建筑金屬結(jié)構(gòu)中防火涂料的合理應(yīng)用探討

摘 要：在對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范及防火保護(hù)方法進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上，探討了建筑金屬結(jié)構(gòu)防火涂料的分類、性能及工程應(yīng)用中的技術(shù)要點(diǎn)。合理的鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)劃和防火涂料的優(yōu)選，可以有效提高建筑物防火和鋼結(jié)構(gòu)耐火水平，確保工程安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理。

關(guān)鍵詞：建筑；金屬結(jié)構(gòu)；鋼材；防火涂料

建筑技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是超高層、超大跨度建筑工程建設(shè)步伐的不斷加快，加上鋼建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和內(nèi)容的進(jìn)一步完善，鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)工程中發(fā)揮著非常明顯的特殊性和重要性[1]。由于受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念等因素的制約，鋼材作為建筑材料在工程防火方面依然存在一定缺陷，雖然鋼材自身不會(huì)起火燃燒，但是當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)在高溫作用下鋼材的強(qiáng)度會(huì)迅速降低，尤其是800～1000℃的火場(chǎng)高溫，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋼材靜態(tài)平衡臨界溫度（約500℃），進(jìn)而引起鋼材屈服點(diǎn)、抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及載荷能力等特征力學(xué)性能迅速降低，造成鋼材出現(xiàn)塑形變形、局部坍塌甚至整體崩塌等問(wèn)題，如何采取有效措施提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火性能及耐火能力，已成為建筑金屬結(jié)構(gòu)工作人員研究的重要內(nèi)容。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范及防火保護(hù)方法

20世紀(jì)90年代中后期，我國(guó)開(kāi)始對(duì)超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料展開(kāi)研究，并在2002年實(shí)現(xiàn)在工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)大量的理論分析、試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用，并結(jié)合我國(guó)建筑工程鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用特性，形成了較為完善的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)和施工應(yīng)用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，主要包括：GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB50222-2015《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》、CECS24：90《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、DG/T J08-008-2000《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)程》、CECS200：2006《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》等。在設(shè)計(jì)防火規(guī)范中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類型及建筑物耐火等級(jí)（一-三級(jí)）分別對(duì)建筑柱、梁、樓板、屋頂?shù)炔课坏匿摻Y(jié)構(gòu)做了0.5～3h的極限耐火指標(biāo)規(guī)定，給建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)檢測(cè)、施工應(yīng)用和竣工驗(yàn)收提供了重要的考核數(shù)據(jù)指標(biāo)。

建筑鋼結(jié)構(gòu)目前常用的防火保護(hù)方法有：合理優(yōu)化布置結(jié)構(gòu)防火體系和防火設(shè)施、涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、在鋼結(jié)構(gòu)外部外包混凝土或砌粘土磚、防火板包覆、柔性卷材防護(hù)、鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部充水保護(hù)、采取復(fù)合防火結(jié)構(gòu)或防火材料等。從大量的理論研究和工程應(yīng)用實(shí)踐效果表明，采用防火涂料進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)是目前建筑行業(yè)認(rèn)為最為有效的防護(hù)措施之一，具有施工便捷、性價(jià)比較高、耐火時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)[2]。在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，生產(chǎn)技術(shù)不斷提高的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料市場(chǎng)也隨行業(yè)的發(fā)展逐步走向正規(guī)，各種鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在工程應(yīng)用中發(fā)揮非常重要的功能作用和應(yīng)用效果。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的性能及合理選用建議

2.1 厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料

厚型（H型）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其防火涂層厚度可以達(dá)到8～50mm，具有涂層厚度大、密度小、熱傳導(dǎo)率低、粘結(jié)性能好強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。在火場(chǎng)高溫環(huán)境中依據(jù)不膨脹、不燃燒、低熱傳導(dǎo)以及涂層自身具備的吸熱性等，可以有效延緩建筑鋼結(jié)構(gòu)材料的溫度上升速率，達(dá)到保護(hù)鋼材及鋼結(jié)構(gòu)性能的目的，其耐火極限可以達(dá)到0.5h～3.0h。由于該類防火涂料其表面較粗糙，外觀裝飾性較差，不適用于建筑裸露鋼構(gòu)件的涂裝及火災(zāi)防護(hù)，宜用于建筑物室內(nèi)外的承重鋼結(jié)構(gòu)鋼材的火災(zāi)防護(hù)。

2.2 薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料

薄型（B型）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其防火涂層厚度可以達(dá)到3～7mm，其在火災(zāi)高溫環(huán)境中，通過(guò)膨脹發(fā)泡并形成耐火隔熱層，從而達(dá)到延緩建筑鋼結(jié)構(gòu)材料的溫度上升速率，其耐火極限可以達(dá)到0.5h～2.0h。B型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其以聚合物乳液作為基料，通過(guò)與膨脹阻燃劑、顏料填料等材料的合理搭配，利用乳液基料的良好附著力有效依附在鋼結(jié)構(gòu)外表。根據(jù)工程功能需求，B型涂料可以劃分為底層隔熱材料和面層裝飾材料，其整體裝飾效果要明顯優(yōu)于H型涂料。B型防火涂料，可用于建筑物的柱、梁、樓板及屋頂?shù)某兄劁摻Y(jié)構(gòu)鋼材的火災(zāi)防護(hù)，尤其適用于體育場(chǎng)館、工業(yè)廠房等建筑物裸露鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)防護(hù)及裝飾。

2.3 超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料

超薄型（CB型）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其防火涂層厚度≤3mm，其在火災(zāi)高溫環(huán)境中，通過(guò)膨脹發(fā)泡并形成致密的防火隔熱層，從而達(dá)到延緩建筑鋼結(jié)構(gòu)材料的溫度上升速率，其通常用于耐火極限≤2.0h的建筑鋼結(jié)構(gòu)上。CB型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其具有涂層薄、粘結(jié)強(qiáng)度高、流平性好、性價(jià)比高、施工便捷、裝飾性好等優(yōu)點(diǎn)，在一、二類建筑物耐火極限≤2.0h的梁、板及屋頂承重構(gòu)件防火工程中得到廣泛應(yīng)用。

在工程實(shí)踐應(yīng)用中，要非常關(guān)注防火涂料的使用范圍，優(yōu)選技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上優(yōu)越的防火涂料。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)及工程應(yīng)用效果來(lái)看：對(duì)于耐火時(shí)間≤2.0h的建筑鋼結(jié)構(gòu)，宜優(yōu)選采用超薄型或薄型鋼結(jié)構(gòu)涂料；而對(duì)于耐火時(shí)間≥2.5h的建筑鋼結(jié)構(gòu)，宜優(yōu)選采用厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。有研究人員做過(guò)一個(gè)試驗(yàn)，即采用超薄型、薄型和厚型三種建筑鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，分別進(jìn)行2.0h、2.5h和3.0h的耐火極限試驗(yàn)，其中厚型防火涂料其試驗(yàn)成功率為92.6%，薄型成功率為78.3%，超薄型為69.7%，厚型防火涂料的防火性能遠(yuǎn)大于薄型和超薄型[3]。這主要是防火涂層在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的太陽(yáng)紫外線照射后，防火涂料內(nèi)部的黏接劑分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了降解甚至分解，從而造成超薄型或薄型在火災(zāi)高溫環(huán)境中其膨脹炭層容易出現(xiàn)裂紋甚至脫落等問(wèn)題，達(dá)不到應(yīng)有的耐火性能。因此，目前市場(chǎng)上的超薄型和薄型防火涂料，其抗紫外線照射老化性能有待進(jìn)一步提高。對(duì)于高層、超高層及功能復(fù)雜或耐火極限≥2.5h的建筑鋼結(jié)構(gòu)防火優(yōu)化過(guò)程中，宜優(yōu)選厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，以提高整個(gè)建筑金屬結(jié)構(gòu)的防火和耐火性能水平。

3 結(jié)束語(yǔ)

建筑鋼結(jié)構(gòu)防火的最終目標(biāo)為：盡可能通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)防火布置和防火措施，有效保障建筑物內(nèi)部人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。在實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)建筑物功能特性和施工氣象條件，優(yōu)選符合工程實(shí)際的防火涂料，并根據(jù)類似工程應(yīng)用實(shí)踐過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，制定有針對(duì)性的高效合理技術(shù)措施，優(yōu)選既經(jīng)濟(jì)又安全可靠的防火涂料產(chǎn)品，有效提高建筑物防火和鋼結(jié)構(gòu)耐火水平。

參考文獻(xiàn)

[1]楊雁翔，沈小峰，孔德泉，等.溫州世貿(mào)中心高空鋼結(jié)構(gòu)厚型防火涂料防開(kāi)裂控制[J].施工技術(shù)，2009，39（6）：42-44.

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作者簡(jiǎn)介：李洪亮（1989-），女，貴州思南人，研究生，助理工程師，主要從事建筑材料質(zhì)檢、科研工作。