鋼結(jié)構(gòu)防火涂料設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制
毛新愛
摘要：針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)的特點(diǎn)，分析了鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的設(shè)計(jì)原則，為有效地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火作用，提出了施工質(zhì)量控制的相關(guān)要求。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，耐火極限，施工質(zhì)量
1前言
近年來，鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)承重構(gòu)架、民用高層建筑，以及體育場(chǎng)館、會(huì)議中心等公共建筑上得到廣泛的使用。但鋼材的耐火性能很差，不能滿足建筑的防火規(guī)定，必須采取附加的防火措施，以延長(zhǎng)其耐火極限，從而提供合理的火災(zāi)撲救時(shí)間。實(shí)踐證明，采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是最有效、最經(jīng)濟(jì)的防火措施，目前，約90%以上的建筑鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)設(shè)計(jì)是采用外涂抹防火涂料。
2鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)的特點(diǎn)
鋼材不是可燃物，本身不著火。但由于鋼材導(dǎo)熱系數(shù)大、傳熱快，在高溫火焰的灼燒下快速升溫（I36b鋼梁耐火試驗(yàn)：僅0.25h溫度就升到500℃），其強(qiáng)度及承載力則隨著溫度升高而降低，普通的Q235、Q345建筑用鋼600℃時(shí)強(qiáng)度幾乎降為零，因此，鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)極大，通常具有以下特點(diǎn)：
⑴鋼構(gòu)件是采用焊接或螺栓連接在一起，火災(zāi)時(shí)一旦局部倒塌，將引起“多米諾牌”連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)失去平衡而跨塌；
⑵火災(zāi)時(shí)鋼結(jié)構(gòu)破壞漸變過程短，幾乎是瞬間發(fā)生倒塌，滅火人員人身安全難以保證；
⑶用于工業(yè)承重框架的鋼結(jié)構(gòu)，一旦火災(zāi)中倒塌，其上固定安裝的設(shè)備、管線將隨著破壞，火災(zāi)間接經(jīng)濟(jì)損失非常大；
⑷火災(zāi)破壞后的鋼柱、梁等構(gòu)件變形嚴(yán)重，多似扭曲麻花狀，失去了再修復(fù)的價(jià)值。
3防火涂料的防火原理
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料按照防火機(jī)理分為膨脹型和非膨脹型兩大類。膨脹型防火涂料又稱薄型防火涂料，涂層厚度一般小于7mm，遇火膨脹形成多孔碳化層，以有機(jī)樹脂為基料，摻加泡劑、阻燃劑、成炭劑等，主要技術(shù)性能參數(shù)是膨脹率及耐性指標(biāo)。非膨脹型防火涂料又稱厚型防火涂料，涂層厚度8~45mm，遇火不膨脹，自身有良好的隔熱性，以膨脹蛭石、飄珠、礦物纖維等無機(jī)絕熱材料為主，摻加無機(jī)粘結(jié)劑等，主要技術(shù)性能參數(shù)是導(dǎo)熱系數(shù)。膨脹型及非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要從以下三方面起到防火作用：
⑴防火涂料組成物具有阻燃性、導(dǎo)熱系數(shù)小，對(duì)鋼構(gòu)件起到隔熱屏蔽作用；
⑵涂料高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解釋放出不燃?xì)怏w和多種中間產(chǎn)物，阻隔了空氣并稀釋了氧氣濃度，從而起到阻燃作用，減緩了鋼材表面升溫速度；
⑶涂層受熱發(fā)生膨脹（膨脹型防火涂料），在涂層內(nèi)形成蜂窩狀的炭質(zhì)泡沫層，阻止火焰對(duì)鋼材表面的加熱。
4防火涂料設(shè)計(jì)與應(yīng)用
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料設(shè)計(jì)的目的是使鋼結(jié)構(gòu)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)到達(dá)失穩(wěn)臨界溫度（538℃）的時(shí)間大于建筑耐火等級(jí)要求的耐火極限，爭(zhēng)取盡可能長(zhǎng)的撲救火災(zāi)時(shí)間，減少經(jīng)濟(jì)損失。GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中5.6 條以下承重鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取鋼結(jié)構(gòu)耐火保護(hù)措施，覆蓋耐火層的鋼構(gòu)件，其耐火極限不應(yīng)低于1.5h。
⑴單個(gè)容積等于或大于5m3的甲、乙A類液體設(shè)備的承重鋼構(gòu)架、支架、裙座；
⑵在爆炸危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)，且毒性為極度和高度危害的物料設(shè)備的承重鋼構(gòu)架、支架、裙座；
⑶操作溫度等于或高于自燃點(diǎn)的單個(gè)容積等于或大于5m3的乙B、丙類液體設(shè)備承重鋼構(gòu)架、支架、裙座；
⑷加熱爐爐底鋼支架；
⑸在爆炸危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的主管廊的鋼管架；
⑹在爆炸危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的高徑比等于或大于8，且總重量等于或大于25t的非可燃介質(zhì)設(shè)備的承重鋼構(gòu)架、支架和裙座。
CECS200:2006《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，單、多層建筑耐火等級(jí)分一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)，其承重墻要求的耐火極限分別是3h、2.5h、2.0h、0.5h；高層建筑耐火等級(jí)分一級(jí)、二級(jí)，其承重墻要求的耐火極限都是2.0h
工程設(shè)計(jì)上根據(jù)建筑物耐火等級(jí)、結(jié)構(gòu)部位，以及周圍的環(huán)境綜合考慮：防火涂料的耐火性能、類型、涂層厚度、與鋼基材及涂層間的附著力（粘結(jié)強(qiáng)度）、耐環(huán)境腐蝕和老化性能，以用施工技術(shù)要求等，同時(shí)，不同用途鋼結(jié)構(gòu)的外觀裝飾效果也是必須考慮的。
高層建筑鋼結(jié)構(gòu)和單、多層鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)構(gòu)件，以及石化裝置承重鋼結(jié)構(gòu)，1.5h以上耐火極限時(shí)應(yīng)選用非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。室內(nèi)、輕型屋蓋鋼結(jié)構(gòu)和有裝飾要求的鋼結(jié)構(gòu)，1.5h以下耐火極限時(shí)可選用膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
5 防火涂料的施工質(zhì)量控制
5.1材料檢驗(yàn)及存放
鋼結(jié)構(gòu)的防火涂料必須有國(guó)家檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的耐火極限檢測(cè)報(bào)告和理化性能檢測(cè)報(bào)告，必須有消防部門核發(fā)的生產(chǎn)許可證、生產(chǎn)廠方的產(chǎn)品合格證及產(chǎn)品使用說明書。防火涂料施工前，按CECS24:90《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、GB14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》的規(guī)定取樣，送到有檢驗(yàn)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)防火涂料的性能，合格后方可使用。即：非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐火極限、導(dǎo)熱系數(shù)、粘結(jié)強(qiáng)度等；膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐火極限、膨脹率、粘結(jié)強(qiáng)度等。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工前應(yīng)存放保管在通風(fēng)、干燥的場(chǎng)所，防止雨淋和曝曬，打開后發(fā)現(xiàn)受潮結(jié)塊不得使用。
5.2鋼結(jié)構(gòu)表面處理
鋼結(jié)構(gòu)表面應(yīng)采用噴砂或電動(dòng)除銹，達(dá)到GB8923-1988《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》中St3或Sa2.5等級(jí)，鋼結(jié)構(gòu)表面良好的除銹處理不僅可以減少涂層過早產(chǎn)生缺陷，也有利于提高防銹底漆與鋼構(gòu)間的附著力。防腐采用涂刷二道環(huán)氧富鋅底漆，每道漆干膜厚度大于35μm。
5.3施工工藝
由于不同廠家生產(chǎn)的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的性能及施工工藝有所不同，施工時(shí)必須嚴(yán)格按使用說明書和使用環(huán)境條件制定合理的施工工藝及施工方法。比如：薄涂型防火涂料采用二道噴涂施工，厚涂型防火涂料則底層噴涂和手工涂抹相結(jié)合；石化裝置承重鋼結(jié)構(gòu)上安裝有設(shè)備和管道，生產(chǎn)運(yùn)行中會(huì)有沖擊和振動(dòng)，因此，必須在涂層中加裝鍍鋅鋼絲網(wǎng)，否則，在使用一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)涂層脫落等等。防火涂料施工要求環(huán)境溫度5~38之間，相對(duì)濕度不大于85%，涂料養(yǎng)護(hù)期不低于28天，夏季初期3天內(nèi)應(yīng)纏裹塑料膜防止失水過快，冬季初期7天內(nèi)應(yīng)采取防凍措施。凝固初期不允許外力碰撞和沖擊，避免產(chǎn)生裂紋和涂料松動(dòng)失去附著力。
5.4施工質(zhì)量驗(yàn)收
防火涂料施工質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求：⑴涂層厚度符合設(shè)計(jì)要求；⑵防火涂層不得漏涂，涂層應(yīng)閉合無脫層、空鼓、粉化松散和浮漿等外觀缺陷；⑶膨脹型防火涂料涂層表面裂紋寬度不應(yīng)大于0.5mm，且1m長(zhǎng)度內(nèi)不得多于1條；非脹型防火涂料涂層表面裂紋寬度不應(yīng)大于0.1mm，且1m長(zhǎng)度內(nèi)不得多于3條。
6 結(jié)束語
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是建筑防火安全的保障，在減少火災(zāi)損失方面取得了極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，因此，其設(shè)計(jì)和使用得到國(guó)家消防部門的大力推廣。在嚴(yán)格按設(shè)計(jì)選擇防火涂料類型和涂層厚度的同時(shí)，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，最大限度地鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火性能。
參考文獻(xiàn)：
[1] 劉新,時(shí)虎編著.鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕和防火涂裝.化學(xué)工業(yè)出版社.2004.
[2] GB50160-2008, 石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范.
[3] CECS24:90, 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范.
[4] GB14907-2002, 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件.
[5] CECS200:2006, 建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范.

作者簡(jiǎn)介：
毛新愛，女，1968年12月出生，1991年畢業(yè)于廣東石油化工�？茖W(xué)校。就職于洛陽(yáng)石化工程建設(shè)有限責(zé)任公司，注冊(cè)監(jiān)理工程師、注冊(cè)咨詢工程師、注冊(cè)建造師，從事工程建設(shè)項(xiàng)目管理和咨詢，以及工程監(jiān)理工作。

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