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钢结构防火涂料
钢材是一种不会燃烧的建筑材料，它具有抗震，抗弯等特性。在实际应用中，钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力，也可以满足建筑设计美感造型的需要；还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲，拉伸的缺陷。因此钢材受到了建筑行业的青睐，单层，多层，摩天大楼，厂房，库房，候车室，候机厅等采用钢材都很普遍。但是，钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能，如屈服点，抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。
特点
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钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。
分类
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根据国家市场监督管理局和中国***化管理委员会在2018年11月19日发布的GB14907-2018《钢结构防火涂料》 [1] ***规范
按防火机理分类，钢结构防火涂料分为：
a.膨胀型钢结构防火涂料：涂层在高温时膨胀发泡，形成耐火隔热保护层的钢结构防火涂料。行业习惯沿用旧规范称呼，即膨胀型防火涂料为超薄型结构防火涂料与薄型钢结构防火涂料的集合。
b.非膨胀型钢结构防火涂料：涂层在高温时不膨胀发泡，其自身成为耐火隔热保护层的钢结构防火涂料。行业习惯沿用旧规范称呼，即非膨胀型防火涂料为厚型防火涂料。
1.超薄型结构防火涂料（膨胀型钢结构防火涂料）
超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度3 mm(含3 mm)以内，装饰效果较好，高温时能膨胀发泡，耐火极限一般在2 h以内的钢结构防火涂料。该类钢结构防火涂料一般为溶剂型体系，具有优越的黏结强度、耐候耐水性好、流平性好、装饰性好等特点；在受火时缓慢膨胀发泡形成致密坚硬的防火隔热层，该防火层具有很强的耐火冲击性，延缓了钢材的温升，有效保护钢构件。超薄膨胀型钢结构防火涂料施工可采用喷涂、刷涂或辊涂，一般使用在耐火极限要求在2 h以内的建筑钢结构上。已出现了耐火性能达到或超过2 h的超薄型钢结构防火涂料新品种，它主要是以特殊结构的聚甲基丙烯酸酯或环氧树脂与氨基树脂、氯化石蜡等复配作为基料粘合剂，附以高聚合度聚磷酸铵、双季戊四醇、三聚氰胺等为防火阻燃体系，添加钛白粉、硅灰石等无机耐火材料，以200#溶剂油为溶剂复合而成。各种轻钢结构、网架等多采用该类型防火涂料进行防火保护。由于该类防火涂料涂层超薄，使得使用量较厚型、薄型钢结构防火涂料大大减少，从而降低了工程总费用，又使钢结构得到了***防火保护，防火效果很好。
2.薄型钢结构防火涂料（膨胀型钢结构防火涂料）
薄涂型钢结构防火涂料是指涂层厚度大于3mm，小于等于7 mm，有一定装饰效果，高温时膨胀增厚，耐火极限在2 h以内的钢结构防火涂料。这类钢结构防火涂料一般是用合适的水性聚合物作基料，再配以阻燃剂复合体系、防火添加剂、耐火纤维等组成，其防火原理同超薄型。对这类防火涂料，要求选用的水性聚合物必须对钢基材有良好的附着力、耐久性和耐水性。其装饰性优于厚型防火涂料，逊色于超薄型钢结构防火涂料，一般耐火极限在2 h以内。因此常用在小于2 h耐火极限的钢结构防火保护工程中，常采用喷涂施工。在一个时期占有很大的比例，但随着超薄型钢结构防火涂料的出现，其市场份额逐渐被替代。
3.厚型钢结构防火涂料（非膨胀型钢结构防火涂料）
厚型钢结构防火涂料是指涂层厚度大于7 mm，小于等于45 mm，呈粒状面，密度较小，热导率低，耐火极限在2 h以上的钢结构防火涂料。由于厚型防火涂料的成分多为无机材料，因此其防火性能稳定，长期使用效果较好，但其涂料组分的颗粒较大，涂层外观不平整，影响建筑的整体美观，因此大多用于结构隐蔽工程。该类防火涂料在火灾中利用材料粒状表面，密度较小，热导率低或涂层中材料的吸热性，延缓了钢材的温升，保护钢材。这类防火涂料是用合适的无机胶结料(如水玻璃、硅溶胶、磷酸铝盐、耐火水泥等)，再配以无机轻质绝热骨料材料(如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、海泡石、漂珠、粉煤灰等)、防火添加剂、化学药剂和增强材料(如硅酸铝纤维、岩棉、陶瓷纤维、玻璃纤维等)及填料等混合配制而成，具有成本较低的优点。施工常采用喷涂，适用于耐火极限要求在2 h以上的室内外隐蔽钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构。如：高层民用建筑的柱、一般工业与民用建筑中支承多层的柱的耐火极限均应达到3 h，需采用该厚型防火涂料保护。
4.矿物棉类建筑防火隔热涂料
矿物棉类建筑防火隔热涂料是继厚涂型建筑防火涂料— 珍珠岩系列，氯氧镁水泥系列防火涂料之后的又一重要防火涂料系列，尚属空白，它与珍珠岩类防火涂料相比，其主要特点是作为隔热填料的矿物纤维对涂层强度可起到增强作用，可应用于地震多发的地区或常受震动的建筑物，并能起到防火、隔热、吸音之作用。矿物棉类建筑防火隔热涂料主要有矿物纤维防火隔热涂料、隔热填料，其主要成分是矿物棉、粘结材料一般是水泥，在现场采用干法喷涂施工，即纤维经分散后与粘结材料一起用高压空气输送至喷口处，然后与分布于喷口周围的高雾化水混合喷射至待涂表面。能够获得密度较小的涂层，从而能减轻整个建筑物的重量，降低建筑物负荷。国外已广泛使用快干型矿物棉类防火涂料，在施工条件差的建筑工地使用时，具有施工方便、成本低、干燥时间短等优点。
不足之处
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要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火处理，其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，其措施是多种多样的，关键是要根据不同情况采取不同方法，如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。但无论采取何种方法，其原理是一致的。下面介绍几种不同钢结构的防火保护措施。
一、外包层。就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型，也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂缝，并***外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆，也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板，采用胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。
二、充水(水套)，空心型钢结构内充水是抵御火灾最***防护措施，这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的温度、水在钢结构内循环、吸收材料本身受热的热量。受热的水经冷却后可以进行再循环、或由管道引入凉水来取代受热的水。
三、屏蔽。钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将构件包藏在两片墙之间的空隙里，只要增加少许耐火材料或不增加即能达到防火的目的。这是一种最为经济的防火方法。
四、膨胀材料。采用钢结构防火涂料保护构件，这种方法具有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体限制等优点，一般不需要添加辅助设施，且涂层质量轻，还有一定的美观装饰作用，属于现代的***防火技术措施。
高层钢结构建筑日趋增多，尤其是一些超高层建筑，采用钢结构材料更为广泛。高层建筑一旦发生火灾事故，火不是在短时间内就能扑灭的，这就要求我们在建筑设计时，加大对建筑材料的防火保护，以增强其耐火极限，并在建筑内部制订必要的应急方案，以减少人员伤亡和财产损失。
应用范围
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超薄型钢结构防火涂料（膨胀型钢结构防火涂料）应用于机场、电厂、石化、体育场、商业广场、工业厂矿、高层建筑等室内裸露钢结构防火保护。
检查方法
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1.可在现场对产品的质量作一初步的检查：在已施工好的基材上切取2～3块小样，或取少量样品涂在2～3块150mm×150mm胶合板上，按实际施工的情况涂刷。待干透后，用酒精灯的火焰检查。火焰高度40mm左右，施加火焰的时间一般为20min，检查涂层发泡情况。正常的情况下，按规定的用量（一般为500克/平方米）施工，一级防火涂料的泡层厚度为20mm以上，二级防火涂料的泡层厚度为10mm以上泡层应均匀致密。
2.合格防火涂料在受到喷灯等强火灼烧时，会大量发泡膨胀，表面聚集凸起，数分钟内不会出现烧损现象，而假冒伪劣防火涂料则基本不发泡，会出现大量散落掉渣的情况，木质基材也会很快发生燃烧破损的现象。
3.查验该产品是否具有消防质检中心出具的合格检验报告，也可上网查询。防火涂料实行消防产品型式认可制度，市场上销售的防火涂料应具备国家消防产品型式认可证书和型式检验合格报告。
4.在实际使用中，为了***防火涂料的防火及其他使用性能，一般需要采用透明的罩面涂层。防火涂料的用量一般为350～500克/平方米，罩面涂层的用量一般为50克/平方米。
5.根据***，除满足阻火性要求外，防火涂料的燃烧性能分为一级和二级。在规定的实验条件下，一级防火涂料的耐燃时间不小于180分钟，二级防火涂料的耐热时间不小于120分钟。用户在选择时应注意加以区别，避免企业以次充好，达不到防火保护效果。
防火隔热原理
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超薄型或薄型钢结构防火涂料的防火隔热原理：
涂覆在钢结构上的超薄型或薄型钢结构防火涂料的防火隔热原理是防火涂料层在受火时膨胀发泡，形成泡沫，泡沫层不仅隔绝了氧气，而且因为其质地疏松而具有良好的隔热性能，可延滞热量传向被保护基材的速度；根据物理化学原理分析，涂层膨胀发泡产生的泡沫层的过程因为体积扩大而呈现吸热反应，也消耗了燃烧时的热量，有利于降低体系的温度，这几个方面的作用，使防火涂料产生***的防火隔热效果。
厚型钢结构防火涂料的防火隔热原理：
涂覆在钢构件上的厚型钢结构防火涂料的防火隔热原理是防火涂料受火时涂层基本上不发生体积变化，但涂层热导率很低，延滞了热量传向被保基材的速度，防火涂料的涂层本身是不燃的，对钢构件起屏障和防止热辐射作用，避免了火焰和高温直接进攻钢构件.还有涂料中的有些组分遇火相互反应而生成不燃气体的过程是吸热反应，也消耗了大量的热，有利于降低体系温度，故防火***，对钢材起到高效的防火隔热保护.另外该类钢结构防火涂料受火时涂层不发生体积变化形成釉状保护层，它能起隔绝氧气的作用，使氧气不能被保护的易燃基材接触，从而避免或降低燃烧反应.但这类涂料所生成釉状保护层导热率往往较大，隔热效果差.为了取得一定的防火隔热效果，厚涂型防火涂料一般涂层较厚才能达到一定的防火隔热性能要求。
组成
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钢结构防火涂料是由基体树脂、催化剂、成碳剂、发泡剂组成的。
基体树脂与其它组分配伍，既***了涂料在正常条件下具有各种利用功能，又能在火焰灼烧或高温条件下具有难燃性和良好的膨胀发泡功能。
催化剂是一种能在定然条件下分解出磷酸的物质，分解出的酸使多元醇脱水，从而使之构成不易燃的三维空间构造的炭化层。等闲，磷酸三聚氰胺的水溶性较聚磷酸胺小，且兼具催化和发泡双重成效。
成碳剂是涂层在高温下构成不易燃三维空间构造的泡沫碳化层的物质基础，对泡沫炭化层起骨架作用。
膨胀型钢结构防火涂料只有在发泡剂的作用下，能力在高温火焰下发生膨胀层。发泡剂遇火分解并释放出氨、水、二氧化碳、卤化氢等不燃性气体，使涂层在到达软化点的情形下发泡膨胀，构成海绵状构造。
施工规定
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***节 一 般 规 定第 条 钢结构防火喷涂保护应由经过培训合格的专业施工队施工 施工中的安全技术和劳动保护等要求 应按国家现行有关规定执行第 条 当钢结构安装就位 与其相连的吊杆 马道 管架及其他相关连的构件安装完毕 并经验收合格后 方可进行防火涂料施工第 条 施工前 钢结构表面应除锈 并根据使用要求确定防锈处理 除锈和防锈处理应符合现行 钢结构工程施工与验收规范 中有关规定第 条 钢结构表面的杂物应清除干净 其连接处的缝隙应用防火涂料或其他防火材料填补堵平后方可施工第 条 施工防火涂料应在室内装修之前和不被后继工程所损坏的条件下进行施工时，对不需作防火保护的部位和其他物件应进行遮蔽保护 刚施工的涂层 应防止脏液污染和机械撞击第 条 施工过程中和涂层干燥固化前 环境温度宜保持在。相对湿度不宜大于。空气应流通。当风速大于或雨天和构件表面有结露时，不宜作业。
***节 质 量 要 求
第 条 用于保护钢结构的防火涂料必须有国家检测机构的耐火极限检测报告和理化性能检测报告 必须有火监督部门核发的生产许可证和生产厂方的产品合格证
第 条 钢结构防火涂料出厂时 产品质量应符合有关标准的规定 并应附有涂料品种名称 技术性能 制造批号 贮存期限和使用说明
第 条 防火涂料中的底层和面层涂料应相互配套 底层涂料不得锈蚀钢材
第 条 在同一工程中 每使用 薄涂型钢结构防火涂料应抽样检测一次粘结强度 每使用 厚涂型钢结构防火涂料应抽样检测一次粘结强度和抗压强度
第三节 薄涂型（又称为国标B型，其耐火极限为2~2.5个小时）钢结构防火涂料施工
第 条 薄涂型钢结构防火涂料的底涂层 或主涂层 宜采用重力式喷枪喷涂 其压力约为 局部修补和小面积施工 可用手工抹涂 面层装饰涂料可刚涂 喷涂或滚涂
第 条 双组份装的涂料 应按说明书规定在现场调配单组份装的涂料也应充分搅拌 喷涂后 不应发生流淌和下坠
第 条底涂层施工应满足下列要求
一 当钢基材表面除锈和防锈处理符合要求 尘土等杂物清除干净后方可施工
二 底层一般喷 遍 每遍喷涂厚度不应超过 必须在***遍干燥后 再喷涂后一遍
三 喷涂时应确保涂层完全闭合 轮廓清晰
四 操作者要携带测厚针检测涂层厚度 并确保喷涂达到设计规定的厚度
五 当设计要求涂层表面要平整光滑时 应对***一遍涂层作抹平处理 确保外表面均匀平整
第 条 面涂层施工应满足下列要求
一 当底层厚度符合设计规定 并基本干燥后 方可施工面层。二 面层一般涂饰 次 并应全部覆盖底层 涂料用量为三 面层应颜色均匀 接槎平整
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