摘要：本文对钢结构防火涂料防火性能检测方法现状及发展建议措施进行探析，分析不同检修方法的应用价值，旨在拓宽防火涂料应用范围。
关键词：钢结构；防火涂料；性能检测；发展
钢结构体系较轻，可利用空间较大，安装操作较为便捷，施工周期较短，抗震性能较强，施工中对环境产生的污染较低。但是钢结构耐火性较差，从消防耐火试验现状来看，在500℃时钢结构承载作用会丧失，一般情况下火场温度在10min内会上升到800℃以上，在此类情况下，裸露的钢结构会发生变形问题，导致局部发生破坏，最终致使其荷载能力降低。
一.钢结构防火涂料分类与防火机理
根据基料的差异性当前钢结构防火涂料能分为无机类和有机类两中，依照应用场地的差异性主要能分为室内与室外两种。涂料性能特征和厚度差异能分为厚型钢结构防火材料与薄涂型钢结构防火涂料与超薄型钢结构防火涂料。
表1 防火涂料涂层厚度与耐火极限要求
厚型钢结构防火涂料也就是非膨胀型的涂料，其中主要组成成分是无机绝热材料，呈现为粒状面，密度值较低，涂层受热之后不膨胀。但是由于其自身具有较好的隔热性能，所以也能成为隔热性防火涂料。防火作用机理就是通过涂层具有良好隔热性，能防止火灾发生之后向钢材延伸，在高温状态下会产生密度值较高的釉状物，对氧气进行阻隔，降低钢材升温速度，具有良好防火作用。薄度较低的钢结构防火涂料主要是脱水剂、基料、发泡剂等部分构成，随着温度不断上升，脱水剂会导致多羟基化合物发生碳化作用。发泡剂会释放较多气体，涂层开始逐渐膨胀，随着膨胀系数扩大，会产生致密性较高的隔热层，避免热量大量向钢结构进行传递，具有较好的防火作用[1]。
二.钢结构防火涂料国内外发展现状概述
根据相关资料记载显示，从上世纪60年代开始国外现有出现了S605钢结构防火材料、AD Firefilm Ⅱ型等钢结构防火涂料。从80年代初期开始研制钢结构防火涂料。从90年代开始，随着我国各项技术全面发展，钢结构防火涂料整体发展速度较快，产品开始从厚涂型逐步项超薄型、薄涂型进行转变。目前国内市场每年对钢结构防火涂料的市场需求量还在进一步扩大，各个生产企业覆盖范围也在进一步扩大[2]。
三.钢结构防火涂料存在的问题与解决对策
（一）材料自身存在的问题
大多数膨胀型防火涂料阻燃剂应用的都是C-N-P-CL与C-N-P体系，其中涉及到硼酸铵、三聚氰胺、氯化石蜡、聚磷酸铵等物质。此类物质受热分解之后会产生较多有毒害气体，比如常见的CO、HCL、NH3等，此类气体具有严重的窒息作用。所以在选材过程中，要应用毒害性较低的防火涂料。发挥材料防火性能的同时，又能避免材料烟气对人体构成较大危害。钢结构防火涂料与各类涂料相同，在实际应用过程中都要承受外部诸多影响要素限制，但是在防火涂料中添加了诸多有机与无机材料，将会导致材料耐老化性能和粘结性降低。目前钢结构主体设计应用年限要在50年，但是钢结构防火涂料应用寿命不足50年，甚至薄型防火涂料的实际有效使用寿命在5年左右，防火涂料远远不能起到有效防护作用[3]。
（二）解决建议
现阶段在涂料制备过程中，相关技术人员需要选定最佳的阻燃体系，这样能对热传递成效有效控制，还能对比消光面积平均值，对毒害气体产生量进行控制。其次能应用高效协同体系，促使钢结构防火性能可以有效提升。在保障防火效果基础上，需要对阻燃剂、填料以及各类添加剂等辅助性材料应用量进行控制。这样可以保障钢结构和涂料应用耐久性与粘结强度有效提升，对材料防火性能进行优化控制。结合环境要素差异性变化对各类主体结构以及基材寿命进行分析。目前所采用的防火性能判定方法不能全面代表火灾发生之后防火涂料耐火情况。可以选取热分析措施对火灾真实发生情况进行有效模拟[4]。同时根据实际使用情况，建议扩大厚涂型防火涂料是使用，今后的使用方向逐渐减少甚至停止使用薄型防火涂料。
四.钢结构防火涂料防火性能检测方法发展建议
（一）锥形量热仪法
锥形量热仪能有效测定出消光系数，对烟气释放阶段变化过程进行动态化演示。通过锥形量热仪能掌握防火涂料时间与失重率之间的变化关系，从而获取具体降解过程。比如对EG与APE涂料在研究过程中，会看到脱水剂先分解，然后涂料中的铵盐等受到催化剂作用，产生稳定性较差的脂，随着温度不断升高会释放分解成水、二氧化碳、酸等。在酯分解阶段会产生较多不燃气体，导致含碳物质发泡，产生厚度较大的隔热层[5]。
（二）热分析法
在各类薄型钢结构防火涂料中应用较多的就是膨胀型阻燃系数，阻燃机理发生较多的就是各类炭化剂以及发泡剂分解成诸多气体，多个分解步骤协调性较强，能获取良好的阻燃成效。通过DTA、TGA、DSC等方法对聚磷酸铵作为季戊四醇作为成炭剂、聚磷酸铵作为脱水催化剂等膨胀阻隔体系不同成分作用阶段进行分析。通过图谱来分析不同组分实际受热分解变化过程，能为防火涂料阻火隔热提供参考依据。
（三）光电子能谱法
膨胀阻燃体系阻燃成效高低和炭绝热之间具有紧密联系，炭层绝热效果与组成结构相关，通过可用光电子能谱可以分析炭层基本组成成分对阻燃效果产生的主要影响。从多项试验中能看出，阻燃效果高低并不单方面受限于成炭量多少，与炭层组成之间也有较大联系。当C/P比较高，防火隔热性能才能有效提升。
（四）扫描电镜法
有相关研究人员通过SEM方式来观察添加可膨胀石墨与未添加可膨胀石墨的防火涂料在燃烧之后产生的孔洞结构以及基本尺寸和分布情况。从各项研究数据中能看出，防火涂料中添加聚乙二醇改性可膨胀石墨之后，炭化发泡层泡孔的尺寸会不断扩大，分布范围变窄。说明应用聚乙二醇对可膨胀石墨进行改性之后，和聚合物界面的粘结性会不断提升，能对炭化发泡层表面基本形态以及孔洞进行有效优化，促使防火性能可以全面提升。钢结构防火涂料在应用中具体是起到良好的隔热作用，炭层导热能力对防火性能会产生决定性作用，测量膨胀之后涂料的导热系数能有效突出火场中涂料基本隔热能力[6]。
结语：
在建筑火灾保护中在钢结构中应用防火涂料就是涂料受热膨胀分解以及对热传递进行阻隔的过程。对高温状态下热降解过程进行探究能便于更好地掌握防火涂料基本燃烧机理，为涂料配方以及相关研究体系提供重要理论依据。但鉴于薄型防火涂料实际使用寿命短，建议逐渐扩大厚涂型防火涂料的使用范围和强制标准，逐渐由厚涂型取代薄型。
参考文献：
[1]邓小波,杨森,高萍等.钢结构防火涂料的研究现状、应用、发展方向及防火性能检测方法的研究[J].化工新型材料,2010,38(9):57-60.
[2]贺飞.防火涂料的应用及防火设计[J].石化技术,2017,24(12):168-169
[3]罗俊礼.建筑材料的防火性能检测分析[J].建筑工程技术与设计,2016(30):618.
[4]许晓亮,朱力.试述建筑材料的防火性能检测[J].建筑工程技术与设计,2016(11):2622.
[5]王林静,杨森.钢结构防火涂料耐火性能快速检测研究[J].消防技术与产品信息,2016(7):3-6.
[6]晏建波,李冬敏,关健玲等.钢结构防火涂料防火性能检测方法现状及发展建议[J].科技通报,2018,34(4):232-234,239.
论文作者:葛聪智1,林慧勇2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/8
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