鋼結構膨脹型防火涂料可有效延緩鋼結構的溫升速度

鋼結構因其高強度、輕量化和施工便捷等優勢，廣泛應用于高層建筑、工業廠房、橋梁等領域。然而，鋼材在高溫下強度會迅速下降，當溫度達到550℃時，其承載能力可能降低50%以上，嚴重威脅建筑安全。鋼結構膨脹型防火涂料作為一種高效的被動防火保護材料，能夠在火災發生時膨脹形成隔熱層，有效延緩鋼結構的溫升速度，為人員疏散和消防救援爭取寶貴時間。本文將深入探討其防火機理、技術特點、施工工藝及未來發展趨勢。

1.膨脹型防火涂料概述

膨脹型防火涂料是一種在高溫作用下發生物理化學變化并膨脹發泡的防火材料，主要由基料樹脂、膨脹阻燃體系、填料和助劑組成。根據成膜方式可分為：

-溶劑型：以有機溶劑為分散介質，干燥快，適用于室內環境。

-水性：以水為分散介質，環保無毒，適合公共場所。

-無溶劑型：無揮發性有機物（VOC），常用于密閉空間。

1.1防火性能標準

-耐火極限：通常為0.5~3小時（如GB 14907、UL 1709標準）。

-膨脹倍數：高溫下可膨脹至原厚度的10~50倍。

2.防火機理與關鍵成分

膨脹型防火涂料的防火效果依賴于其“膨脹-炭化-隔熱”的三階段作用機制：

2.1膨脹階段（100~250℃）

-酸源（如聚磷酸銨）：受熱分解生成磷酸等酸性物質。

-碳源：與酸源反應形成碳化前驅體。

-氣源（如三聚氰胺）：釋放惰性氣體（如NH?、CO?），推動涂層膨脹。

2.2炭化階段（250~400℃）

-膨脹層在高溫下形成多孔炭層，其導熱系數低（約0.1 W/m·K），有效阻隔熱量傳遞。

2.3隔熱階段（>400℃）

-穩定的炭層持續阻擋火焰和高溫，延緩鋼結構溫升至臨界溫度（通常需保持鋼材溫度低于500℃）。

3.技術特點與優勢

3.1性能優勢

?輕量化：涂層厚度通常為0.5~5 mm，不影響鋼結構負載。

?裝飾性：可調配顏色，兼具防火與美觀功能。

?適應性：適用于復雜形狀鋼構件（如桁架、焊接節點）。

4.應用領域與典型案例

4.1建筑工程

-超高層建筑：如上海中心大廈采用膨脹型涂料保護核心筒鋼結構。

-體育場館：大跨度鋼屋蓋的防火保護（如鳥巢體育館）。

4.2工業設施

-石油化工廠：保護管道、儲罐支撐結構。

-電力設施：變電站鋼架防火。

4.3交通基建

-橋梁：如港珠澳大橋鋼箱梁內部防火處理。

-隧道：鋼結構襯砌的防火增強。

5.施工工藝與質量控制

5.1施工流程

1.表面處理：噴砂除銹至Sa2.5級，清潔油污。

2.底漆涂裝：增強附著力（如環氧富鋅底漆）。

3.防火涂料噴涂：分層施工，每層厚度≤1 mm。

4.面漆涂裝（可選）：提升耐候性和美觀度。

5.2常見問題與對策

-開裂脫落：需控制環境濕度（RH<85%）和基層處理質量。

-膨脹不均：確保涂料配比準確，攪拌充分。

膨脹型防火涂料以其高效、經濟、施工靈活的特點，成為現代鋼結構防火保護的方案。隨著建筑安全標準的提高和綠色材料的推廣，未來該技術將向更高性能、更環保的方向發展，為城市安全與可持續發展提供關鍵保障。