鋼結構防火涂料的功能與應用探究

黃普銘

(廣東省韶關市消防救援支隊，廣東 韶關 512026)

近年來，大跨度鋼結構、高層鋼結構等鋼結構建筑在我國發展比較迅速。如果沒有采用任何防護措施，鋼結構的防火性能是無法滿足防火技術規范要求的。在實際建設過程中，需要采取涂覆鋼結構防火涂料等防護措施對鋼結構進行有效的防火處理，使之能夠在火災條件下克服自身防火性能的不足，避免建筑倒塌。

1 鋼結構建筑的火災危險性

鋼結構作為現代建筑的主要形式，在常溫下，其本身具有質量輕、強度高、抗震性能良好、周期短、空間利用率大、建筑工業化程度高等優點，可以滿足企業投資的集約，并且也可以廣泛應用到建筑領域。不過，由于鋼結構本身的抗火性能較差，易導熱。在溫度達到400 ℃的時候，其極限強度以及屈服點就要明顯低于常溫，一旦超過600 ℃，其強度幾乎為零。通過科學實驗以及實例分析，沒有加以保護的鋼結構，在火災發生之后，只需要0.25 h，其本身溫度就會直接提升到540 ℃，這樣就會出現扭曲變形的問題，并且也會出現坍塌毀壞，且變形之后也無法修復使用。如，北京某家具城發生大火，其鋼結構的防火性能無法滿足火災實際需求，導致13 000 m2的鋼結構建筑倒塌，參與展覽的家具全部損毀，直接經濟損失2 000萬元。又如，安徽某冰激凌廠鋼結構冷庫火災，短時間內庫房就發生了倒塌，造成3名滅火戰斗的消防員犧牲。因此，做好鋼結構建筑的防火保護措施對于降低火災危險性、減少人員傷亡和財產損失具有十分重要的意義[1]。

2 鋼結構防火涂料的功能以及應用

有研究表明，鋼結構防火涂料的防火功能主要體現在：防火涂料本身需要擁有一定的不燃性以及難燃燒性，可以保護一些具有可燃性基材的物體，使其不與空氣直接接觸，延緩被燃燒的時間。膨脹型防火涂料受到火燒會在基材的表面形成泡沫型的隔熱層，可以避免燃燒。還有一種防火涂料，在遇到火災的時候會釋放出一種惰性氣體，能夠沖淡基材周圍的空氣以及易燃氣體，從而實現對燃燒情況的有效抑制[2]。因此，鋼結構防火涂料能夠在一定程度上延長鋼結構臨界溫度，在火災時可以避免發生建筑倒塌，有效保障人身、財產安全。在日常使用中，主要有以下3種類型。

2.1 薄型鋼結構防火涂料

薄型鋼結構防火涂料耐火極限大約在2 h之內，其基料一般屬于具有適合度的水性聚合物，可以與防火添加劑、耐火纖維、阻燃劑復合體系等配合使用，在裝飾方面的優勢較強。主要用于具有較強附著力、良好耐水性、耐久性的鋼基材以及水性聚合物，在使用中需要利用噴涂施工的方式進行[3]。

2.2 厚型鋼結構防火涂料

厚型鋼結構防火涂料其成分大部分都是無機材料，主要是利用熱導率偏低材料以及密度小的具有吸熱性的材料，在防火性能方面具有較高的穩定性，適合長期使用。由于組分顆粒較大，在裝飾方面會出現外觀不平整的現象，影響建筑外觀的整體美觀，通常應用于隱蔽工程中。

2.3 超薄型鋼結構防火涂料

超薄型鋼結構防火涂料屬于溶劑型體系，遇到火災會出現膨脹發泡的情況，這樣就會引起在基層出現堅硬的、致密的防火隔熱層，其本身的沖擊耐火性較強，從而將鋼材升溫速度減緩，保護其鋼結構。一般來說，其本身具有相對優越的耐火耐水性能，并且其黏結強度較高，具有超薄的特性，擁有良好的流平性以及裝飾性，能夠在有效防火的同時降低工程總造價，適合耐火極限沒有超出2 h的建筑構件，可以實現對應的防火保護以及防火涂裝[4]。實際使用時可以選擇噴涂、刷涂、輥涂等多種方式。

如，東晨星超薄型鋼結構防火涂料，其本身屬于溶劑型的防火涂料，適合在鋼結構表面的處理，在鋼結構基材表面涂抹之后，遇火其就會出現迅速膨脹的碳化耐火隔熱保護層，這樣就可以提升其耐火極限。其本身具有涂層表面平整、厚度薄、防潮、效果良好等特點，具體的使用見圖1所示。

圖1 超薄型鋼結構防火涂料的使用Fig.1 The use of ultra-thin steel structure fireproof coating

但是還需要注意：施工之中以及在涂層干燥固化之前，其本身的溫度應該保持在5～38 ℃，并且將相對濕度控制在80%以下，要求空氣相對流通；東晨星超薄型鋼結構防火涂料在施工完畢之后還需要開展60天養護處理。涂層無論是在施工之中，還是在施工之后，都需要將其置于室內或者是雨棚下，避免出現雨淋的問題。一旦構件的表面出現結露的問題，就不能再進行施工。東晨星超薄型鋼結構防火涂料及其稀釋劑在實干前為易燃品，所以嚴禁與明火接觸，也不可與水混合使用。東晨星超薄型鋼結構防火涂料還需要避免與硝基類產品交叉或者是同時使用。在具體的施工環節，需要考慮到涂層實際的測量厚度。防火涂料要求其本身的存放溫度在5～45 ℃，并且要置于干燥、通風的庫房之中，同時還需要隔絕火源，遠離熱源體，并防范暴曬或者是冰凍的問題出現。

3 鋼結構防火涂料的選用及注意事項

3.1 鋼結構防火涂料的選用

第一，分析鋼結構的位置。需要仔細的分析鋼結構具體位置。針對多層廠房、高層廠房以及室內的隱蔽鋼結構等，要求其耐火極限超出1.5 h，宜選擇厚涂型的材料；針對輕型材料，或者是裸露的鋼結構等，要求不能超出1.5 h的耐火極限，可以考慮到薄型的選擇。如，針對石油鉆井平臺、石化企業等，由于其本身的耐火極限要求較高。所以，在實際的選擇中，需要按照國家的規定來加以實施，選擇室外厚型材料[5]。

第二，需要參照對應的理化性能檢測報告、生產許可證、耐火性能檢測報告等進行分析與選擇，從而確保防火涂料的性能質量能夠符合設計規范。

第三，需要針對近期不同產品的耐火性能進行分析比較，在可供選擇的產品種類較多的前提下，在理化性能的檢驗報告分析之后，考慮到生產企業的具體創新能力、信譽度以及實力等，確保其產品性價比最高、性能最優。

3.2 注意事項

第一，室內、室外兩種防火涂料在使用時不能隨意調換。這是因為，室外的環境要明顯復雜于室內環境，這對于防火涂料要求更高。針對室內的涂料，如果沒有進行針對性的處理，將無法滿足室外環境的防護要求。同時，在室內條件下，如利用室外的涂料，就會提升其對應的成本。

第二，飾面型防火涂料不能用作鋼結構防火涂料。因為其作為保護木結構等可燃基材的阻燃涂料，本身的功能僅是可燃基材的防火，并不具備提高鋼結構耐火極限的能力。

第三，厚型鋼結構防火涂料適用于對耐久性和防火性要求比較高的鋼結構建筑。因其主要成分是無機質材料，本身帶有的抗老化能力較強，可以保持相對較長時間的防火要求。

第四，薄型鋼結構膨脹防火涂料不適合用于耐火極限要求超出2 h的鋼結構防護[6]。因為防火機理和對應結構的限制，在長時間的高溫狀態下，薄型鋼結構膨脹防火涂料會有失效膨脹的問題發生，并且一旦超出1 000 ℃的溫度，就會引起碳化的處理，其耐火極限通常不會超出1.5 h。

4 結語

綜上，本文通過對鋼結構防火涂料的實際應用策略和應用途徑進行分析與闡述，有助于合理地使用鋼結構防火涂料，從而提升鋼結構建筑防火性能。