施鴻鵬 叢海軍 穆秀君

（1北京市消防總隊(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)消防支隊(duì)，北京100176；2中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京100024）

由于鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、自重輕、密閉性好、制造簡(jiǎn)便、施工周期短、占地面積小、建筑工業(yè)化程度高、外觀優(yōu)美等特點(diǎn)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)作為一種理想的建筑結(jié)構(gòu)，正進(jìn)入一種新的更高的發(fā)展階段。但隨著鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛，鋼結(jié)構(gòu)的防火問題也隨之凸顯。鋼材耐熱不耐火的特性也就成了鋼結(jié)構(gòu)的致命弱點(diǎn)。鋼材常溫?zé)釋?dǎo)率高達(dá)52.8W/m·K，升溫或遇水時(shí)熱導(dǎo)率會(huì)更高，當(dāng)遇火或遇熱溫度達(dá)到500℃左右時(shí)，其彈性模量、屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度均顯著下降，應(yīng)變急劇增大，迅速扭曲變形，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)建筑物部分或全部塌陷破壞，這個(gè)破壞過程僅用0.25小時(shí)( 即鋼材的耐火極限)[1]。鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的方法有多種，其中，在鋼結(jié)構(gòu)表面涂覆各種防火涂料是目前相對(duì)簡(jiǎn)單易行、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法，它可明顯提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限，減少火災(zāi)損失。因此,鋼結(jié)構(gòu)防火涂料得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐久性問題引起人們的關(guān)注，本文對(duì)影響室內(nèi)薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐久性的膨脹性能進(jìn)行了調(diào)查分析。

1 室內(nèi)薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料

薄型防火涂料，厚度一般為2～7㎜，又可分為水性涂料和溶劑型涂料。根據(jù)涂層厚度分為薄涂型(涂層厚度≤7㎜，標(biāo)準(zhǔn)耐火極限時(shí)間≥1.5h)和超薄型(涂層厚度≤3㎜，標(biāo)準(zhǔn)耐火時(shí)間≤1.5h)。薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料又稱膨脹裝飾涂料或膨脹油灰。其主要組成:粘結(jié)劑有機(jī)樹脂或有機(jī)與無機(jī)復(fù)合物(10%～30%)、有機(jī)和無機(jī)絕熱材料(30%～60%)、顏料和化學(xué)助劑(5%～15%)、溶劑和稀釋劑(10%～25%)。一般分為底涂、中涂和面涂(裝飾層)。使用時(shí)，涂層一般不超過7mm，有一定裝飾效果，涂料受熱膨脹，耐火極限可由0.5h提高到2.0h左右。遇火后自身能發(fā)泡膨脹為原涂層厚度的幾十倍到數(shù)十倍，并可形成多孔碳質(zhì)層阻擋外部熱源對(duì)鋼材的傳熱，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)，其作用有以下3點(diǎn)：首先，斷絕火焰對(duì)鋼材的直接加熱，隔絕底鋼材與空氣的接觸，并有效地阻止熱量向鋼材傳遞；其次，涂層的軟化、熔融、膨脹等物理變化以及聚合物、填料、助劑的分解、蒸發(fā)和炭化等化學(xué)作用將會(huì)吸收大量的熱量，有利于降低體系溫度和火焰的傳播速度;最后，分解出的不燃性或難燃性氣體能稀釋氧氣的濃度且高溫釋放出的鹵化氫氣體能捕獲燃燒產(chǎn)生的自由基，使燃燒反應(yīng)終止，起到滅火的作用。此類防火涂料的主要特點(diǎn)為涂層薄、重量輕、抗振性好，有較好的裝飾性、易老化等優(yōu)點(diǎn)[2]。

2 現(xiàn)場(chǎng)取樣

本次研究選取了9座鋼結(jié)構(gòu)廠房，噴涂的均為室內(nèi)薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，噴涂時(shí)間從1998年至2008年，取樣日期為2011年11月，取樣數(shù)量均大于10g。詳細(xì)見表1。

表1 室內(nèi)薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料取樣

3 試驗(yàn)

依據(jù)DBJ01-616-2004《建筑防火涂料（板）工程設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收規(guī)程》中附錄B防火涂料膨脹性能的測(cè)定方法進(jìn)行試驗(yàn)[3]。

3.1 試驗(yàn)設(shè)備

不燃性測(cè)定儀

3.2 試驗(yàn)方法

將在工程現(xiàn)場(chǎng)刮取的防火涂料粉末粉碎后，放入直徑Ф45mm的特制容器中，均勻鋪滿容器底部并壓實(shí)至2mm刻度線處，然后放入恒溫750℃的不燃性測(cè)定儀中，試驗(yàn)進(jìn)行5min，停止試驗(yàn)后取出容器。觀查膨脹后的涂料表面是否溢出容器上表面[3]。對(duì)于薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料如果溢出則大于5倍，表示合格，在研究中我們不判定是否合格，僅測(cè)量其膨脹的倍數(shù)。

4 結(jié)果分析

對(duì)9個(gè)樣品進(jìn)行膨脹性能試驗(yàn)，其結(jié)果見表2，部分試驗(yàn)照片見圖1。

表2 膨脹性能試驗(yàn)

4.1 結(jié)果分析

1）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，膨脹倍數(shù)大于5倍僅有2個(gè)，占到22.2%，其余7個(gè)，均小于5倍，占到77.8%；

2）2號(hào)樣品有可能為超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，并且膨脹性能良好；

3）假設(shè)所有鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在施工驗(yàn)收時(shí)膨脹性能都合格，即都能達(dá)到5倍，那么防火涂料的膨脹倍數(shù)隨使用時(shí)間增長(zhǎng)損失較快，鋼結(jié)構(gòu)廠房存在火災(zāi)隱患；

4）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，防火涂料膨脹性能隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，存在衰減，但是僅從以上數(shù)據(jù)得不出其衰減的規(guī)律。

5 建議

1）室內(nèi)薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料由于其防火體系為有機(jī)物，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其防火性能會(huì)逐步的衰減，從實(shí)際的取樣分析中得到了驗(yàn)證，但由于數(shù)據(jù)有限，不能得出其衰減的規(guī)律，建議開展室內(nèi)薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐久性能的研究；

2）從本研究的數(shù)據(jù)得出，目前鋼結(jié)構(gòu)防火工程存在著較大的防火風(fēng)險(xiǎn)，建議對(duì)既有鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火涂料的進(jìn)行取樣分析，并針對(duì)分析結(jié)果提出一些相應(yīng)建議或者建議其采取相應(yīng)的一些措施；

3）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，有些涂料在施工時(shí)膨脹性能就達(dá)到不到5倍，建議鋼結(jié)構(gòu)防火涂料進(jìn)場(chǎng)復(fù)試時(shí)應(yīng)該進(jìn)行膨脹性能的試驗(yàn)。

[1]施鴻鵬等《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)使用中的問題分析》中國(guó)建材科技 2006年第4期

[2]夏璐《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料優(yōu)選方法的研究及應(yīng)用》安徽建筑工業(yè)學(xué)院碩士論文 2010年

[3]DBJ01-616-2004《建筑防火涂料（板）工程設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收規(guī)程》