防火涂料知識

1、防火涂料知識 建筑防火是消防科學(xué)技術(shù)的一個重要領(lǐng)域， 而防火涂料又是防火建筑材料中的重 要組成部分。 防火涂料是指涂裝在物體表面， 可防止火災(zāi)發(fā)生， 阻止火勢蔓延傳 播或隔離火源，延長基材著火時間或增加絕熱性能以推遲結(jié)構(gòu)破壞時間的一類涂 料。按用途和使用對象的不同可分為：飾面型防火涂料、電纜防火涂料、鋼結(jié)構(gòu) 防火涂料、 預(yù)應(yīng)力混凝土樓板防火涂料等。 我國防火涂料的發(fā)展， 較國外工業(yè)發(fā) 達國家晚1520年，雖然起步晚，但發(fā)展速度較快。尤其是鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，從品種類型、技術(shù)性能、應(yīng)用效果和標準化程度上看， 已接近或達到國際先進水平。 近幾年， 其需求量成倍增長， 這與鋼結(jié)構(gòu)建筑的迅 速發(fā)展是分不開

2、的。1. 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料鋼結(jié)構(gòu)作為高層建筑結(jié)構(gòu)的一種形式， 以其強度高、 質(zhì)量輕，并有良好的延伸性、 抗震性和施工周期短等特點， 在建筑業(yè)中得到廣泛應(yīng)用， 尤其在超高層及大跨度 建筑等方面顯示出強大的生命力。截止 1990 年底，世界上高 200m 以上的 100 棟超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)占了 79 。改革開放以來，隨著國際間技術(shù)交流與合作 的加強，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)在我國得到了蓬勃發(fā)展，高層和超高層建筑迅速增長。 據(jù) 1995 年的統(tǒng)計資料，我國建成的 100 幢超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)占 37，多數(shù) 是近幾年興建的。隨著我國城市規(guī)模的發(fā)展， 鋼結(jié)構(gòu)在我國建筑業(yè)的應(yīng)用具有非常廣闊的前景。 但 由于鋼結(jié)構(gòu)自

3、身不燃， 鋼結(jié)構(gòu)的防火隔熱保護問題曾一度被人們忽視。 根據(jù)國內(nèi) 外有關(guān)資料報道及有關(guān)機構(gòu)的試驗和統(tǒng)計數(shù)字表明， 鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性能較磚 石結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差。鋼材的機械強度隨溫度的升高而降低，在5000 C左右，其強度下降到 4050，鋼材的力學(xué)性能，諸如屈服點、抗壓強度、 彈性模量以及荷載能力等都迅速下降， 很快失去支撐能力， 導(dǎo)致建筑物垮塌。 因 此，對鋼結(jié)構(gòu)進行保護勢在必行。 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料刷涂或噴涂在鋼結(jié)構(gòu)表面， 起 防火隔熱作用， 防止鋼材在火災(zāi)中迅速升溫而降低強度， 避免鋼結(jié)構(gòu)失去支撐能 力而導(dǎo)致建筑物垮塌。早在 20 世紀 70 年代，國外對鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究和應(yīng)用就展開

4、了積極的工 作并取得了較好的成就，至今仍是方興未艾。 80年代初國外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料就 進入中國市場， 在工程上應(yīng)用。 從 80 年代初，我國也開始研制鋼結(jié)構(gòu)防火涂料， 至今已有許多優(yōu)良品種廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。2. 厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度在 850mm 的涂料，這類防火涂料的耐火 極限可達0.53h。在火災(zāi)中涂層不膨脹，依靠材料的不燃性、低導(dǎo)熱性或涂層 中材料的吸熱性， 延緩鋼材的升溫， 保護鋼件。 這類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料采用合適的 粘結(jié)劑，再配以無機輕質(zhì)材料、增強材料。與其他類型的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比， 除了具有水溶性防火涂料的一些優(yōu)點之外， 由于它從基料到大多數(shù)添加

5、劑都是無 機物，因此成本低廉。 該類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工一般采用噴涂， 多應(yīng)用在耐火極 限要求 2h 以上的室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)上。 但這類產(chǎn)品由于涂層厚， 外觀裝飾性相對較差。3. 薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂層厚度在37mm的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料稱為薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。該類涂料 受火時能膨脹發(fā)泡， 以膨脹發(fā)泡所形成的耐火隔熱層延緩鋼材的升溫， 保護鋼構(gòu) 件。這類鋼結(jié)構(gòu)涂料一般是用合適的乳膠聚合物作基料， 再配以阻燃劑、 添加劑等組 成。對這類防火涂料， 要求選用的乳液聚合物必須對鋼基材具有良好附著力、 耐 久性和耐水性。 常用作這類防火涂料基料的乳液聚合物有苯乙烯改性的丙烯酸乳 液、聚醋酸乙烯乳液、偏氯乙烯乳液

6、等。對于用水性乳液作基料的防火涂料，阻 燃添加劑、 顏料及填料是分散到水中的， 因而水實際上起分散載體的作用， 為了 使粒狀的各種添加劑能更好地分散， 還加入分散劑， 如常用的六偏磷酸鈉等。 該 類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在生產(chǎn)過程中一般都分為 3 步：第一步先將各種阻燃添加劑分 散在水中，然后研磨成規(guī)定細度的漿料；第二步再用基料（乳液）進行配漆；第 三步在漿料中配以無機輕質(zhì)材料、 增強材料等攪拌均勻。 該涂料一般分為底層（隔 熱層）和面層（裝飾層），其裝飾性比厚涂型好，施工采用噴涂，一般使用在耐 火極限要求不超過 2h 的建筑鋼結(jié)構(gòu)上。4. 超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度不超過

7、3mm 的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，這類防火 涂料受火時膨脹發(fā)泡， 形成致密的防火隔熱層， 是近幾年發(fā)展起來的新品種。 它 可采用噴涂、刷涂或輥涂施工，一般使用在要求耐火極限 2h 以內(nèi)的建筑鋼結(jié)構(gòu) 上。與厚涂型和薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比， 超薄型膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料黏度更 細、涂層更薄、施工方便、裝飾性更好。在滿足防火要求的同時又能滿足高裝飾 性要求，特別是對裸露的鋼結(jié)構(gòu)， 這類涂料是目前備受用戶青睞的鋼結(jié)構(gòu)防火涂 料。公安部消防科研所研制出的 “SCB（溶劑型）和“SCA （水性）超薄膨脹型 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料， 涂層厚度分別為 2.69mm 和 1.6mm ，耐火極限分別為 147min 和63min

8、;“LF”（溶劑型）和“L6”（溶劑型）超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，涂層厚度分別為 2mm 和 3mm ，耐火極限分別為 94min 和 90min ；德國 Herberts 公司的 “ WatetBase （ 3832型0 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料（水性），涂層厚度為 2.63mm ，耐火極 限為 63min ; 38091 型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料（溶劑型），涂層厚度為 2.42mm ，耐火 極限為124min ;英國“Nullifire鋼結(jié)構(gòu)防火涂料（溶劑型），涂層厚度為2.24mm , 耐火時間為106min ;江蘇蘭陵公司的“SF（溶劑型）和“ECB （水性）超薄型 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，涂層厚度為 2.07mm

9、和 1.6mm ，耐火極限分別為 150min 和 44min ?？偠灾?由于國內(nèi)研究超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的時間還較短， 對涂膜的防火性 能及理化性能研究雖然進展較快， 但是要提出效果優(yōu)異的適合于室外應(yīng)用的超薄 型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料， 還需要在其耐候性方面作進一步研究。 國外的鋼結(jié)構(gòu)防火涂 料已向著超薄、 超耐候性能、 裝飾性能優(yōu)良的方向發(fā)展， 并參照歐洲老化試驗標 準方法進行了耐候性實驗， 耐候性能優(yōu)良， 其涂膜的耐候性能滿足室外使用的要 求。所以為了趕上或超過國外同類產(chǎn)品， 滿足市場的需要， 研制和開發(fā)高耐候性 的室外超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是今后發(fā)展的方向。5. 飾面型防火涂料除了鋼結(jié)構(gòu)防火

10、涂料， 飾面型防火涂料、 電纜防火涂料等也飛速發(fā)展。 飾面型防 火涂料是一種集裝飾和防火為一體的新型涂料品種，當它涂覆于可燃基材上時， 平時可起一定的裝飾作用； 一旦火災(zāi)發(fā)生時， 則具有阻止火勢蔓延， 從而達到保 護可燃基材的目的。正是因為它的這種特殊用途，所以國外工業(yè)發(fā)達國家早在20 世紀 20 年代就出現(xiàn)了防火涂料。 這種涂料的發(fā)展經(jīng)過了兩個階段。 初期出現(xiàn) 的是以硅酸鹽水玻璃為粘結(jié)劑的無機防火涂料， 此類防火涂料自身不燃燒， 遇火 時能形成空芯泡層， 對可燃基材有一定的保護作用， 缺點是隔熱性能和耐候性能 較差，易產(chǎn)生泛白、龜裂和脫落。這類鋼結(jié)構(gòu)涂料一般是用合適的乳膠聚合物作基料， 再配

11、以阻燃劑、 添加劑等組 成。對這類防火涂料， 要求選用的乳液聚合物必須對鋼基材具有良好附著力、 耐 久性和耐水性。常用作這類防火涂料基料的乳液聚合物有苯乙烯改性的丙烯酸乳 液、聚醋酸乙烯乳液、偏氯乙烯乳液等。對于用水性乳液作基料的防火涂料，阻 燃添加劑、 顏料及填料是分散到水中的， 因而水實際上起分散載體的作用， 為了 使粒狀的各種添加劑能更好地分散， 還加入分散劑， 如常用的六偏磷酸鈉等。 該 類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在生產(chǎn)過程中一般都分為 3 步：第一步先將各種阻燃添加劑分 散在水中，然后研磨成規(guī)定細度的漿料；第二步再用基料（乳液）進行配漆；第 三步在漿料中配以無機輕質(zhì)材料、 增強材料等攪拌均勻。

12、 該涂料一般分為底層（隔 熱層）和面層（裝飾層），其裝飾性比厚涂型好，施工采用噴涂，一般使用在耐 火極限要求不超過 2h 的建筑鋼結(jié)構(gòu)上。4.超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度不超過 3mm 的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，這類防火 涂料受火時膨脹發(fā)泡， 形成致密的防火隔熱層， 是近幾年發(fā)展起來的新品種。 它 可采用噴涂、刷涂或輥涂施工，一般使用在要求耐火極限 2h 以內(nèi)的建筑鋼結(jié)構(gòu) 上。與厚涂型和薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比， 超薄型膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料黏度更 細、涂層更薄、施工方便、裝飾性更好。在滿足防火要求的同時又能滿足高裝飾 性要求，特別是對裸露的鋼結(jié)構(gòu)， 這類涂料是目前備受用戶青睞的鋼

13、結(jié)構(gòu)防火涂 料。公安部消防科研所研制出的“SCB（溶劑型）和“SCA （水性）超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料， 涂層厚度分別為 2.69mm 和 1.6mm ，耐火極限分別為 147min 和63min ; “LF”（溶劑型）和“L6”（溶劑型）超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，涂層厚度分別為 2mm 和 3mm ，耐火極限分別為 94min 和 90min ；德國 Herberts 公司的 “ WatetBase ” 3832型0鋼結(jié)構(gòu)防火涂料（水性），涂層厚度為2.63mm ，耐火極限為 63min ；38091 型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料（溶劑型），涂層厚度為 2.42mm ，耐火 極限為124min ;英國“Nul

14、lifiret岡結(jié)構(gòu)防火涂料（溶劑型），涂層厚度為2.24mm , 耐火時間為106min ;江蘇蘭陵公司的“SF”溶劑型）和“ECB （水性）超薄型 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，涂層厚度為 2.07mm和1.6mm，耐火極限分別為150min和 44min ?？偠灾?由于國內(nèi)研究超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的時間還較短， 對涂膜的防火性 能及理化性能研究雖然進展較快， 但是要提出效果優(yōu)異的適合于室外應(yīng)用的超薄 型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料， 還需要在其耐候性方面作進一步研究。 國外的鋼結(jié)構(gòu)防火涂 料已向著超薄、 超耐候性能、 裝飾性能優(yōu)良的方向發(fā)展， 并參照歐洲老化試驗標 準方法進行了耐候性實驗， 耐候性能優(yōu)良， 其涂

15、膜的耐候性能滿足室外使用的要 求。所以為了趕上或超過國外同類產(chǎn)品， 滿足市場的需要， 研制和開發(fā)高耐候性 的室外超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是今后發(fā)展的方向。5.飾面型防火涂料除了鋼結(jié)構(gòu)防火涂料， 飾面型防火涂料、 電纜防火涂料等也飛速發(fā)展。 飾面型防 火涂料是一種集裝飾和防火為一體的新型涂料品種，當它涂覆于可燃基材上時， 平時可起一定的裝飾作用; 一旦火災(zāi)發(fā)生時， 則具有阻止火勢蔓延， 從而達到保 護可燃基材的目的。正是因為它的這種特殊用途，所以國外工業(yè)發(fā)達國家早在20 世紀 20 年代就出現(xiàn)了防火涂料。 這種涂料的發(fā)展經(jīng)過了兩個階段。 初期出現(xiàn) 的是以硅酸鹽水玻璃為粘結(jié)劑的無機防火涂料， 此類防火

16、涂料自身不燃燒， 遇火 時能形成空芯泡層， 對可燃基材有一定的保護作用， 缺點是隔熱性能和耐候性能 較差，易產(chǎn)生泛白、龜裂和脫落。但是，應(yīng)用較多的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心樓板的耐火性能很差， 其原因是： 預(yù)應(yīng) 力鋼筋的溫度達2000 C時，屈服點開始下降，3000 C時，預(yù)應(yīng)力幾乎全部消失， 蠕變加快，致使預(yù)應(yīng)力板的強度、剛度迅速降低，從而板中的撓度變化加快，板 下面出現(xiàn)裂縫， 預(yù)應(yīng)力鋼筋直接受到高溫作用， 其剛度和強度進一步下降， 混凝 土在高溫下性能也在改變， 板下的混凝土受熱膨脹方向與板受拉方向一致， 助長 了板中撓度的變化?；炷猎?3000 C時，強度開始下降，5000 C強度降低一半 左右，8000 C強度幾乎喪失。在建筑火災(zāi)中，這類樓板均在0.5h左右即斷裂垮塌。預(yù)應(yīng)力混凝土空心板廣泛用于現(xiàn)代建筑物中作為承重的樓板，由于它的耐火性 差，成為貫徹建筑設(shè)計防火規(guī)范的一個難題。為了提高預(yù)應(yīng)力樓板的耐火極限， 人們首先采取了增加鋼筋混凝土保護層厚度的辦法， 但效果不很明顯， 反而增加 了樓板的質(zhì)量并占用了有效空間。借鑒鋼結(jié)構(gòu)防火涂料用于保護鋼結(jié)構(gòu)的原理， 我國從 20 世紀 80 年代中期起，逐步研究和生產(chǎn)預(yù)