鋼結構防火塗料

鋼材是一種不會燃燒的建築材料，它具有抗震，抗彎等特性。在實際套用中，鋼材既可以相對增加建築物的荷載能力，也可以滿足建築設計美感造型的需要；還避免了混凝土等建築材料不能彎曲，拉伸的缺陷。因此鋼材受到了建築行業的青睞，單層，多層，摩天大樓，廠房，庫房，候車室，候機廳等採用鋼材都很普遍。但是，鋼材作為建築材料在防火方面又存在一些難以避免的缺陷，它的機械性能，如屈服點，抗拉及彈性模量等均會因溫度的升高而急劇下降。

基本介紹

• 中文名：鋼結構防火塗料
• 外文名：fire-retardant coating
• 適用範圍：建築工程；客運鐵路等
• 優點：優越的黏結強度、耐候耐水性好等

特點

鋼結構通常在450～650℃溫度中就會失去承載能力、發生很大的形變、導致鋼柱、鋼樑彎曲，結果因過大的形變而不能繼續使用，一般不加保護的鋼結構的耐火極限為15分鐘左右。這一時間的長短還與構件吸熱的速度有關。

分類

1.超薄型結構防火塗料

超薄型鋼結構防火塗料是指塗層厚度3 mm(含3 mm)以內，裝飾效果較好，高溫時能膨脹發泡，耐火極限一般在2 h以內的鋼結構防火塗料。該類鋼結構防火塗料一般為溶劑型體系，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緻密堅硬的防火隔熱層，該防火層具有很強的耐火衝擊性，延緩了鋼材的溫升，有效保護鋼構件。超薄膨脹型鋼結構防火塗料施工可採用噴塗、刷塗或輥塗，一般使用在耐火極限要求在2 h以內的建築鋼結構上。已出現了耐火性能達到或超過2 h的超薄型鋼結構防火塗料新品種，它主要是以特殊結構的聚甲基丙烯酸酯或環氧樹脂與氨基樹脂、氯化石蠟等復配作為基料粘合劑，附以高聚合度聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺等為防火阻燃體系，添加鈦白粉、矽灰石等無機耐火材料，以200#溶劑油為溶劑複合而成。各種輕鋼結構、網架等多採用該類型防火塗料進行防火保護。由於該類防火塗料塗層超薄，使得使用量較厚型、薄型鋼結構防火塗料大大減少，從而降低了工程總費用，又使鋼結構得到了有效的防火保護，防火效果很好。

2.薄型鋼結構防火塗料

薄塗型鋼結構防火塗料是指塗層厚度大於3mm，小於等於7 mm，有一定裝飾效果，高溫時膨脹增厚，耐火極限在2 h以內的鋼結構防火塗料。這類鋼結構防火塗料一般是用合適的水性聚合物作基料，再配以阻燃劑複合體系、防火添加劑、耐火纖維等組成，其防火原理同超薄型。對這類防火塗料，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。其裝飾性優於厚型防火塗料，遜色於超薄型鋼結構防火塗料，一般耐火極限在2 h以內。因此常用在小於2 h耐火極限的鋼結構防火保護工程中，常採用噴塗施工。在一個時期占有很大的比例，但隨著超薄型鋼結構防火塗料的出現，其市場份額逐漸被替代。

3.厚型鋼結構防火塗料

厚型鋼結構防火塗料是指塗層厚度大於7 mm，小於等於45 mm，呈粒狀面，密度較小，熱導率低，耐火極限在2 h以上的鋼結構防火塗料。由於厚型防火塗料的成分多為無機材料，因此其防火性能穩定，長期使用效果較好，但其塗料組分的顆粒較大，塗層外觀不平整，影響建築的整體美觀，因此大多用於結構隱蔽工程。該類防火塗料在火災中利用材料粒狀表面，密度較小，熱導率低或塗層中材料的吸熱性，延緩了鋼材的溫升，保護鋼材。這類防火塗料是用合適的無機膠結料(如水玻璃、矽溶膠、磷酸鋁鹽、耐火水泥等)，再配以無機輕質絕熱骨料材料(如膨脹珍珠岩、膨脹蛭石、海抱石、漂珠、粉煤灰等)、防火添加劑、化學藥劑和增強材料(如矽酸鋁纖維、岩棉、陶瓷纖維、玻璃纖維等)及填料等混合配製而成，具有成本較低的優點。施工常採用噴塗，適用於耐火極限要求在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：高層民用建築的柱、一般工業與民用建築中支承多層的柱的耐火極限均應達到3 h，需採用該厚型防火塗料保護。

4.礦物棉類建築防火隔熱塗料

礦物棉類建築防火隔熱塗料是繼厚塗型建築防火塗料— 珍珠岩系列，氯氧鎂水泥系列防火塗料之後的又一重要防火塗料系列，尚屬空白，它與珍珠岩類防火塗料相比，其主要特點是作為隔熱填料的礦物纖維對塗層強度可起到增強作用，可套用於地震多發的地區或常受震動的建築物，並能起到防火、隔熱、吸音之作用。礦物棉類建築防火隔熱塗料主要有礦物纖維防火隔熱塗料、隔熱填料，其主要成分是礦物棉、粘結材料一般是水泥，在現場採用乾法噴塗施工，即纖維經分散後與粘結材料一起用高壓空氣輸送至噴口處，然後與分布於噴口周圍的高霧化水混合噴射至待塗表面。能夠獲得密度較小的塗層，從而能減輕整個建築物的重量，降低建築物負荷。國外已廣泛使用快乾型礦物棉類防火塗料，在施工條件差的建築工地使用時，具有施工方便、成本低、乾燥時間短等優點。

不足之處

要使鋼結構材料在實際套用中克服防火方面的不足，必須進行防火處理，其目的就是將鋼結構的耐火極限提高到設計規範規定的極限範圍。防止鋼結構在火災中迅速升溫發生形變塌落，其措施是多種多樣的，關鍵是要根據不同情況採取不同方法，如採用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結構，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結構溫升、強度變弱的時間等。但無論採取何種方法，其原理是一致的。下面介紹幾種不同鋼結構的防火保護措施。

一、外包層。就是在鋼結構外表添加外包層，可以現澆成型，也可以採用噴塗法。現澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫，並保證外殼的強度。噴塗法可以在施工現場對鋼結構表面塗抹砂泵以形成保護層，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠岩或石棉。同時外包層也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預製板，採用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結構上。

二、充水(水套)，空心型鋼結構內充水是抵禦火災最有效的防護措施，這種方法能使鋼結構在火災中保持較低的溫度、水在鋼結構內循環、吸收材料本身受熱的熱量。受熱的水經冷卻後可以進行再循環、或由管道引入涼水來取代受熱的水。

三、禁止。鋼結構設定在耐火材料組成的牆體或頂棚內，或將構件包藏在兩片牆之間的空隙里，只要增加少許耐火材料或不增加即能達到防火的目的。這是一種最為經濟的防火方法。

四、膨脹材料。採用鋼結構防火塗料保護構件，這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結構幾何形體限制等優點，一般不需要添加輔助設施，且塗層質量輕，還有一定的美觀裝飾作用，屬於現代的先進防火技術措施。

高層鋼結構建築日趨增多，尤其是一些超高層建築，採用鋼結構材料更為廣泛。高層建築一旦發生火災事故，火不是在短時間內就能撲滅的，這就要求我們在建築設計時，加大對建築材料的防火保護，以增強其耐火極限，並在建築內部制訂必要的應急方案，以減少人員傷亡和財產損失。

套用範圍

NCB超薄型鋼結構防火塗料套用於機場、電廠、石化、體育場、商業廣場、工業廠礦、高層建築等室內裸露鋼結構防火保護。

檢查方法

1.可在現場對產品的質量作一初步的檢查：在已施工好的基材上切取2～3塊小樣，或取少量樣品塗在2～3塊150mm×150mm膠合板上，按實際施工的情況塗刷。待乾透後，用酒精燈的火焰檢查。火焰高度40mm左右，施加火焰的時間一般為20min，檢查塗層發泡情況。正常的情況下，按規定的用量（一般為500克/平方米）施工，一級防火塗料的泡層厚度為20mm以上，二級防火塗料的泡層厚度為10mm以上泡層應均勻緻密。

2.合格防火塗料在受到噴燈等強火灼燒時，會大量發泡膨脹，表面聚集凸起，數分鐘內不會出現燒損現象，而假冒偽劣防火塗料則基本不發泡，會出現大量散落掉渣的情況，木質基材也會很快發生燃燒破損的現象。

3.查驗該產品是否具有國家級消防質檢中心出具的合格檢驗報告，也可上網查詢。防火塗料實行消防產品型式認可制度，市場上銷售的防火塗料應具備國家消防產品型式認可證書和型式檢驗合格報告。

4.在實際使用中，為了保證防火塗料的防火及其他使用性能，一般需要採用透明的罩面塗層。防火塗料的用量一般為350～500克/平方米，罩面塗層的用量一般為50克/平方米。

5.根據國家標準，除滿足阻火性要求外，防火塗料的燃燒性能分為一級和二級。在規定的實驗條件下，一級防火塗料的耐燃時間不小於180分鐘，二級防火塗料的耐熱時間不小於120分鐘。用戶在選擇時應注意加以區別，避免企業以次充好，達不到防火保護效果。

防火隔熱原理

超薄型或薄型鋼結構防火塗料的防火隔熱原理：

塗覆在鋼結構上的超薄型或薄型鋼結構防火塗料的防火隔熱原理是防火塗料層在受火時膨脹發泡，形成泡沫，泡沫層不僅隔絕了氧氣，而且因為其質地疏鬆而具有良好的隔熱性能，可延滯熱量傳向被保護基材的速度；根據物理化學原理分析，塗層膨脹發泡產生的泡沫層的過程因為體積擴大而呈現吸熱反應，也消耗了燃燒時的熱量，有利於降低體系的溫度，這幾個方面的作用，使防火塗料產生顯著的防火隔熱效果。

厚型鋼結構防火塗料的防火隔熱原理：

塗覆在鋼構件上的厚型鋼結構防火塗料的防火隔熱原理是防火塗料受火時塗層基本上不發生體積變化，但塗層熱導率很低，延滯了熱量傳向被保基材的速度，防火塗料的塗層本身是不燃的，對鋼構件起屏障和防止熱輻射作用，避免了火焰和高溫直接進攻鋼構件.還有塗料中的有些組分遇火相互反應而生成不燃氣體的過程是吸熱反應，也消耗了大量的熱，有利於降低體系溫度，故防火效果顯著，對鋼材起到高效的防火隔熱保護.另外該類鋼結構防火塗料受火時塗層不發生體積變化形成釉狀保護層，它能起隔絕氧氣的作用，使氧氣不能被保護的易燃基材接觸，從而避免或降低燃燒反應.但這類塗料所生成釉狀保護層導熱率往往較大，隔熱效果差.為了取得一定的防火隔熱效果，厚塗型防火塗料一般塗層較厚才能達到一定的防火隔熱性能要求。

組成

鋼結構防火塗料是由基體樹脂、催化劑、成碳劑、發泡劑組成的。

基體樹脂與其它組分配伍，既保證了塗料在正常條件下具有各種利用功能，又能在火焰灼燒或高溫條件下具有難燃性和良好的膨脹發泡功能。

催化劑是一種能在定然條件下分解出磷酸的物質，分解出的酸使多元醇脫水，從而使之構成不易燃的三維空間構造的炭化層。等閒，磷酸三聚氰胺的水溶性較聚磷酸胺小，且兼具催化和發泡雙重成效。

成碳劑是塗層在高溫下構成不易燃三維空間構造的泡沫碳化層的物質基礎，對泡沫炭化層起骨架作用。

膨脹型鋼結構防火塗料只有在發泡劑的作用下，能力在高溫火焰下發生膨脹層。發泡劑遇火分解並釋放出氨、水、二氧化碳、鹵化氫等不燃性氣體，使塗層在到達軟化點的情形下發泡膨脹，構成海綿狀構造。

施工規定

第一節 一 般 規 定第 條 鋼結構防火噴塗保護應由經過培訓合格的專業施工隊施工 施工中的安全技術和勞動保護等要求 應按國家現行有關規定執行第 條 當鋼結構安裝就位 與其相連的吊桿 馬道 管架及其他相關連的構件安裝完畢 並經驗收合格後 方可進行防火塗料施工第 條 施工前 鋼結構表面應除銹 並根據使用要求確定防鏽處理 除銹和防鏽處理應符合現行 鋼結構工程施工與驗收規範 中有關規定第 條 鋼結構表面的雜物應清除乾淨 其連線處的縫隙套用防火塗料或其他防火材料填補堵平後方可施工第 條 施工防火塗料應在室內裝修之前和不被後繼工程所損壞的條件下進行施工時，對不需作防火保護的部位和其他物件應進行遮蔽保護 剛施工的塗層 應防止髒液污染和機械撞擊第 條 施工過程中和塗層乾燥固化前 環境溫度宜保持在。相對濕度不宜大於。空氣應流通。當風速大於或雨天和構件表面有結露時，不宜作業。

第二節 質 量 要 求

第 條 用於保護鋼結構的防火塗料必須有國家檢測機構的耐火極限檢測報告和理化性能檢測報告 必須有火監督部門核發的生產許可證和生產廠方的產品合格證

第 條 鋼結構防火塗料出廠時 產品質量應符合有關標準的規定 並應附有塗料品種名稱 技術性能 製造批號 貯存期限和使用說明

第 條 防火塗料中的底層和面層塗料應相互配套 底層塗料不得鏽蝕鋼材

第 條 在同一工程中 每使用 薄塗型鋼結構防火塗料應抽樣檢測一次粘結強度 每使用 厚塗型鋼結構防火塗料應抽樣檢測一次粘結強度和抗壓強度

第三節 薄塗型（又稱為國標B型，其耐火極限為2~2.5個小時）鋼結構防火塗料施工

第 條 薄塗型鋼結構防火塗料的底塗層 或主塗層 宜採用重力式噴槍噴塗 其壓力約為 局部修補和小面積施工 可用手工抹塗 面層裝飾塗料可剛塗 噴塗或滾塗

第 條 雙組份裝的塗料 應按說明書規定在現場調配單組份裝的塗料也應充分攪拌 噴塗後 不應發生流淌和下墜

第 條底塗層施工應滿足下列要求

一 當鋼基材表面除銹和防鏽處理符合要求 塵土等雜物清除乾淨後方可施工

二 底層一般噴 遍 每遍噴塗厚度不應超過 必須在前一遍乾燥後 再噴塗後一遍

三 噴塗時應確保塗層完全閉合 輪廓清晰

四 操作者要攜帶測厚針檢測塗層厚度 並確保噴塗達到設計規定的厚度

五 當設計要求塗層表面要平整光滑時 應對最後一遍塗層作抹平處理 確保外表面均勻平整

第 條 面塗層施工應滿足下列要求

一 當底層厚度符合設計規定 並基本乾燥後 方可施工面層。二 面層一般塗飾 次 並應全部覆蓋底層 塗料用量為三 面層應顏色均勻 接槎平整

第四節 厚塗型（又稱為國標H型，其耐火極限為3個小時）鋼結構防火塗料施工

厚型鋼結構防火塗料施工

第 條 厚塗型鋼結構防火塗料宜採用壓送式噴塗機噴塗 空氣壓力為 噴槍口直徑宜為

第 條 配料時應嚴格按配合比加料或加稀釋劑 並使稠度適宜 邊配邊用

第 條 噴塗施工應分遍完成 每遍噴塗厚度宜為必須在前一遍基本乾燥或固化後 再噴塗後一遍 噴塗保護方式 噴塗遍數與塗層厚度應根據施工設計要求確定

第 條 施工過程中 操作者應採用測厚針檢測塗層厚度 直到符合設計規定的厚度 方可停止噴塗

第 條 噴塗後的塗層 應剔除乳突 確保均勻平整

第 條 當防火塗層出現下列情況之一時 應重噴

一 塗層乾燥固化不好 粘結不牢或粉化 空鼓 脫落時

二 鋼結構的接頭 轉角處的塗層有明顯凹陷時

三 塗層表面有浮漿或裂縫寬度大於 時

四 塗層厚度小於設計規定厚度的 時 或塗層厚度雖大於設計規定厚度的 但未達到規定厚度的塗層之連續面積的長度逾時

選用問題

首先，不要把技術性能僅能滿足室內的塗料用於室外。
室外環境要比室內差很多。室外防火塗料應該選用耐水、耐凍融、耐老化、強度高的防火塗料，因為室外的防火塗料要經受風吹日曬、雨淋冰凍。
第二，不要把飾面型防火塗料選用於保護鋼結構。因為飾面型防火塗料其隔熱性能一般達不到大幅度提高鋼結構耐火極限的目的。

驗收

鋼結構防火塗料的工程一般情況下，都是比較大型的工程，針對大型的鋼結構防火塗料工程，對所有施工人員乃至施工單位來說，就是要保證鋼結構防火塗料工程的驗收合格。

對於鋼結構防火塗料工程，基本的操作工藝是：作業準備—防火塗料配料、攪拌—噴塗—檢查驗收，在鋼結構防火塗料的施工工藝中，工程驗收是至關重要的，工程的驗收是整個施工的認可，今天，我們就來了解一下，工程驗收時，需要的一些質量檔案：

1、防火塗料材料質量證明書及檢驗報告。

2、隱藏工程驗收記錄。

3、塗裝檢測資料。

4、分項工程質量檢驗評定。

病態防治

第一，流掛
超薄型鋼結構膨脹防火塗料塗膜流掛的主要原因有兩個，一是屬於施工方面的原因，及塗膜一次塗裝得太厚，或者塗料在塗裝時稀釋劑加入得太多；二是塗料的內在質量缺陷兒造成塗膜流掛。屬於第一個原因的，在塗裝時應按要求塗裝，每道塗層不能太厚，塗料塗裝前，如果需要加入稀釋劑，不能加得太多以至於塗料的黏度太低。
溶劑型塗料具有非常好的流平性，一次塗裝所得到的濕塗膜較厚時容易造成流掛。為了防止塗料流掛，可在塗料生產時予以考慮。例如，使用適當的防流掛助劑使塗料具有合適的流變性。屬於這類助劑的有有機膨脹潤土、氫化蓖麻油等。
第二，塗膜開裂
超薄型鋼結構膨脹防火塗料塗膜開裂是指塗膜裝成膜後，在短期內或在戶外實際使用後塗膜出現裂縫的現象。根據塗膜的開裂程度和裂紋的形狀，塗膜表面出現的裂紋有細裂、隙裂、微裂、龜裂、鱷魚皮裂紋和髮狀裂紋等。鋼結構防火塗料開裂大多數發生在塗膜表面，以龜裂紋最為常見。這類塗膜病態發生的原因主要有底、面塗配套不適應；面漆中顏料體積濃度（PVC）偏高；底塗塗料未乾透就進行施工和面塗料塗裝得太厚等。
第三，針孔
超薄型鋼結構膨脹防火塗料針孔是塗膜乾燥後，在表面出現針狀小孔，嚴重時小孔可能像粗糙皮革的毛孔。其原因一是塗料塗裝得太厚，二是溶劑揮發得太快，三是塗料的黏度較高。當塗料塗裝得太厚或是溶劑揮發得太快時，在塗膜表面塗料的黏度已經很高時，尚有較多的溶劑留在塗膜內部，由於其快速揮發而形成散逸通道，溶劑頂破塗膜後塗膜已經失去流動性，無法流平以填平小孔，就在塗膜表面形成了針孔。塗料的黏度太高，在塗膜中的溶劑揮發或空氣逸出時塗料已經不能夠流平，同樣在塗膜中留下針孔。
因而，合理地選擇溶劑，使溶劑具有適當地揮發速度，可以防止針孔的出現；在塗料中加入適量的流平劑也有利於消除針孔；適當地控制施工黏度，即當塗料黏度太高時施工前加入適量的稀釋劑都有助於消除針孔。
第四，雨斑
戶外的塗膜在實際使用過程中，受到雨淋或雨露的侵漬使塗膜表而產生斑點，這種斑點稱為雨斑。主要原因是塗膜的耐水性差，通過採取措施（例如在塗料中添加矽烷類防水助劑、提高塗膜的耐水性能等）提高塗膜的耐水性能夠消除這類塗膜病態。