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厚涂型钢结构防火涂料的分类

日期: 2018-03-26 13:50 浏览次数 :

   厚涂型防火涂料在钢结构防火涂料中的开发最早,1987年公安部四川消防科研所率先推出第1代钢结构防火涂料———厚涂型LG隔热防火涂料,用于亚运会工程及一些工业企业设施的防火保护。厚涂型钢结构防火涂料又称为无机轻体喷涂材料或耐火喷涂物,属非膨胀型,有蛭石水泥系、矿纤维水泥系、氢氧化镁水泥系和其他无机轻体系,其组成如下。

   常见的厚涂型防火涂料在火灾中涂层不膨胀,其阻火原理主要是依靠材料的不燃性、低导热性或涂层中材料的吸热性,以此来延缓钢材的温升,保护钢件。厚涂型防火涂料按使用环境来分,有室内和室外两种类型。
   一.室内厚涂型钢结构防火涂料。一般来说,室内厚涂型钢结构防火涂料价格较低,它主要由无机黏结剂,再配以无机轻质材料、增强材料组成。它除了具有水溶性防火涂料的一些优点之外,由于它从基料到大多数添加剂都是无机物,因此它还具有成本低廉这一突出特点。该类钢结构防火涂料施工采用喷涂,一般多应用在耐火极限要求2h以上的室内钢结构上,如高层民用建筑的柱、般工业与民用建筑中的支承多层的柱。由于非膨胀型防火涂料受火时,涂层基本上不发生体积变化,而依靠构成涂层的材料自身的低导热性和隔热性对钢构件起屏障和防止热辐射作用,避免火焰和高温直接进攻钢构件。要达到高等级耐火性能,因而涂层外观装饰性相对较差。
   钢结构防火涂料除了要求它具有防火隔热这个特殊性能之外,还要求具有适应使用要求的物理力学性能指标。而涂料的性能主要由涂料的基料所决定。基料确定的原则主要有下面几点:①基料在高温下(800~1000℃)与钢材有较强的黏合强度,并且有利于或至少是不影响防火涂料体系的防火隔热效果;②选用的基料除使涂料具有良好的理化性能外,还应对金属无腐蚀性;③选用的基料应考虑经济性。组成防火体系物质及其他添加剂的选择,应考虑原料能否与基料或其他成分匹配;火灾时基本不产生毒气和浓烟,以及隔热性、密度、发泡率等性能;此外还应考虑经济性成本,最后通过试验确定合理的配方。可用于该类隼结构防火涂料的基料有碱金属硅酸盐类、磷酸盐类等。硅酸盐类涂料所得的涂层不耐水,不防潮,耐候性差,且易出现开裂、脱粉等不良现象,因此,如果采用硅酸钠作为钢结构防火涂料的基料,其关键技术之一是需对其进行改性。目前解决这个问题的途径大多是采用氟硅酸盐、硼酸盐、有机高分子聚合物等对其改性。磷酸盐类防火涂料由于其基料的种类较多,根据其所含的金属不同,其性能也不同,一般认为

   其中,M/P的摩尔比(M指金属,P是磷)对涂料的贮存稳定性、与钢基材的附着力、耐水性等都有直接影响。因此在以磷酸盐为基料的钢结构防火涂料的研制中,基料的控制是很重要的。
   室内厚型钢结构防火涂料有SD-2钢结构防火涂料、TN-LG钢结构防火涂料,当其涂层厚度分别为27.6mm和39.5mm时,耐火极限可达2.28h和2.53h:国外此类产品有英国GraceConstruction Products的Monokete Fireproofing UK-6钢结构防火涂料,其涂层厚度为47.7mm时,耐火极限为2.5h;美国美商华人企业股份有限公司的AD钢结构防火涂料,其涂层厚度为33.7mm时,耐火极限为3h;可护固欧洲有限公司的CAFOB-Ⅰ,AZE SHIELDⅡ钢结构防火涂料,其涂层厚度为18mm和34mm时,耐火极限为1.88h和3.8b;该公司的CAFCO300钢结构防火涂料,其涂层厚度分别为35mm和4 1 mm时,耐火极限可达4.5h和5h以上。
   我国首先研制开发的LG钢结构防火涂料,是由改性高温黏结剂和膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、粉煤灰空心微珠等加水拌和而成。由四川消防科研所研制成功,1985年提交公安部技术鉴定。涂料分为黏结料和干粉料两部分,施工现场调配使用,具有密度小、热导率低、黏结力强、不腐蚀钢材等特点,喷涂10~40mm的厚度,可达1~3 h的耐火极限。与国外同类产品相比,优于英国的P20涂料,达国际先进水平。
   1989年3月1日,北京中国国际贸易中心钢结构大楼(未竣工前)底层宴会厅发生火灾,堆放在屋内的1345包保温材料包装纸箱着火,燃烧近3h,保温材料烧熔成团块,屋顶现浇混凝土楼畈炸裂露出了钢筋,由于钢梁、钢柱上喷涂有LG钢结构防火涂料,涂层厚度25mm,表面被1000℃的高温烧成釉状,但仍牢固附着在钢基材上,有效地起到隔热保护作用,钢结构未因变形垮塌造成更大的损失。1999年5月12日凌晨,北京该建筑物二期工程第驾层,由电焊渣引燃聚苯板,持续燃烧2h,钢梁钢柱上喷涂的厚涂型防火涂料,同样被烧成绿色釉面,无裂缝和脱落发生,钢结构未出现任何变形,又避免了一起重大火灾事故。此外,我国开发的室内厚涂型防火涂料还有SB-1钢结构隔热防火涂料、SS-2钢结构隔热防火涂料、SD-2钢结构隔热防火涂料、SL-2钢结构隔热防火涂料、KD-4钢结构隔热防火涂料、ST1-A钢结构防火涂料、JG-276钢结构防火涂料、SJ-1型高温隔热防火涂料、BA101多功能特种防火涂料等。
   二.室外厚涂型钢结构防火涂料。室外钢结构防火涂料是指适合于室外环境使用的钢结构防火涂料,其价格比室内厚涂型钢结构防火涂料高一些,主要用于建筑物室外和石化企业露天钢结构等。这类钢结构防火涂料的基料是耐候性好的合成树脂或有机高分子聚合物乳液与无机基料复合而成,再配以阻燃剂、轻质材料、增强材料组成。
   室外厚涂型钢结构防火涂料的成膜物质有无机成膜物质,如硅溶胶是一种理想的无机成膜物,它是由水玻璃经过酸处理、电渗析及离子交换等方法去掉钠离子后得到的超微粒子聚硅酸分散体,具有一旦成膜就不再溶解的特性。但由于它在成膜过程中体积收缩大,因而容易引起涂层开裂、硬脆。有机成膜物质有水性有机树脂或拼用的有机乳液,如丙苯乳液、丙烯酸系列乳液等,涂层的力学性能可以大大改善。室外钢结构防火涂料的阻燃添加剂的选择与其他钢结构防火涂料类似,但要适应室外的环境条件,对耐水、耐候、耐化学腐蚀性能等的要求更苛刻。
   室外厚涂型钢结构防火涂料品种不多,国内有SWH室外钢结构防火隔热涂料、STI-B露天钢结构防火涂料。SW H室外钢结构防火隔热涂料由无机基料、有机树脂、耐火绝热材料加水搅拌混合而成,可广泛用于化工厂、炼油厂、石油钻井平台和油(气)罐支承及电线电缆栈桥等露天钢结构的防火保护。涂料中不含苯类溶剂和有害物质,无刺激性气味,单组分包装,直接喷涂施工,操作简便,耐水、耐化学腐蚀、耐冻融循环等性能突出。STI-B露天钢结构防火涂料由高效绝热骨料、无机基料等为主要原料,加人部分防火添加剂和化学助剂混合而成,可用于露天建筑物钢构件起防火保护作用。
   引进英国的JA60一4(H类)厚涂型钢结构防火涂料应用于沧州炼油厂二催化技术改造中4、5m以下管廊钢结构防火处理进行了研究。按工艺要求除锈并涂上防火涂料,在野外进行了实验。耐紫外线照射实验,经测试用200W紫外线灯光连续照射240h,涂层表面未见任何粉化现象:耐火实验,用800℃以上的高温火焰对涂上防火层的型钢进行阻燃实验,共进行120min,涂层表面遇火不燃烧,仅出现局部炭化,冷却后剥开防火层,型钢和槽钢完好无损。工程完工后,经过数月恶劣气候条件的考验,涂层完好如初,未出现裂纹、脱落、鼓包等现象,外观良好。
   三.膨胀型厚涂型钢结构防火涂料。当涂层厚度过高时,若采用膨胀型防火涂料,其炭化层强度会较低,经不住长时间燃烧而易发生脱落失去保护作用,因此,厚涂型防火涂料一般不采用膨胀型防火涂料,对厚涂型膨胀型防火涂料的研究也较少。
   厚涂型单组分膨胀型钢结构防火涂料的研制。它主要是由基料、发泡剂、成炭剂,以及有机或无机颜填料、阻燃剂和其他助剂等组分经搅拌混合而成。对于该配方,其最佳涂层厚度在7~8mm之间,涂层厚度不在这一范围时,应重新优化配方。涂层太厚时,涂层过重易脱落,因此,该涂料作为厚型涂料的应用范围较窄,要想达到高等级耐火性能难度较大。若想提高厚涂膨胀型涂料的使用范围,应提高防火体系的耐火性能或开发更为高效的膨胀阻燃体系。