1.鋼結(jié)構(gòu)防火涂料
鋼結(jié)構(gòu)作為高層建筑結(jié)構(gòu)的一種形式,,以其強(qiáng)度高、質(zhì)量輕,,并有良好的延伸性,、抗震性和施工周期短等特點(diǎn),在建筑業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,,尤其在超高層及大跨度建筑等方面顯示出強(qiáng)大的生命力,。截止1990年底,世界上高200m以上的100棟超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)占了79%,。改革開(kāi)放以來(lái),,隨著國(guó)際間技術(shù)交流與合作的加強(qiáng),鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)在我國(guó)得到了蓬勃發(fā)展,,高層和超高層建筑迅速增長(zhǎng),。據(jù)1995年的統(tǒng)計(jì)資料,我國(guó)建成的100幢超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)占37%,,多數(shù)是近幾年興建的,。隨著我國(guó)城市規(guī)模的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)建筑業(yè)的應(yīng)用具有非常廣闊的前景,。但由于鋼結(jié)構(gòu)自身不燃,,鋼結(jié)構(gòu)的防火隔熱保護(hù)問(wèn)題曾一度被人們忽視。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料報(bào)道及有關(guān)機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明,,鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性能較磚石結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差,。鋼材的機(jī)械強(qiáng)度隨溫度的升高而降低,在5000℃左右,,其強(qiáng)度下降到40%~50%,,鋼材的力學(xué)性能,諸如屈服點(diǎn),、抗壓強(qiáng)度,、彈性模量以及荷載能力等都迅速下降,很快失去支撐能力,,導(dǎo)致建筑物垮塌,。因此,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)勢(shì)在必行,。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料刷涂或噴涂在鋼結(jié)構(gòu)表面,起防火隔熱作用,,防止鋼材在火災(zāi)中迅速升溫而降低強(qiáng)度,,避免鋼結(jié)構(gòu)失去支撐能力而導(dǎo)致建筑物垮塌。早在20世紀(jì)70年代,,國(guó)外對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究和應(yīng)用就展開(kāi)了積極的工作并取得了較好的成就,,至今仍是方興未艾,。80年代初國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料就進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),在工程上應(yīng)用,。從80年代初,,我國(guó)也開(kāi)始研制鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,至今已有許多優(yōu)良品種廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),。
2.厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料
厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度在8~50mm的涂料,,這類防火涂料的耐火極限可達(dá)0.5~3h。在火災(zāi)中涂層不膨脹,,依靠材料的不燃性,、低導(dǎo)熱性或涂層中材料的吸熱性,延緩鋼材的升溫,,保護(hù)鋼件,。這類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料采用合適的粘結(jié)劑,再配以無(wú)機(jī)輕質(zhì)材料,、增強(qiáng)材料,。與其他類型的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比,除了具有水溶性防火涂料的一些優(yōu)點(diǎn)之外,,由于它從基料到大多數(shù)添加劑都是無(wú)機(jī)物,,因此成本低廉。該類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工一般采用噴涂,,多應(yīng)用在耐火極限要求2h以上的室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)上,。但這類產(chǎn)品由于涂層厚,外觀裝飾性相對(duì)較差,。
3.薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料
涂層厚度在3~7mm的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料稱為薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,。該類涂料受火時(shí)能膨脹發(fā)泡,以膨脹發(fā)泡所形成的耐火隔熱層延緩鋼材的升溫,,保護(hù)鋼構(gòu)件,。這類鋼結(jié)構(gòu)涂料一般是用合適的乳膠聚合物作基料,再配以阻燃劑,、添加劑等組成,。對(duì)這類防火涂料,要求選用的乳液聚合物必須對(duì)鋼基材具有良好附著力,、耐久性和耐水性,。常用作這類防火涂料基料的乳液聚合物有苯乙烯改性的丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液,、偏氯乙烯乳液等,。對(duì)于用水性乳液作基料的防火涂料,阻燃添加劑、顏料及填料是分散到水中的,,因而水實(shí)際上起分散載體的作用,,為了使粒狀的各種添加劑能更好地分散,還加入分散劑,,如常用的六偏磷酸鈉等,。該類鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在生產(chǎn)過(guò)程中一般都分為3步:第一步先將各種阻燃添加劑分散在水中,然后研磨成規(guī)定細(xì)度的漿料,;第二步再用基料(乳液)進(jìn)行配漆,;第三步在漿料中配以無(wú)機(jī)輕質(zhì)材料、增強(qiáng)材料等攪拌均勻,。該涂料一般分為底層(隔熱層)和面層(裝飾層),,其裝飾性比厚涂型好,施工采用噴涂,,一般使用在耐火極限要求不超過(guò)2h的建筑鋼結(jié)構(gòu)上,。
4.超薄型鋼結(jié)構(gòu)
超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度不超過(guò)3mm的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,這類防火涂料受火時(shí)膨脹發(fā)泡,,形成致密的防火隔熱層,,是近幾年發(fā)展起來(lái)的新品種。它可采用噴涂,、刷涂或輥涂施工,,一般使用在要求耐火極限2h以內(nèi)的建筑鋼結(jié)構(gòu)上。與厚涂型和薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比,,超薄型膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料黏度更細(xì),、涂層更薄、施工方便,、裝飾性更好,。在滿足防火要求的同時(shí)又能滿足高裝飾性要求,特別是對(duì)裸露的鋼結(jié)構(gòu),,這類涂料是目前備受用戶青睞的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,。由于國(guó)內(nèi)研究超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的時(shí)間還較短,對(duì)涂膜的防火性能及理化性能研究雖然進(jìn)展較快,,但是要提出效果優(yōu)異的適合于室外應(yīng)用的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,,還需要在其耐候性方面作進(jìn)一步研究。國(guó)外的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料已向著超薄,、超耐候性能,、裝飾性能優(yōu)良的方向發(fā)展,并參照歐洲老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了耐候性實(shí)驗(yàn),,耐候性能優(yōu)良,,其涂膜的耐候性能滿足室外使用的要求,。所以為了趕上或超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品,滿足市場(chǎng)的需要,,研制和開(kāi)發(fā)高耐候性的室外超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是今后發(fā)展的方向。
5.飾面型防火涂料
除了鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,,飾面型防火涂料,、電纜防火涂料等也飛速發(fā)展。飾面型防火涂料是一種集裝飾和防火為一體的新型涂料品種,,當(dāng)它涂覆于可燃基材上時(shí),,平時(shí)可起一定的裝飾作用;一旦火災(zāi)發(fā)生時(shí),,則具有阻止火勢(shì)蔓延,,從而達(dá)到保護(hù)可燃基材的目的。正是因?yàn)樗倪@種特殊用途,,所以國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)20年代就出現(xiàn)了防火涂料,。這種涂料的發(fā)展經(jīng)過(guò)了兩個(gè)階段。初期出現(xiàn)的是以硅酸鹽水玻璃為粘結(jié)劑的無(wú)機(jī)防火涂料,,此類防火涂料自身不燃燒,,遇火時(shí)能形成空芯泡層,對(duì)可燃基材有一定的保護(hù)作用,,缺點(diǎn)是隔熱性能和耐候性能較差,,易產(chǎn)生泛白、龜裂和脫落,。40年代末期,,人們開(kāi)始著手研制有機(jī)膨脹型防火涂料,此涂料主要特點(diǎn)是防火性和理化性均優(yōu)于無(wú)機(jī)防火涂料,,涂層遇火時(shí)能形成具有良好隔熱性能的致密的海綿狀膨脹泡沫層,,能更有效地保護(hù)可燃性基材。
我國(guó)飾面型防火涂料的發(fā)展也分兩個(gè)階段,。20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)的防火涂料也是以硅酸鹽水玻璃為粘結(jié)劑的無(wú)機(jī)防火涂料,。70年代初期,一些專業(yè)油漆廠生產(chǎn)了過(guò)氯乙烯,、氯化橡膠防火漆,。以上兩種防火涂料由于防火效果并不理想,所以并未在我國(guó)形成市場(chǎng),。直到70年代后期,,我國(guó)才開(kāi)始進(jìn)行有機(jī)膨脹型防火涂料的研究工作。最早出現(xiàn)的膨脹型防火涂料是由公安部四川消防科學(xué)研究所研制B60-1丙烯酸膨脹防火涂料和A60-1改性氨基膨脹防火涂料,。此后,,我國(guó)的有機(jī)膨脹防火涂料得以迅速發(fā)展。到目前為止,我國(guó)的防火涂料生產(chǎn)企業(yè)已發(fā)展到200多家,,銷量數(shù)萬(wàn)噸,,已形成跨部門的研究生產(chǎn)體系。
飾面型膨脹防火涂料,,可分為溶劑型和水性兩類,,兩類涂料所選用的防火組分基本相同,因此很難說(shuō)它們的防火性能有多大的差別,。其選用的溶劑以采用的成膜物質(zhì)而定,。溶劑型防火涂料的成膜物質(zhì)一般選用氯化橡膠、過(guò)氯乙烯,、氨基樹(shù)脂,、酚醛樹(shù)脂等,采用的溶劑為200號(hào)溶劑汽油,、噴漆稀料,、醋酸丁酯等。水性防火涂料的成膜物質(zhì)一般選用氯乙烯-偏二氯乙烯乳液,、苯丙乳液,、純丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液等,,這些材料均以水為溶劑,。這兩類涂料性能上的差別主要在于涂料的理化性能以及耐候性能,溶劑型防火涂料這兩方面的性能都優(yōu)于水性防火涂料,。透明防火涂料是近幾年發(fā)展起來(lái)并趨于成熟的一類飾面型防火涂料,,產(chǎn)品廣泛地適用于賓館、醫(yī)院,、劇場(chǎng),、計(jì)算機(jī)房等木結(jié)構(gòu)的裝修,各種高層建筑及古建筑的裝飾和防火保護(hù),。然而,,隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展及市場(chǎng)上的需求,對(duì)透明防火涂料提出了更高的要求,,不但要具有良好的防火性能,,而且要求漆膜透明光亮,耐候性能好,。
6.電纜防火涂料
我國(guó)電纜防火涂料產(chǎn)品的研制始于20世紀(jì)70年代末和80年代初,,它是在飾面型防火涂料基礎(chǔ)上結(jié)合自身要求發(fā)展起來(lái)的,其理化性能及耐候性能較好,,涂層較薄,,遇火能生成均勻致密的海綿狀泡沫隔熱層,,有顯著的隔熱防火效果,從而達(dá)到保護(hù)電纜,、阻止火焰蔓延,、防止火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展的目的。電纜防火涂料作為電纜防火保護(hù)的一種重要產(chǎn)品,,通過(guò)近20年來(lái)的應(yīng)用,,對(duì)減少電纜火災(zāi)損失、保護(hù)人民財(cái)產(chǎn)安全起了積極作用,,其應(yīng)用也從不規(guī)范到規(guī)范。但由于現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展,,電纜使用的環(huán)境,、敷設(shè)的方式的多樣化,從電纜防火涂料多年的應(yīng)用情況看,,現(xiàn)行的水性防火涂料還有些性能需要改進(jìn)提高,,才能滿足電纜使用環(huán)境要求。目前使用情況較好的是溶劑型防火涂料,,但由于這類涂料本身易燃,,使用的火災(zāi)隱患也相當(dāng)大,加之溶劑對(duì)人體會(huì)有不同程度的傷害,,因此特別是在電纜豎井,、電纜溝、電纜隧道等空間狹窄或不易通風(fēng)的場(chǎng)所使用時(shí)應(yīng)加強(qiáng)安全防護(hù)措施,。從環(huán)保的角度考慮,,今后應(yīng)努力開(kāi)發(fā)研制理化性能和耐候性能優(yōu)良的水性防火涂料。
7.預(yù)應(yīng)力混凝土樓板防火涂料
在高速發(fā)展的建筑中,,采用混凝土的建筑結(jié)構(gòu)十分普遍,,其中,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土比普通鋼筋混凝土的抗裂性,、剛度,、抗剪性和穩(wěn)定性更好,質(zhì)量更輕,,并能節(jié)省混凝土和鋼材,。但是,應(yīng)用較多的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心樓板的耐火性能很差,,其原因是:預(yù)應(yīng)力鋼筋的溫度達(dá)200℃時(shí),,屈服點(diǎn)開(kāi)始下降,300℃時(shí),,預(yù)應(yīng)力幾乎全部消失,,蠕變加快,,致使預(yù)應(yīng)力板的強(qiáng)度、剛度迅速降低,,從而板中的撓度變化加快,,板下面出現(xiàn)裂縫,預(yù)應(yīng)力鋼筋直接受到高溫作用,,其剛度和強(qiáng)度進(jìn)一步下降,,混凝土在高溫下性能也在改變,板下的混凝土受熱膨脹方向與板受拉方向一致,,助長(zhǎng)了板中撓度的變化,。混凝土在300℃時(shí),,強(qiáng)度開(kāi)始下降,,500℃強(qiáng)度降低一半左右,800℃強(qiáng)度幾乎喪失,。在建筑火災(zāi)中,,這類樓板均在0.5h左右即斷裂垮塌。
預(yù)應(yīng)力混凝土空心板廣泛用于現(xiàn)代建筑物中作為承重的樓板,,由于它的耐火性差,,成為貫徹建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的一個(gè)難題。為了提高預(yù)應(yīng)力樓板的耐火極限,,人們首先采取了增加鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的辦法,,但效果不很明顯,反而增加了樓板的質(zhì)量并占用了有效空間,。借鑒鋼結(jié)構(gòu)防火涂料用于保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的原理,,我國(guó)從20世紀(jì)80年代中期起,逐步研究和生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板防火涂料,,較廣泛地用于保護(hù)預(yù)應(yīng)力樓板,,噴涂在預(yù)應(yīng)力樓板配筋一面,遭遇火時(shí),,涂層有效地阻隔火焰和熱量,,降低熱量向混凝土及其內(nèi)部預(yù)應(yīng)力鋼筋的傳遞速度,以推遲其升溫的時(shí)間,,從而提高預(yù)應(yīng)力樓板的耐火極限,,達(dá)到防火保護(hù)的目的。
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)開(kāi)發(fā)力度的進(jìn)一步加大,,鋼結(jié)構(gòu)因其鋼性和塑性都比較優(yōu)良,,將被廣泛應(yīng)用在大型展覽、體育中心及高層建筑中,。因此,,必須進(jìn)一步深入研究鋼結(jié)構(gòu)防火涂料性能,,根據(jù)不同需要、不同功能,,提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限,,增強(qiáng)建筑物抗御火災(zāi)能力,確保國(guó)家和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全,。