佛山鋼構(gòu)淺析鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火原理及技能
【佛山鋼構(gòu)摘要】鋼結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代修建的主要方式，在常溫下具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，抗震功能好，施工周期短，修建工業(yè)化程度高，空間利用率大等優(yōu)點(diǎn)，為企業(yè)節(jié)約投資而被投資者大量運(yùn)用。但鋼結(jié)構(gòu)修建抗火功能差的特色也非常明顯，因?yàn)殇摬碾m是一種不燃燒的材料，卻是熱的良導(dǎo)體，極易傳導(dǎo)熱量。鋼材在溫度超越300度今后，屈服點(diǎn)和極限強(qiáng)度顯著下降，達(dá)到600度時(shí)強(qiáng)度幾乎等于零。科學(xué)試驗(yàn)和實(shí)例都表明，未加維護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)狀況下，只需15分鐘，自身溫度就會上升到540度以上，致使構(gòu)件本身扭曲變形，導(dǎo)致修建物坍塌破壞，變形后的鋼結(jié)構(gòu)也無法修復(fù)運(yùn)用。因此，對鋼結(jié)構(gòu)有必要采取防火維護(hù)辦法。
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火原理
一、前言
鋼結(jié)構(gòu)件的防火辦法主要有涂料維護(hù)、防火板維護(hù)、混凝土維護(hù)、柔性卷材維護(hù)、無機(jī)纖維維護(hù)、結(jié)構(gòu)內(nèi)通水冷卻維護(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，運(yùn)用范圍最廣，效率最高。
要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實(shí)踐運(yùn)用中克服防火方面的缺少，有必要進(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)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則的極限范圍。防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落，其辦法是多種多樣的，關(guān)鍵是要根據(jù)不同狀況采取不同辦法，如選用絕熱、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)刻等。但無論采取何種辦法，其原理是一致的。防火涂料就是一種這些年比較先進(jìn)的防火技能辦法。
二、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火原理及組成
鋼結(jié)構(gòu)防火維護(hù)的原理是選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)刻。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》(GB14907—2002)，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料界說為施涂于修建物及構(gòu)筑的鋼結(jié)構(gòu)表面，能構(gòu)成耐火隔熱維護(hù)層以提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的涂料。目前，國內(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運(yùn)用功能，又能在火焰灼燒或高溫條件下具有難燃性和優(yōu)良的脹大發(fā)泡功能。通常狀況下，丙烯酸樹脂防火涂料的炭化層質(zhì)量較高，故通常選用丙烯酸樹脂作為主成膜物，并對其進(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，從而使之構(gòu)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構(gòu)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)，對泡沫炭化層起骨架效果。成碳劑在分解溫度上要和催化劑相匹配，當(dāng)選用聚磷酸胺作催化劑時(shí)就運(yùn)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暴露廠房屋架上已達(dá)十幾年之久，仍可正常運(yùn)用。但其缺點(diǎn)是施工時(shí)氣味大、涂層易老化，淀粉等。運(yùn)用淀粉做成碳劑，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，在國內(nèi)也很少運(yùn)用，目前國內(nèi)普遍選用季戊四醇作為防火涂料的成碳劑。
4 發(fā)泡劑
脹大型防火涂料只要在發(fā)泡劑的效果下，才能在高溫火焰下產(chǎn)生脹大層。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)的狀況下發(fā)泡脹大，構(gòu)成海綿狀結(jié)構(gòu)。
三、存在的技能問題
1 耐久性
由于厚型防火涂料存在自重大，裝飾性差，因此只能運(yùn)用在某些對外觀需求不高的室外鋼結(jié)構(gòu)。廣泛運(yùn)用的是薄型和超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，特別是超薄型。此兩類涂料所運(yùn)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)刻等溶出、分解、降解和老化等問題，因此，此類涂料必定會隨著時(shí)刻的推移防火功能有所下降，而目前還沒有找出一種評定防火涂料耐久性的辦法。檢查陳述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，因此脹大型防火涂料最主要的就是耐久性問題。
2 安全性
目前的脹大型鋼結(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越了人體忍耐極限，便會對未逃離火場的人員以及消防人員造成損害。
3 出產(chǎn)、施工
國內(nèi)多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料出產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模不大，出產(chǎn)技能流程自動化水平不高，有部分企業(yè)還處于手工作坊式在操作，不少商品的配方技能大同小異，對專用于防火涂料的原料研討不夠，對原材料的檢查、控制不夠，出產(chǎn)過程的檢查手段不全，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 測試辦法
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料作為一類功能性涂料，其功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運(yùn)用環(huán)境不同、受火類型不同，對基材的維護(hù)效果也就不同。
5 檢查標(biāo)準(zhǔn)方面
GB14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》對同種防火涂料只規(guī)則一種涂層厚度的檢驗(yàn)陳述，而實(shí)踐項(xiàng)目中由于鋼梁、鋼柱、鋼樓板標(biāo)準(zhǔn)所需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查陳述出具耐火極限為1。5h，實(shí)踐項(xiàng)目需求鋼梁、鋼板、鋼柱耐火極限分別為1。5h、1。0h、2。0h。對鋼板、鋼柱應(yīng)選用何種厚度的防火涂料進(jìn)行維護(hù)，目前無論從理論界或是實(shí)踐項(xiàng)目均缺少相應(yīng)的研討。
6 檢查標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件與實(shí)踐項(xiàng)目構(gòu)件的差異性
耐火極限檢驗(yàn)中運(yùn)用的基材是Q235的標(biāo)準(zhǔn)I36b或I40b熱軋普通工字鋼梁，而實(shí)踐項(xiàng)目運(yùn)用中，鋼構(gòu)件的截面尺寸各種各樣。檢驗(yàn)陳述中描述的鋼梁與實(shí)踐項(xiàng)目中的鋼構(gòu)件并無徹底的對應(yīng)關(guān)系，實(shí)踐運(yùn)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)踐運(yùn)用的鋼構(gòu)件的涂層厚度，國家尚無規(guī)則。
四、相應(yīng)對策
1 對鋼結(jié)構(gòu)修建進(jìn)行科學(xué)的防火維護(hù)
目前，咱們通常運(yùn)用的辦法有：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，其中運(yùn)用最為廣泛的是鋼結(jié)構(gòu)表面噴涂防火涂料。
2 加大宣傳訓(xùn)練教育的力度
防火項(xiàng)目造成的火險(xiǎn)隱患原因是多方面的，但很重要的一個(gè)原因是思想認(rèn)識不到位，輕視火災(zāi)預(yù)防，對違規(guī)施工存在僥幸心理。消防部門應(yīng)利用報(bào)紙、廣播等方式廣泛宣傳鋼結(jié)構(gòu)阻燃處理的重要性和必要性，當(dāng)令組織設(shè)計(jì)、施工單位進(jìn)行消防訓(xùn)練，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。
3 加強(qiáng)對防火涂料市場的標(biāo)準(zhǔn)辦理
凡是防火涂料的出產(chǎn)廠家有必要有國家檢查機(jī)構(gòu)檢查合格的陳述，方準(zhǔn)出廠銷售，并應(yīng)附有運(yùn)用說明書，標(biāo)明技能功能、制造批號、儲存期限、適用范圍；消防監(jiān)督部門應(yīng)對每批防火涂料進(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)則需求。關(guān)于防火涂料的施工單位，清晰需求持有相關(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)，需求設(shè)計(jì)單位在圖紙中清晰修建物的運(yùn)用性質(zhì)、耐火等級、火災(zāi)危險(xiǎn)性分類、出產(chǎn)技能流程、防火涂料的施工辦法等消防設(shè)計(jì)內(nèi)容。承擔(dān)消防項(xiàng)目的施工單位應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)，并在施工前將施工計(jì)劃報(bào)消防部門審核。關(guān)于設(shè)計(jì)不全、無施工計(jì)劃的，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 準(zhǔn)確選用防火涂料品種
目前市場上防火涂料的品種繁多，其防火功能也不盡相同。不能把組成、制造技能、質(zhì)檢辦法和標(biāo)準(zhǔn)以及施用技能等方面存在明顯不同的飾面型防火涂料用于維護(hù)鋼結(jié)構(gòu)；對鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)耐火極限需求選用不同的防火涂料：耐火極限不超越1h時(shí)，可選用超薄型或薄型防火涂料；耐火極限不超越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。暴露部位且裝飾效果需求高時(shí)，如屋頂承重構(gòu)件可選用超薄型防火涂料，暴露的柱及網(wǎng)架構(gòu)件則可選用薄型涂料，隱蔽部位選用厚漿型涂料。不能將技能功能僅滿足于室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料標(biāo)準(zhǔn)需求的商品未加技能改進(jìn)就用于維護(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、防腐等要素，只要這樣，才能真正發(fā)揮涂料的防火功能。
6及時(shí)進(jìn)行施工現(xiàn)場檢查
防火涂料項(xiàng)目施工較快，加強(qiáng)對施工現(xiàn)場的監(jiān)督檢查非常重要。經(jīng)過施工現(xiàn)場檢查，可以掌握施工隊(duì)伍的狀況、項(xiàng)目的進(jìn)度、施工質(zhì)量和商品質(zhì)量。只要實(shí)地檢查，才能發(fā)現(xiàn)隱患并及時(shí)督促整改，避免不必要的丟失。有條件的地方，還可以從施工現(xiàn)場取樣并對樣品進(jìn)行熱功能分析、比較、檢驗(yàn)，確保項(xiàng)目質(zhì)量。
7嚴(yán)格驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
在項(xiàng)目竣工驗(yàn)收前，消防部門應(yīng)讓建造、施工、監(jiān)理單位出具質(zhì)量檢查陳述，掌握項(xiàng)目施工狀況。在項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)，不只要重視消防設(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)督人員不只要眼看、手摸，還應(yīng)配置測厚儀等必要的檢查設(shè)備。關(guān)于施工質(zhì)量達(dá)不到需求的，該返工的要返工，該處分的處分，確保鋼結(jié)構(gòu)消防項(xiàng)目的質(zhì)量，從根本上消除鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目存在的火災(zāi)隱患。
五、結(jié)束語
由于鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是如今乃至將來社會很有發(fā)展前途的一類商品，只要檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、出產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和消防監(jiān)督部門聯(lián)手共同努力，才能使我國的防火涂料領(lǐng)域健康、有序發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐曉楠，周政懋。防火涂料[M]。化學(xué)工業(yè)出版社，2004。
[2]王華進(jìn)，王賢明，趙銳。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料存在的問題及對策[J]。中國涂料，2005，(8):11-12。
[3]鋼結(jié)構(gòu)防火涂料運(yùn)用技能標(biāo)準(zhǔn)。公安部四川消防科學(xué)研討所。
[4]修建鋼結(jié)構(gòu)防火技能標(biāo)準(zhǔn)。中國計(jì)劃出版社，2006。
[5]倪建春，梁海。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的運(yùn)用與施工要點(diǎn)[J]。涂料技能與文摘，2004，(2):17-19。
