鋼結構防火涂料的研究現狀及存在問題
一、傳統防火涂料的研究現狀
目前,解決鋼結構防火保護方法,主要有截流法和疏導法兩種。截流法又分為噴涂法、屏蔽法、包封法、水噴淋法,而噴涂防火材料的方法施工方便、耐火效果良好,是目前鋼結構防火應用最為廣泛的方法之一。將鋼結構防火涂料涂于建筑物及構筑物的鋼結構表面,能形成耐火隔熱保護層從而提高鋼結構的耐火極限。
根據現行國家標準《鋼結構防火涂料通用技術條件》(GB14907—1994)和《鋼結構防火涂料應用技術規程》(CECS24—1990)的規定。鋼結構按其涂層厚度及性能的特點,可分為膨脹性防火涂料和非膨脹性防火涂料。膨脹型防火涂料具有質量輕、涂層薄、抗震性好的特點,同時具有較好的裝飾性,遇火災高溫時便能迅速膨脹增厚。但是,在施工過程中氣味較大且涂層易老化,一般在壽命5年～10年,有的甚至2年～3年,就喪失了膨脹性能,若處于吸濕受潮狀態則會很快失去膨脹性,失去了對鋼結構的防火保護性能[2] 。非膨脹型防火涂料又稱厚涂型防火涂料,主要成分為無機絕熱材料,其特點是遇火不膨脹,厚涂型防火涂料一般不燃、無毒,具有耐老化、耐久性等特點,適用于永久性建筑。但是,對其厚度有一定要求,厚涂型防火涂料的涂層厚度一般為8mm～50mm,其涂層厚度較厚,影響其外觀裝飾性,因此多用于室內防火要求2h以上的鋼結構構件中。
二、新型防火涂料的研究現狀
隨著對鋼結構防火涂料研究的不斷深入,涌現出大量的新型鋼結構防火涂料,BWG-90超薄鋼結構防火涂料,其耐火極限可達180min,隨后生產研制的NCB60—120超薄型鋼結構防火涂料,厚度為2mm,耐火極限可達120min。近些年來,人們不斷加大對水性防火材料的研究開發力度,包括膨脹型水性防火涂料、無機水性防火涂料、膨脹型水溶性防火涂料、玻璃纖維水性防火涂料、硅溶膠改性水性防火涂料相繼問世,大連理工大學成功研制出的膨脹型水性環保涂料,耐熱時間長且隔熱性能好。其中玻璃纖維水性防火涂料采用在玻璃纖維拉絲工藝中使用具有防火性能的樹脂作為浸潤劑的成膜物質制作而成,這種工藝方法制備出的防火涂料在實際制作過程中難度較大、費用高[3] 。硅溶膠改性水性防火涂料以水為分散劑,采用乳液聚合的方法,合成乳液型丙烯酸酯樹脂,再用硅溶膠對其加以改性,調整乳液與阻燃劑的不同配比,獲得防火涂料。結果表明,與為加入硅溶膠的涂料相比,加入硅溶膠后,涂層的鉛筆硬度提高,并且涂層表面的微量針孔明顯減少,其耐火時間至少延長5min[4] 。
建筑鋼結構工程里的鋼結構由于其強度高、塑性好、質量輕、施工工期短、制作簡便、建筑形式靈活多樣等特點,被廣泛應用于工業廠房、高聳結構、大跨度結構、多層和高層結構、承受振動荷載影響及地震作用的結構。
隨著工業的不斷發展,近些年來,鋼結構公司輕型鋼結構的發展已被主要應用于倉庫、辦公室、工業廠房、體育設施等方面,并逐漸向住宅樓和別墅發展。2008年,北京奧運會的主場館——“鳥巢”的正式啟動,標志著我國鋼結構技術進入了一個嶄新的發展階段。但是,由于鋼結構耐火性和耐腐蝕性較差,使得鋼結構的應用在一定程度受到限制。
一般情況下,火災現場的溫度可高達800℃～1000℃,雖然鋼結構構件本身為不可燃燒材料,但是,在高溫作用下,鋼構件的力學性能會隨著溫度的升高而急速下降,特別是裸露的鋼結構構件由于其部分力學性能的顯著下降,會很快發生塑性變形導致其構件局部破壞,一般鋼結構建筑在15min左右就會喪失承重能力而發生坍塌,造成重大破壞。實踐研究表明,裸露的鋼梁、鋼柱、鋼樓板和屋頂承重構件的耐火極限僅為0.25h,根據《建筑設計防火規范》(GB50016-2006)和《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-95)中規定耐火極限為1h～3h的要求相差很遠。因此,必須對鋼結構構件,尤其是裸露 在外的鋼構件,施加有效的防火保護,可以為消防救火贏得寶貴的時間,同時能夠避免建筑物迅速坍塌,以及保證人民的生命和財產安全。
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