一、鋼結構防涂料的必要性

鋼材是一種不會燃燒的建筑材料，它具有抗震、抗彎等特性。在實際應用中，鋼材既可以相對增加建筑物的荷載能力，也可以滿足建筑設計美感造型的需要，還避免了混凝土等建筑材料不能彎曲、拉伸的缺陷，因此鋼材受到了建筑行業的青睞，單層、多層、摩天大樓，廠房、庫房、候車室、候機廳等采用鋼材都很普遍。但是，鋼材作為建筑材料在防火方面又存在一些難以避免的缺陷，它的機械性能，如屈服點、抗拉及彈性模量等均會因溫度的升高而急劇下降。

鋼結構通常在450～650℃溫度中就會失去承載能力，發生很大的形變，導致鋼柱、鋼梁彎曲，結果因過大的形變而不能繼續使用，一般不加保護的鋼結構的耐火極限為15分鐘左右。這一時間的長短還與構件吸熱的速度有關。

二、鋼結構防火的方法

要使鋼結構材料在實際應用中克服防火方面的不足，必須進行防火處理，其目的就是將鋼結構的耐火極限提高到設計規范規定的極限范圍。防止鋼結構在火災中迅速升溫發生形變塌落，其措施是多種多樣的，關鍵是要根據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構，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結構溫升、強度變弱的時間等。但無論采取何種方法，其原理是一致的。下面介紹幾種不同鋼結構的防火保護措施。

1、外包層。就是在鋼結構外表添加外包層，可以現澆成型，也可以采用噴涂法。現澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強度。噴涂法可以在施工現場對鋼結構表面涂抹砂泵以形成保護層，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠巖或石棉。同時外包層也可以用珍珠巖、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預制板，采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結構上。

2、充水(水套)。空心型鋼結構內充水是抵御火災最有效的防護措施。這種方法能使鋼結構在火災中保持較低的溫度，水在鋼結構內循環，吸收材料本身受熱的熱量。受熱的水經冷卻后可以進行再循環，或由管道引入涼水來取代受熱的水。

3、屏蔽。鋼結構設置在耐火材料組成的墻體或頂棚內，或將構件包藏在兩片墻之間的空隙里，只要增加少許耐火材料或不增加即能達到防火的目的。這是一種最為經濟的防火方法。

4、膨脹材料。采用鋼結構防火涂料保護構件，這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結構幾何形體限制等優點，一般不需要添加輔助設施，且涂層質量輕，還有一定的美觀裝飾作用，屬于現代的先進防火技術措施。

三、防火涂料的分類

B類 薄涂型鋼結構防火涂料—涂層厚度一般為2~7mm，有一定裝飾效果，高溫時膨脹增厚耐火隔熱，耐火極限可達0.5~1.5h。又稱為鋼結構膨脹防火涂料。

H類 厚度型鋼結構防火涂料—涂層厚度一般為8~50mm，粒狀表面，密度較小，熱導率低，耐火極限可達0.5~3.0h。又稱為鋼結構防火隔熱涂料

目前，普遍按使用厚度分類的方法將鋼結構防火涂料分為厚型、薄型和超薄型，

厚涂型防火涂料

厚涂型防火涂料又稱為非膨脹型防火涂料，主要成分為無機絕熱材料，遇火不膨脹。其自身具有良好的隔熱性，因而也叫隔熱性防火涂料。涂層一般為25 mm左右，對應耐火極限為2 h以上。厚涂型防火涂料的防火機理是利用涂層固有的良好絕熱性，以及高溫下部分成分蒸發分解產生的吸熱作用，阻止并消耗火災熱量向鋼材傳遞，并且在高溫下形成一種釉狀物，這種釉狀物結構致密，能有效隔絕氧氣并具有反射熱量作用，使火災時產生的熱量部分反射，抵消外部熱源對鋼材的作用。還有些厚涂型防火涂料的成分中含大量鹵化物，在高溫下分解出大量鹵化氫氣體，沖淡氧和其他可燃性氣體，抑制燃燒和降低反應速度，從而延緩鋼構件達到臨界溫度的時間。厚涂型防火涂料一般無毒、耐老化、耐久性強，較可靠，構件耐火極限可達3 h以上，適用于永久性建筑中。

薄涂型防火涂料

薄涂型防火涂料又稱膨脹型防火涂料，涂抹厚度一般為2～7 mm。其基料為有機樹脂、發泡劑和碳化劑等成分。當涂層受熱達到一定溫度時，即可膨脹10～100倍，在被涂面與火源成海綿碳化層，如同一個絕熱屏障，阻止熱量向鋼材傳導。同時在涂料受熱干餾時產生不燃性氣體使燃性底材與助燃氣體分隔，以降低其燃燒速度和溫度。實驗證明，普通薄涂型防火涂料的涂層達到7 mm 時，耐火極限即可提高到1. 5 h，達到耐火等級為二級的建筑防火要求。而最新開發的超薄型防火涂料，涂層僅為3 mm時就可達到這一要求。薄涂型防火涂料的特點是涂層薄、重量輕、抗震性好，并具有較好的裝飾性。英國Nullifire公司生產的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十幾年之久，仍可正常使用。但其缺點是施工時氣味大、涂層易老化，若處于吸濕受潮狀態，會失去膨脹性。

超薄型鋼結構防火涂料

該類鋼結構防火涂料受熱時膨脹發泡形成致密的防火隔熱層，該防火層延緩了鋼材的溫升，提高了鋼構件的耐火極限。超薄膨脹型鋼結構防火涂料施工可采用噴涂、刷涂或滾涂，一般使用在耐火極限要求在2. 0小時以內的建筑鋼結構上。如可對一類建筑物中的梁樓板與屋頂承重構件，及二類建筑中的柱、梁、樓板等進行有效防火保護。近年來，輕型鋼結構在工程中的應用倍受青睞，各種輕鋼梁、網架等也可用該類型防火涂料進行防火保護。由于該類防火涂料涂層超薄，工程中使用量較厚型、薄型鋼結構防火涂料大大減少，這既降低了工程總費用，又使鋼結構得到了有效的防火保護，是目前消防部門大力推廣的品種。但迄今為止，該類產品不管是國內，還是國外，都只開發出室內型產品，開發性能優異的室外超薄型防火涂料是目前國內外業內人士的共同目標。

五、防火涂料的機理

防火涂料涂覆在基材表面，除具有阻燃作用以外，還具有防銹、防水、防腐、耐磨、耐熱以及涂層堅韌性、著色性、黏附性、易干性和一定的光澤等性能。

燃燒是一種快速的有火焰發生的劇烈的氧化反應，反應非常復雜，燃燒的產生和進行必須同時具備三個條件，即可燃物質、助燃劑（如空氣、氧氣或氧化劑）和火源（如高溫或火焰）。為了阻止燃燒的進行，必須切斷燃燒過程中的三要素中的任何一個，例如降低溫度、隔絕空氣或可燃物。

防火涂料的防火機理大致可歸納為以下五點：

（1）防火涂料本身具有難燃性或不燃性，使被保護基材不直接與空氣接觸，延遲物體著火和減少燃燒的速度。

（2）防火涂料除本身具有難燃性或不燃性外，它還具有較低的導熱系數，可以延遲火焰溫度向被保護基材的傳遞。

（3）防火涂料受熱分解出不燃惰性氣體，沖淡被保護物體受熱分解出的可燃性氣體，使之不易燃燒或燃燒速度減慢。

（4）含氮的防火涂料受熱分解出NO、NH3等基團，與有機游離基化合，中斷連鎖反應，降低溫度。

（5）膨脹型防火涂料受熱膨脹發泡，形成碳質泡沫隔熱層封閉被保護的物體，延遲熱量與基材的傳遞，阻止物體著火燃燒或因溫度升高而造成的強度下降。

六、科星公司鋼結構防火涂料

結合石化廠區鋼結構實際情況，采用超薄型膨脹防火涂料，既減輕了鋼結構的負載，同時兼具美觀、防火功能。