鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火原理淺析
發(fā)布時(shí)間：[2014-7-2] 查看次數(shù)：5222
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火原理淺析 一、前言 鋼結(jié)構(gòu)件的防火方法主要有涂料維護(hù)、防火板維護(hù)、混凝土維護(hù)、柔性卷材維護(hù)、無(wú)機(jī)纖維維護(hù)、結(jié)構(gòu)內(nèi)通水冷卻維護(hù)等。其中，涂刷防火涂料施工方便、重量輕、成本低、不受構(gòu)件幾何形狀限制，運(yùn)用范圍最廣，功率最高。 要使鋼結(jié)構(gòu)資料在實(shí)踐運(yùn)用中克服防火方面的不足，必須進(jìn)行防火處置，其目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限范圍。防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落，其措施是多種多樣的，關(guān)鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火資料阻隔火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu)，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結(jié)構(gòu)溫升、強(qiáng)度變?nèi)醯臅r(shí)間等。但無(wú)論采取何種方法，其原理是一致的。防火涂料就是一種近年來(lái)比較先進(jìn)的防火技術(shù)措施。 二、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火原理及構(gòu)成 佛山鋼構(gòu)防火維護(hù)的原理是采用絕熱或吸熱的資料阻隔火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu)，降低熱量向鋼材傳遞的速度，推遲鋼結(jié)構(gòu)溫升和強(qiáng)度減弱的時(shí)間。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》(GB14907—2002)，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料界說(shuō)為施涂于建筑物及構(gòu)筑的鋼結(jié)構(gòu)外表，能形成耐火隔熱維護(hù)層以提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的涂料。目前，國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要有基體樹(shù)脂、催化劑、成碳劑、發(fā)泡劑等構(gòu)成。 1.基體樹(shù)脂 基體樹(shù)脂與其它組分配伍，既保證了涂料在正常條件下具有各種運(yùn)用功能，又能在火焰灼燒或高溫條件下具有難燃性和優(yōu)良的膨脹發(fā)泡功能。一般情況下，丙烯酸樹(shù)脂防火涂料的炭化層質(zhì)量較高，故一般采用丙烯酸樹(shù)脂作為主成膜物，并對(duì)其進(jìn)行改性，以提高涂料的整體效果。 2.催化劑 催化劑是一種能在一定條件下分解出磷酸的物質(zhì)，分解出的酸使多元醇脫水，從而使之形成不易燃的三維空間結(jié)構(gòu)的炭化層。一般，磷酸三聚氰胺的水溶性較聚磷酸胺小，且兼具催化和發(fā)泡雙重功效，目前主要選用磷酸三聚氰胺為催化劑。 3.成碳劑 成碳劑是涂層在高溫下形成不易燃三維空間結(jié)構(gòu)的泡沫碳化層的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)泡沫炭化層起骨架效果。成碳劑在分解溫度上要和催化劑相匹配，當(dāng)采用聚磷酸胺作催化劑時(shí)就運(yùn)用熱穩(wěn)定性高的含高碳多羥基化合物作成碳劑，如季戊四醇、二戊季醇超薄型防火涂料用于廣東大亞灣核電站裸露廠房屋架上已達(dá)十幾年之久，仍可正常運(yùn)用。但其缺陷是施工時(shí)氣味大、涂層易老化，淀粉等。運(yùn)用淀粉做成碳劑，涂層的耐水性問(wèn)題不易解決，而二季戊四醇由于其報(bào)價(jià)原因，在國(guó)內(nèi)也很少運(yùn)用，目前國(guó)內(nèi)普遍采用季戊四醇作為防火涂料的成碳劑。 4.發(fā)泡劑 膨脹型防火涂料只有在發(fā)泡劑的效果下，才能在高溫火焰下產(chǎn)生膨脹層。發(fā)泡劑遇火分解并釋放出氨、水、二氧化碳、鹵化氫等不燃性氣體，使涂層在抵達(dá)軟化點(diǎn)的情況下發(fā)泡膨脹，形成海綿狀結(jié)構(gòu)。 三、存在的技術(shù)問(wèn)題 1.耐久性 由于厚型防火涂料存在自重大，裝飾性差，因此只能運(yùn)用在某些對(duì)外觀要求不高的室外鋼結(jié)構(gòu)。廣泛運(yùn)用的是薄型和超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，特別是超薄型。此兩類涂料所運(yùn)用的主要原料聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇均耐水性不良，存在隨著環(huán)境、時(shí)間等溶出、分解、降解和老化等問(wèn)題，因此，此類涂料必定會(huì)隨著時(shí)間的推移防火功能有所下降，而目前還沒(méi)有找出一種鑒定防火涂料耐久性的方法。檢測(cè)報(bào)告所給出的耐火極限是涂料涂后保養(yǎng)1至2個(gè)月的查驗(yàn)結(jié)果，但火災(zāi)的發(fā)生是不可預(yù)測(cè)的，火災(zāi)可能是在涂料涂后的1年，也可能在涂后的10年發(fā)生，因此膨脹型防火涂料最主要的就是耐久性問(wèn)題。 2.安全性 目前的膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料遇火有可能釋放出氨、HCN、鹵化氫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氯、溴等有毒有害氣體。如果這些氣體的濃度超過(guò)了人體忍受極限，便會(huì)對(duì)未逃離火場(chǎng)的人員以及消防人員造成危害。 3.生產(chǎn)、施工 國(guó)內(nèi)多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模不大，生產(chǎn)工藝流程自動(dòng)化水平不高，有有些企業(yè)還處于手工作坊式在操作，不少產(chǎn)品的配方工藝迥然不同，對(duì)專用于防火涂料的原料研究不夠，對(duì)原資料的檢測(cè)、控制不夠，生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)手段不全，施工設(shè)備有待改進(jìn)提高，與防銹漆的配套性也不能進(jìn)行嚴(yán)格的查驗(yàn)。 4.測(cè)試方法 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料作為一類功能性涂料，其功能主要有理化和耐火兩方面構(gòu)成。同樣耐火極限的防火涂料因其運(yùn)用環(huán)境不同、受火類型不同，對(duì)基材的維護(hù)效果也就不同。 5.檢測(cè)規(guī)范方面 GB14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》對(duì)同種防火涂料只規(guī)定一種涂層厚度的查驗(yàn)報(bào)告，而實(shí)踐中由于鋼梁、鋼柱、鋼樓板規(guī)范所要求的耐火極限各不相同，例如室內(nèi)厚度為2mm的超薄型防火涂料檢測(cè)報(bào)告出具耐火極限為1.5h，實(shí)踐要求鋼梁、鋼板、鋼柱耐火極限分別為1.5h、1.0h、2.0h。對(duì)鋼板、鋼柱應(yīng)采用何種厚度的防火涂料進(jìn)行維護(hù)，目前無(wú)論從理論界或是實(shí)踐均缺乏相應(yīng)的研究。 6.檢測(cè)規(guī)范構(gòu)件與實(shí)踐構(gòu)件的差異性 耐火極限查驗(yàn)中運(yùn)用的基材是Q235的規(guī)范I36b或I40b熱軋普通工字鋼梁，而實(shí)踐運(yùn)用中，鋼構(gòu)件的截面尺寸各種各樣。查驗(yàn)報(bào)告中描述的鋼梁與實(shí)踐中的鋼構(gòu)件并無(wú)完全的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)踐運(yùn)用的鋼構(gòu)件和規(guī)范鋼梁間應(yīng)該如何進(jìn)行換算，如何確定實(shí)踐運(yùn)用的鋼構(gòu)件的涂層厚度，國(guó)家尚無(wú)規(guī)定。 四、相應(yīng)對(duì)策 1.對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行科學(xué)的防火維護(hù) 目前，咱們一般運(yùn)用的方法有：鋼結(jié)構(gòu)外表噴涂防火涂料;用現(xiàn)澆混凝土作外包層;鋼構(gòu)件內(nèi)充水等，其中運(yùn)用最為廣泛的是鋼結(jié)構(gòu)外表噴涂防火涂料。
