鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火原理分析

1、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火原理分析一、前言鋼結(jié)構(gòu)件的防火方法主要有涂料保護(hù)、防火板保護(hù)、混凝土保護(hù)、柔性卷材保護(hù)、無 機(jī)纖維保護(hù)、結(jié)構(gòu)內(nèi)通水冷卻保護(hù)等。其中涂刷防火涂料施工方便、重量輕、成本低、不受構(gòu)件幾何形狀限制應(yīng)用范圍最廣 效率最咼。要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際應(yīng)用中克服防火方面的不足必須進(jìn)行防火處理其目的就是將鋼結(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、耐火材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比較先進(jìn)的防

2、火技術(shù)措施。二、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火原理及組成鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)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(qiáng)度減弱的時(shí)間。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料GB14907&m dash;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(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

3、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。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(duì)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(dāng)采用聚磷酸胺作催化劑時(shí)就應(yīng)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使用。但其缺點(diǎn)是施工時(shí)氣味大、涂層易老化淀粉等。使用淀粉做成碳

4、劑涂層的耐水性問題不易解決而二季戊四醇由于其價(jià)格原因 在國(guó)內(nèi)也很少使用目前國(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(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(yīng)用在某些對(duì)外觀要求不高的室外鋼結(jié)構(gòu)。廣泛應(yīng)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(shí)間等溶出、分解、降解和老化等問題因此此類涂料必定會(huì)隨著時(shí)間的推

5、移防火性能有所下降而目前還沒有找出一種評(píng)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)月的檢驗(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(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(duì)專用于

6、防火涂料的原料研究不夠?qū)υ牧系臋z測(cè)、控制不夠生產(chǎn)過程的檢測(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)格的檢驗(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(yīng)用環(huán)境不同、受火類型不同對(duì)基材的保護(hù)作用也就不同。5檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方面GB14907-2002鋼結(jié)構(gòu)防火涂料對(duì)同種防火涂料只規(guī)定一種涂層厚度的檢驗(yàn)報(bào)告 而實(shí)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(cè)報(bào)告出具耐火極限為1.5h實(shí)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(duì)鋼板、鋼柱應(yīng)采用何種厚

7、度的防火涂料進(jìn)行保護(hù)目前無論從理論界或是實(shí)際工程均缺乏相應(yīng)的研究。6檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件與實(shí)際工程構(gòu)件的差異性耐火極限檢驗(yàn)中使用的基材是Q235的標(biāo)準(zhǔn)136b或140b熱軋普通工字鋼梁 而實(shí)際工程運(yùn)用中 鋼構(gòu)件的截面尺寸各種各樣。檢驗(yàn)報(bào)告中描述的鋼梁與實(shí)際工程中的鋼構(gòu)件并無 完全的對(duì)應(yīng)關(guān)系 實(shí)際使用的鋼構(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)鋼梁間應(yīng)該如何進(jìn)行換算如何確定實(shí)際使用的鋼構(gòu)件的涂層厚度國(guó)家尚無規(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)的防火保護(hù)目前 我們通常使用的方法有鋼結(jié)構(gòu)表面噴涂防火涂料用現(xiàn)澆混凝土作外包層鋼構(gòu)件內(nèi)充水等其中應(yīng)用最為廣泛的是鋼結(jié)構(gòu)表面噴涂防火涂料。2加大宣傳培訓(xùn)教育的力度防火工程造成的火險(xiǎn)隱患原因是多

8、方面的但很重要的一個(gè)原因是思想認(rèn)識(shí)不到位輕視火災(zāi)預(yù)防 對(duì)違規(guī)施工存在僥幸心理。消防部門應(yīng)利用報(bào)紙、廣播等形式廣泛宣傳鋼結(jié) 構(gòu)阻燃處理的重要性和必要性適時(shí)組織設(shè)計(jì)、施工單位進(jìn)行消防培訓(xùn)提高設(shè)計(jì)、施工人員的業(yè)務(wù)理論水平和執(zhí)法守法意識(shí)。3加強(qiáng)對(duì)防火涂料市場(chǎng)的規(guī)范管理凡是防火涂料的生產(chǎn)廠家必須有國(guó)家檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)合格的報(bào)告方準(zhǔn)出廠銷售并應(yīng)附有使用說明書 標(biāo)明技術(shù)性能、制造批號(hào)、儲(chǔ)存期限、適用范圍消防監(jiān)督部門應(yīng)對(duì)每批防火涂料進(jìn)行出廠前的質(zhì)量抽檢并檢驗(yàn)其包裝、標(biāo)貼、說明等是否符合規(guī)定要求。對(duì)于防火涂料的施工單位 明確要求持有相關(guān)施工資質(zhì)。4嚴(yán)把審核關(guān)在受理鋼結(jié)構(gòu)審核項(xiàng)目時(shí)要求設(shè)計(jì)單位在圖紙中明確建筑物的使用

9、性質(zhì)、耐火等級(jí)、火災(zāi)危險(xiǎn)性分類、生產(chǎn)工藝流程、防火涂料的施工方法等消防設(shè)計(jì)內(nèi)容。承擔(dān)消防工程的 施工單位應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)并在施工前將施工方案報(bào)消防部門審核。對(duì)于設(shè)計(jì)不全、無施工萬案的消防部門可以下發(fā)不受理通知單并注明不受理的理由。5正確選用防火涂料品種目前市場(chǎng)上防火涂料的品種繁多其防火性能也不盡相同。不能把組成、制造工藝、質(zhì)檢方法和標(biāo)準(zhǔn)以及施用技術(shù)等方面存在明顯不同的飾面型防火涂料用于保護(hù)鋼結(jié)構(gòu) 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)耐火極限要求選用不同的防火涂料耐火極限不超過1h時(shí)可選用超薄型或薄型防火涂料耐火極限不超過2.5h時(shí)可選用薄型或厚漿型防火涂料耐火極限在2.5h以上時(shí)應(yīng)選用厚漿型防火涂料。

10、裸露部位且裝飾效果要求高時(shí)如屋頂承重構(gòu)件可選用超薄型防火涂料裸露的柱及網(wǎng)架構(gòu)件則可選用薄型涂料隱蔽部位選用厚漿型涂料。不能將技術(shù)性能僅滿足于室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品未加技術(shù)改進(jìn)就用于保護(hù) 室外鋼結(jié)構(gòu) 露天鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的選用應(yīng)考慮其耐水、防凍、防腐等因素只有這樣 才能真正發(fā)揮涂料的防火性能。6及時(shí)進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)檢查防火涂料工程施工較快加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督檢查非常重要。通過施工現(xiàn)場(chǎng)檢查可以掌握施工隊(duì)伍的情況、工程的進(jìn)度、施工質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。只有實(shí)地檢查才能發(fā)現(xiàn)隱患并及時(shí)督促整改避免不必要的損失。有條件的地方還可以從施工現(xiàn)場(chǎng)取樣并對(duì)樣品進(jìn)行熱性能分析、比較、檢驗(yàn)確保工程質(zhì)量。7嚴(yán)格驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)在工程竣工驗(yàn)收前消防部門應(yīng)讓建設(shè)、施工、監(jiān)理單位出具質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告掌握工程施工情況。在工程驗(yàn)收時(shí)不僅要重視消防設(shè)施的驗(yàn)收還應(yīng)把鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的驗(yàn)收放在重要位置。消防監(jiān)督人員不僅要眼看、手摸還應(yīng)配置測(cè)厚儀等必要的檢測(cè)設(shè)備。對(duì)于施工質(zhì)量達(dá)不到要求的