼結(jié)構(gòu)表面，能形成耐火隔熱保護(hù)層以提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限的涂料。按使用場所可分為室內(nèi)、室外鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)防火涂料。

3.1厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料

厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐火極限可達(dá)0.5～3 h，甚至更長時間，具有成本較低的優(yōu)點。其涂料組分的顆粒較大，在火災(zāi)中利用材料的粒狀表面熱導(dǎo)率低或涂層中材料的吸熱性，延緩鋼材的溫升從而保護(hù)鋼材，因此其防火性能穩(wěn)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(nèi)外隱蔽鋼結(jié)構(gòu)、高層全鋼結(jié)構(gòu)及多層廠房鋼結(jié)構(gòu)。如：高層民用建筑的柱、一般工業(yè)與民用建筑中的支承多層的柱的耐火極限均應(yīng)達(dá)到3h，需采用厚涂型防火涂料保護(hù)。

3.2薄型鋼結(jié)構(gòu)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(fù)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(yōu)于厚型防火涂料，遜色于超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，一般耐火極限在2 h以內(nèi)。因此常用在耐火極限小于2 h的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)工程中，常采用噴涂施工。該類產(chǎn)品在一個時期占有很大的比例，但隨著超薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的出現(xiàn)，其市場份額逐漸被替代。

3.3超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料

我的家鄉(xiāng)是賀州市平桂區(qū)公會鎮(zhèn)，行政建制始于南朝梁（公元520年），在千余年的小鎮(zhèn)發(fā)展史中，始終以開放包容的姿態(tài)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(zhèn)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(yōu)越的黏結(jié)強(qiáng)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(fā)泡形成致密堅硬的防火隔熱層，該防火層具有很強(qiáng)的耐火沖擊性，延緩了鋼材的溫升，有效保護(hù)鋼構(gòu)件，一般使用在耐火極限要求在2 h以內(nèi)的建筑鋼結(jié)構(gòu)上。目前各種輕鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等多采用該類型防火涂料進(jìn)行防火保護(hù)。而且降低了工程總費用，又使鋼結(jié)構(gòu)得到了有效的防火保護(hù)，是目前市場上大力推廣的品種。

4　防火涂料應(yīng)用中存在的問題分析

目前，鋼結(jié)構(gòu)大多采用涂覆防火涂料的方式進(jìn)行保護(hù)，但在實際應(yīng)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(jié)構(gòu)耐火性能的重要因素。根據(jù)規(guī)范對鋼結(jié)構(gòu)不同構(gòu)件耐火性能的要求，可按標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗數(shù)據(jù)選定相應(yīng)的涂層厚度。但是，實際工程中鋼構(gòu)件的截面形狀尺寸多種多樣，與標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗時的構(gòu)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(jìn)行耐火極限的簡單疊加，在火災(zāi)中可能會造成涂層脫落等問題，反而會降低構(gòu)件的耐火極限。

4.2涂層與基材粘結(jié)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(xiàn)從鋼基材上剝落、粉化或自身出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象。這是鋼結(jié)構(gòu)防火涂料發(fā)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(jīng)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(biāo)值，從而符合有關(guān)建筑設(shè)計防火規(guī)范的要求。這一點的危害較之前者更具有隱蔽性，更應(yīng)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(qiáng)對防火涂料影響因素的研究

我國應(yīng)加強(qiáng)對防火涂料影響因素的研究，制定有關(guān)的科學(xué)評定方法，以便能根據(jù)使用環(huán)境的不同要求、主體鋼結(jié)構(gòu)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(qiáng)防火涂料施工重要關(guān)口的管理

特別是施工、監(jiān)理單位要嚴(yán)格管理材料進(jìn)場、施工前準(zhǔn)備、施工過程等幾個關(guān)鍵階段。

應(yīng)注意核實防火涂料的選型是否適當(dāng)，嚴(yán)把防火涂料進(jìn)場關(guān)口，確保進(jìn)場的每批次防火涂料各項技術(shù)指標(biāo)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（CECS 24：90）的相關(guān)規(guī)定，并需經(jīng)過國家檢測機(jī)構(gòu)檢測合格。

防火涂料施工前，應(yīng)按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50205-2001）有關(guān)規(guī)定進(jìn)行鋼材表面除銹、防銹底漆涂裝等工作。施工單位應(yīng)明確施工要求，監(jiān)理單位應(yīng)嚴(yán)格按照操作要求進(jìn)行監(jiān)理。

在涂料施工過程中，不能因為趕工期等因素降低施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。如噴涂施工分遍完成時，噴涂遍數(shù)、涂層厚度應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求確定，在前一遍基本干燥固化后，才能施工后一遍。當(dāng)出現(xiàn)涂層空鼓、脫落等不符合規(guī)范要求的情形時，必須重新施工。

5.3強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工監(jiān)督檢查

消防監(jiān)督人員應(yīng)加強(qiáng)施工現(xiàn)場檢查。按照《消防產(chǎn)品現(xiàn)場檢查判定規(guī)則》（GA 588-2012）要求，對鋼結(jié)構(gòu)防火涂料現(xiàn)場檢查應(yīng)檢查以下內(nèi)容：查看涂層外觀有無開裂、脫落；測涂層厚度是否滿足設(shè)計要求；用攪拌器攪拌容器內(nèi)試樣觀察涂料是否均勻、有無結(jié)塊。薄型和超薄型鋼結(jié)構(gòu)涂料還需檢測膨脹倍數(shù)是否達(dá)到性能參數(shù)要求。

在施工檢查中還要查看相關(guān)的防火涂料施工記錄。在鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工過程中，施工單位應(yīng)制定完善的施工方案，明確施工前的準(zhǔn)備工作、施工中的注意事項，各個施工步驟應(yīng)記錄在案，并經(jīng)施工、監(jiān)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