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钢结构防火涂料防火原理及存在问题

发布时间:2022-01-15 10:05:00

钢结构防火涂料的防火方法主要有涂料保护、防火板保护、混凝土保护、挠性线圈保护、无机纤维保护、结构内的水冷保护等,其中防火涂料的应用具有施工方便的优点,重量轻、成本低、不受元件几何形状限制、适用范围广、效率较高。

钢结构防火涂料是应用于建筑物、构筑物的钢结构表面,形成耐火隔热保护层,提高钢结构耐火极限的涂料。其原理是采用隔热或吸热材料阻挡火焰,直接燃烧钢结构,降低向钢的传热速度,延缓钢结构升温和强度减弱的时间。目前,国内外钢结构防火涂料主要由基体树脂、催化剂、成碳剂、发泡剂等组成。

钢结构作为现代建筑的主要形式,具有重量轻、强度高、抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、室温下空间利用率高等优点,但钢结构建筑耐火性能差的特点也十分明显。虽然钢是一种不可燃材料,但它是一种良好的热传导载体。当钢的温度超过300℃时,屈服点和极限强度显著降低,达到600℃时强度几乎为零。科学试验和实例表明,一旦发生火灾,未加保护的钢结构温度仅在15分钟内就会上升到540度以上,导致构件本身的变形和变形,导致建筑物倒塌和破坏,变形钢结构无法修复和使用。因此,钢结构必须采取防火措施。钢结构防火措施多种多样,如采用保温、耐火材料封堵火焰,直接燃烧钢结构,降低传热速度,延缓钢结构升温、强度弱化时间等。

基体树脂与其他组分的相容性不仅保证了涂料在正常条件下具有多种应用功能,而且在火焰燃烧或高温条件下具有阻燃性和优异的膨胀发泡性能。丙烯酸树脂防火涂料的碳化层一般质量较高,因此通常采用丙烯酸树脂作为主要成膜材料进行改性,以提高涂料的整体效果。

催化剂是一种在一定条件下能分解磷酸的物质。分解后的磷酸使多元醇脱水,形成三维空间结构的不易燃碳化层。一般来说,三聚氰胺磷酸盐的水溶性小于聚磷酸胺,具有催化和发泡的双重作用。目前,三聚氰胺磷酸盐主要用作催化剂。

成碳剂是在高温下形成泡沫碳化层非易燃三维空间结构的物质基础,在泡沫碳化层中起骨架作用。成碳剂的分解温度应与催化剂的分解温度相匹配。当使用聚磷酸胺作为催化剂时,使用具有高热稳定性的高含碳多羟基化合物作为成碳剂,如季戊四醇和双季戊四醇超薄阻燃涂料,已在广东大亚湾核电站裸厂房框架上使用十多年,仍能正常使用。但其缺点是施工时气味强烈,涂料、淀粉易老化等。当淀粉用作碳素剂时,涂料的耐水性问题不易解决,而双季戊四醇由于价格昂贵,在国内很少使用。目前,季戊四醇在我国广泛用作防火涂料的成碳剂。

膨胀型防火涂料只有在发泡剂的作用下才能在高温火焰下产生膨胀层。发泡剂在火灾时分解,释放出氨、水、二氧化碳、卤化氢等不可燃气体,使涂层起泡,达到软化点时膨胀,形成海绵结构。

然而,防火涂料也存在技术问题。首先是耐久性问题。由于厚防火涂料自重大、装饰性差,只能应用于部分外观要求较低的室外钢结构。超薄型和超薄型防火涂料在钢结构中应用广泛,尤其是超薄型防火涂料。这两种涂料所用的主要原料聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的耐水性较差,并且随着环境和时间的变化存在溶解、分解、降解和老化等问题。因此,这些涂料的耐火性能会随着时间的推移而下降。目前,还没有评价防火涂料耐久性的方法。试验报告中给出的耐火极限是涂层后1-2个月维护的检查结果,但火灾的发生是不可预测的。火灾可能发生在涂层后一年或10年。因此,膨胀型防火涂料的主要问题是耐久性。

第二是安全。当前用于钢结构的膨胀型防火涂料在发生火灾时可能释放有毒有害气体,如氨、HCN、卤化氢、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氯和溴。如果这些气体的浓度超过人类的承受极限,将对尚未逃离火场的人员和消防员造成伤害。

钢结构防火涂料的生产和施工也存在一些问题。国内大部分钢结构防火涂料生产企业规模小,生产过程自动化水平不高,部分企业仍处于手工车间操作,许多产品配方和工艺相似,对防火涂料专用原材料的研究不够,原材料检测控制不够,生产过程中检测手段不完善,施工设备有待改进,与防锈漆的相容性不能严格检查。