对薄型钢结构防火涂料膨胀性能的探讨
顾忠文
云南建工钢结构有限公司云南(650224)
【摘要【摘要】】：改革开放以来，我国经济发展迅速，作为主要建筑结构之一，钢结构得到了越来越广泛的应用，尤其是大量应用在工业建筑中。主要是由于其具有自重轻、强度高、制造简便、密闭性好、建筑工业化程度高、占地面积小、施工周期短、外观优美等优点。尽管钢结构具有诸多优点，但是其耐火性能较差成为其在工业建筑中大量应用的致命弱点，所以，我们必须要重视钢结构的防火保护，这具有重大意义。在工程实践中，使用最为广泛的方法是应用防火涂料在钢结构中，还具有较好经济性。随着在钢结构中大量应用防火涂料，人们越来越关注其防火性能的耐久性问题。本文中笔者进行现场取样，调查分析了室内薄型钢结构防火涂料的耐久性的膨胀性能的影响因素，基于此，提出相关建议供大家参考。
【关键词】：钢结构防火涂料、膨胀性能、耐久性
中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：
一、前言
改革开放以来，我国经济发展迅速，作为主要建筑结构之一，钢结构得到了越来越广泛的应用，尤其是大量应用在工业建筑中。由于钢结构具有自重轻、强度高、制造简便、密闭性好、建筑工业化程度高、占地面积小、施工周期短、外观优美等优点，钢结构作为一种优秀的建筑结构，其发展已经进入了一个新的更广阔的阶段。
随着我国钢结构在建筑工程中的越来越广泛，人们也逐渐将关注的焦点放在钢结构的防火问题。钢结构致命弱点主要是其耐热不耐火的特性。常温状态下钢材热导率达到52.8W/m·K 之高，如果遇水的升温的情况下热导率会增加，如果遇热或欲火当温度至大约500℃时，其屈服强度、弹性模量以及极限强度都会明显下降，导致应变显著增大，急剧扭曲变形，进而造成钢结构建筑物部分甚至全部塌陷破坏，该破坏过程仅需十五分钟(也就是钢材的耐火极限)。目前有多种钢结构防火保护方式，其中，较为简单易行、可靠、经济实用的方法是在钢结构表面涂覆各种防火涂料，这种方法能够使钢结构的耐火极限显著提高，大大降低火灾损失。所以,人们将防火涂料大量应用于钢结构中。与此同时，随着在钢结构中大量应用防火涂料，人们越来越关注其防火性能的耐久性问题。本文中笔者进行现场取样，调查分析了室内薄型钢结构防火涂料的耐久性的膨胀性能的影响因素。
二、室内薄型钢结构防火涂料
薄型防火涂料，厚度通常在2~7mm 范围内，也可划分为溶剂型涂料和水性涂料。按涂层厚度划分分为超薄型(涂层厚度≤3mm，标准耐火时间≤1.5h)和薄涂型(涂层厚度≤7mm，标准耐火极限时间≥1.5h)。薄涂型钢结构防火涂料也可称为膨胀油灰或膨胀装饰涂料。以下是其主要组成：有机和无机绝热材料(30%～60%)、粘结剂有机树脂或有机与无机复合物(10%～30%)、溶剂和稀释剂(10%～25%)、颜料和化学助剂(5%～15%)。通常分为底涂、中涂和面涂(装饰层)。使用过程中，涂层通常不超过7mm，有一定装饰效果，涂料受热膨胀，耐火极限可由
0.5h提高到2.0h左右。遇火后自身能发泡膨胀为原涂层厚度的几十倍到数十倍，并可形成多孔碳质层阻挡外部热源对钢材的传热，对于钢结构的防火保护，其作用有以下三点：
1、涂层的软化、熔融、膨胀等物理变化以及聚合物、填料、助剂的分解、蒸发和炭化等化学作用将会吸收大量的热量，有利于降低体系温度和火焰的传播速度；
2、断绝火焰对钢材的直接加热，隔绝底钢材与空气的接触，并有效地阻止热量向钢材传递；
3、分解出的不燃性或难燃性气体能稀释氧气的浓度且高温释放出的卤化氢气体能捕获燃烧产生的自由基，使燃烧反应终止，起到灭火的作用。此类防火涂料的主要特点为重量轻、涂层薄、装饰性好、抗振性好、不易老化等优点。三、现场取样
笔者在这次试验中选择了九座钢结构厂房，喷涂的都死室内薄型钢结构防火涂料，喷涂时间从1998年至2008年，取样日期为2011年11月，取样数量均大于10g。详细见表1。
四、试验
依据DBJ01-616-2004《建筑防火涂料（板）工程设计、施工与验收规程》中附录B防火涂料膨胀性能的测定方法进行试验。
1、试验设备
不燃性测定仪
2、试验方法
把工程现场刮取的防火涂料粉碎制成粉末，置入直径Ф45mm的特制容器里，在容器底部均匀铺满并压实到2mm刻度线处，最后置入恒温750℃的不燃性测定仪中，试验进行五分钟，停止试验后取出容器。对膨胀后的涂料表面是否溢出容器上表面进行观察。如果薄型钢结构防火涂料溢出大于五倍，即为合格，在实验中我们不对其是否合格加以确定，只对其膨胀倍数进行测量。
五、结果分析
对九个样品进行膨胀性能试验，如下表2为其结果。
六、结果分析
1、实验结果表明，小于五倍膨胀倍数的有7个，占到77.8%；而大于五倍膨胀倍数的只有2个，占到22.2%；
2、假定在施工验收时全部钢结构防火涂料膨胀性能均合格，即均可以达到5倍，则随使用时间增长防火涂料的膨胀倍数损失较快，钢结构厂房存在火灾隐患；
3、2号样品膨胀性能良好，有可能是超薄型钢结构防火涂料；
4、通过对实验结果的分析，随着使用时间的增长防火涂料膨胀性能逐渐衰减，然而只从上述数据无法得到其衰减规律。
七、结语
通过对上述的数据可以得到，现阶段建筑钢结构还面临着较大的防火风险，笔者认为对于取样分析现有钢结构厂房的防火涂料，根据结果制定并实施相应的一些改善措施。从实际取样分析中验证了对室内薄型钢结构防火涂料防火体系为有机物，其防火性能会随着使用时间的增长而逐步衰减的假设，因为数据有限，无法计算出其衰减规律，所以，我们应积极深入研究室内薄型钢结构防火涂料的耐久性能。通过对最终实验结果的分析，在施工过程中部分涂料膨胀性能便已达到不到五倍，因此笔者认为我们在以后钢结构防火涂料进场复试时应对其膨胀性能进行试验。
参考文献：
［1］霍海凤：《超薄型钢结构防火涂料的研制》，沈阳理工大学，2008年
［2］施鸿鹏丛海军穆秀君：《薄型钢结构防火涂料膨胀性能的调查分析》，《中国建材科技》，2012年02期
［3］夏璐《钢结构防火涂料优选方法的研究及应用》，安徽建筑工业学院，2010年
［4］姜秀杰文庆珍朱金华：《建筑钢结构件防火涂料的研究进展》，《材料保护》，2005年10期
［5］秦秀兰黄英杜朝峰：《膨胀型钢结构防火涂料的发展现状与展望》，《材料保护》，2006年08期
