一、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的原理及組成
鋼結(jié)構(gòu)防火保護的原理是采用絕熱或吸熱的材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)溫升和強度減弱的時間。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》(GB14907—2002)，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料定義為施涂于建筑物及構(gòu)筑的鋼結(jié)構(gòu)表面，能形成耐火隔熱保護層以提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的涂料。目前，國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要有基體樹脂、催化劑、成碳劑、發(fā)泡劑等組成。
1.基體樹脂
基體樹脂與其它組分配伍，既保證了涂料在正常條件下具有各種使用功能，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)泡性能。通常情況下，丙烯酸樹脂防火涂料的炭化層質(zhì)量較高，故通常采用丙烯酸樹脂作為主成膜物，并對其進行改性，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。通常，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)，對泡沫炭化層起骨架作用。成碳劑在分解溫度上要和催化劑相匹配，當采用聚磷酸胺作催化劑時就應用熱穩(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十幾年之久，仍可正常使用。但其缺點是施工時氣味大、涂層易老化，淀粉等。使用淀粉做成碳劑，涂層的耐水性問題不易解決，而二季戊四醇由于其價格原因，在國內(nèi)也很少使用，目前國內(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)泡劑的作用下，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，使涂層在到達軟化點的情況下發(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，因此只能應用在某些對外觀要求不高的室外鋼結(jié)構(gòu)。廣泛應用的是薄型和超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，特別是超薄型。此兩類涂料所使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、時間等溶出、分解、降解和老化等問題，因此，此類涂料必定會隨著時間的推移防火性能有所下降，而目前還沒有找出一種評定防火涂料耐久性的方法。檢測報告所給出的耐火極限是涂料涂后保養(yǎng)1至2個月的檢驗結(jié)果，但火災的發(fā)生是不可預測的，火災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了人體忍受極限，便會對未逃離火場的人員以及消防人員造成危害。
3.生產(chǎn)、施工
國內(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)工藝流程自動化水平不高，有部分企業(yè)還處于手工作坊式在操作，不少產(chǎn)品的配方工藝大同小異，對專用于防火涂料的原料研究不夠，對原材料的檢測、控制不夠，生產(chǎn)過程的檢測手段不全，施工設(shè)備有待改進提高，與防銹漆的配套性也不能進行嚴格的檢驗。
4.測試方法
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料作為一類功能性涂料，其性能主要有理化和耐火兩方面組成。同樣耐火極限的防火涂料因其應用環(huán)境不同、受火類型不同，對基材的保護作用也就不同。
5.檢測標準方面
GB14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》對同種防火涂料只規(guī)定一種涂層厚度的檢驗報告，而實際工程中由于鋼梁、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報告出具耐火極限為1.5h，實際工程要求鋼梁、鋼板、鋼柱耐火極限分別為1.5h、1.0h、2.0h。對鋼板、鋼柱應采用何種厚度的防火涂料進行保護，目前無論從理論界或是實際工程均缺乏相應的研究。
6.檢測標準構(gòu)件與實際工程構(gòu)件的差異性
耐火極限檢驗中使用的基材是Q235的標準I36b或I40b熱軋普通工字鋼梁，而實際工程運用中，鋼構(gòu)件的截面尺寸各種各樣。檢驗報告中描述的鋼梁與實際工程中的鋼構(gòu)件并無完全的對應關(guān)系，實際使用的鋼構(gòu)件和標準鋼梁間應該如何進行換算，如何確定實際使用的鋼構(gòu)件的涂層厚度，國家尚無規(guī)定。 |
