钢结构与其他结构相比, 具有综合造价低、抗震性能好、施工工期短、增加使用面积、质量好、节能环保等优势。为了提高钢结构的耐火极限, 一般都需要对钢结构建筑构件进行防火保护, 提高钢结构抗火性能的主要方法有: 单面屏蔽法、水冷却法、浇筑混凝土、采用耐火轻质板材作为防火外包层、涂抹防火涂料。具典型的防火保护措施是涂敷防火涂料减缓火灾下的升温, 从而增加钢结构构件的耐火极限。这种方法施工简便、重量轻、耐火时间长, 而且不受钢构件几何形状限制, 具有较好的经济性和实用性。我国大概有80I左右的钢结构采用防火涂料保护, 每年钢结构防火涂料在北京市场使用量为3 X104 t 以上, 因此检测带防火涂层的钢结构耐火极限不但是钢结构设计的重要依据, 也是对钢结构防火涂料性能的重要的评价标准。
1 钢结构防火涂料的类型和特点
钢结构防火涂料品种较多, 通常根据高温下的涂层变化分为膨胀型和非膨胀型两大系列。膨胀型防火涂料又称为薄型防火涂料, 厚度一般为2 mm~ 7 mm。涂层厚度在3 mm 以下的为普通型; 涂层厚度在3 mm ~ 7 mm 的为超薄型。其基料为有机树脂, 配方中还含有发泡剂、碳化剂等成分, 遇火后自身会发泡膨胀, 形成比涂层厚度大十几倍到数十倍的多孔碳质层。多孔碳质层可以阻挡外部热源对基材的传热, 如同绝热屏障, 用于钢结构防火, 耐火极限可以达到0. 5 h~ 1. 5 h。非膨胀型防火涂料又称为厚型防火涂料, 其涂层厚度为7 mm~ 50 mm。
厚型防火涂料又分两类: 1) 以矿物纤维为骨料采用干法喷涂施工; 2) 以膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等颗粒材料为主的骨料, 采用湿法喷涂施工。主要成分为无机绝热材料, 遇火不膨胀, 涂层自身具有良好的绝热性, 并且通过高温下部分成分的蒸发和分解等烧蚀反应而产生的吸热作用, 来阻隔和消耗火灾热量向基材的传递, 从而延缓钢构件达到临界温度的时间。对应耐火极限可达到0. 5 h~ 3 h。20 世纪90 年代以来, 我国钢结构防火涂料的研制发展迅速,产品类型由初的厚涂型发展到薄涂型、超薄型。
