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钢结构防火材料的应用研究
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1 防火材料
钢结构构件的防火方法主要有涂料保护、防火板保护、混凝土保护、柔性卷材保护、无机纤维保护、结构内通水冷却保护等。目前市场上的防火涂料品种繁多,其防火性能也不尽相同。现行国家防火规范只规定了耐火等级,由使用单位根据防火要求来选定品种。一般应根据钢结构耐火极限要求选用不同的防火涂料:耐火极限不超过1h时,可选用超薄型或薄型防火涂料;耐火极限不超过2.5h时,可选用薄型或厚浆型防火涂料;耐火极限在2.5h以上时,应选用厚浆型防火涂料。下面介绍巿场上应用较广的两种防火涂料。
2 厚型钢结构防火涂料
2.1 组成
低密度硅酸盐隔热材料,由片状云母,硅酸盐纤维,普通建筑水泥及特殊添加剂,少量合成水性粘结胶料组成。
2.2 用途
大跨度重型钢结构建筑的承重钢结构件的防火涂覆保护。该涂层低密度、低导热率、高机械强度。可抗长达3h以上的强热气流剪切,不脱落、不变形,有效阻止热量往底材传递。可用于苛刻环境条件下承重钢结构构件的防火涂覆保护。
2.3 施工作业[3]
(1)对钢结构构件作表面处理,除锈、除尘、去油污,涂刷防锈底漆。
(2)待防锈底漆干燥成膜后,进行第一遍施工。
(3)第一遍施工配料:粉料:水:黏结胶料=100:82.5:17.5,合适的容器内搅拌均匀,大口径建筑喷枪,空气压力0.4-0.6MPa,喷涂施工,喷涂厚度5-10mm。
(4)待第一遍施工相隔约1d后(24h),进行第二遍施工。第二遍施工配料:粉料:水:黏结胶料=100:96.5:3.5,合适的容器内搅拌均匀,专用挤压泵喷涂施工。无专用喷涂设备,可用抹灰刀抹涂,施工时须仔细操作,避免层间空鼓。
(5)待第二遍施工的涂层表面干后(约12h),再进行第三遍涂层的施工。配料及施工厚度同第二遍,一般防火涂料以2h耐火极限为例需涂6-8道。
(6)涂层厚度用简便的方法测量。如对防火涂层有美观的要求,最后一遍施工须仔细抹平。待防火涂层干透后,再涂刷建筑装饰涂料。
(7)配好的料1h以内用完。
(8)15℃-20℃为最适宜的施工温度,涂刷后过厚的涂层在干燥中容易引起龟裂,所以涂刷必须干燥一层涂刷一层,涂层越薄,干燥越快粘结牢固及效果越好。
(9)防火涂料不易涂刷,将导致钢平台梁的上表面防火涂料涂刷厚度达不到设计要求。钢构件连接处4-12mm宽的缝隙应采用防火涂料或其它防火材料,如采用硅酸铝纤维棉,防火胶泥进行封堵。
2.4 注意事项[2]
(1)涂料不得放在室外暴晒,粉料一经打开须及时使用,受潮结块不能使用。
(2)相对湿度不应大于85%,空气应流动。涂装时构件表面不应有结露;涂装后4h内应保护免受雨淋。干燥炎热天气应适当缩短施工周期,并增加适当的养护措施,如水喷雾、遮荫。环境温度5℃以下不宜施工,以确保涂层的水化成型。
(3)最后一遍施工用抹灰刀仔细抹平。
(4)厚涂型防火涂料一般采用喷涂施工。机具可为压送式喷涂机或挤压泵,配备能自动调压的0.6-0.9m3/min的空压机,喷枪口径为6-12mm,空气压力为0.4-0.6MPa。局部修补可采用抹灰刀等工具手工抹涂。
(5)配好的单组份湿涂料,现场应采用便携式搅拌器搅拌均匀。用干粉料,现场加水或用其它稀释剂调配,应按涂料说明书规定配比混合搅拌,边配边用。用双组伤涂料,按配制涂料说明规定的配比混合搅拌,边配边用。特别是化学固化干燥的涂料,配制的涂料必须在规定的时间内用完。搅拌和调配涂料,使稠度适宜,即能在输送管道中畅通流动,喷涂后不会流淌和下坠。
2.5 包装贮存与运输要求
(1)粉料20kg装用有内袋的编织袋;胶料:20kg装用铁桶或塑桶装运;
(2)干燥通风库房条件贮存温度:5℃-35℃;储存期为6个月;
(3)产品无毒、无嗅、不爆,按一般物料运输,途中须防雨防勾扎。
3 薄型钢结构防火涂料
3.1 组成
聚磷酸氨,三聚氰胺,季戊四醇,氯化石蜡,耐火纤维等;粘结剂;丙烯酸乳液,聚醋酸乳液。
3.2 用途
该产品不但耐火性能好,而且涂层薄,表面光滑,色彩鲜艳。既能防火又能起美观的装饰效果。广泛适用于学校、影剧院、购物广场、体艺馆、宾馆和工矿企事业单位的钢结构建筑。同时能适用于纺织漂染、化工行业的钢结构厂房及建筑等特殊环境的要求。解决了在潮湿空气中所引起的涂层脱落的难题,与传统的钢结构防火涂料相比更具有使用价值。
3.3 性能特性
3.5 施工作业
(1)作业前应对钢结构表面作除锈处理,并涂刷与防火涂料相容性的防锈漆(一般使用红丹或环氧富锌类防锈漆)。待防锈漆充分干燥后,才能施涂防火涂料。
(2)对于涂好防锈底漆的钢结构,应对其表面涂层清除污尘后,才能进行防火涂料施工。
(3)防火涂料开盖后,应将涂料充分搅拌均匀才能涂刷。
(5)每次涂刷应保持6-18h的间隔时间,环境条件:温度3℃~35℃,相对湿度≦85%最为适宜。施工场地应空气流通,风速不大于5m/s。在相对湿度≧85%、空气闷热、气压低、钢结构表面潮湿、结露现象不宜施工。
(6)作业中感觉涂料稠化时,可加入适量水稀释,禁止多加,以免影响涂料的附着力和防火性能。
3.6 作业注意事项
(1)本产品属溶剂型涂料,作业时严禁产生明火。在涂层未完全干燥前不得使用明火及电焊作业。
(2)在气温高于38℃时产生热挥发,涂料有增厚时,可略加(不大于5%)专用稀释剂。
(3)作业应在室内通风条件良好的环境下进行,应避光、避曝晒、施工避免雨淋和机械损坏,施工环境0℃以上。
(4)涂料开启后应当天用完,若未使用完,必须封闭完好后保存,应加强密封保存,防止溶剂挥发、干固和水份侵入。
3.7 贮存与运输要求
(1)涂料应贮存于0℃-35℃阴凉通风、干燥环境中,远离热源、火源。
(2)涂料贮存期为12个月,超过贮存期,经检验各项指标符合要求的方可使用。
(3)本涂料属一般危险品,可按一般危险品规定运输。运输中应防止曝晒、雨淋、防漏、防火。
4 结语
钢结构防火涂料能够起到防火作用,主要有三个方面的原因:一是涂层对钢材起屏蔽作用,隔离了火焰,使钢构件不至于直接暴露在火焰或高温之中;二是涂层吸热后,部分物质分解出水蒸汽或其它不燃气体,起到消耗热量,降低火焰温度和燃烧速度,稀释氧气的作用;三是涂层本身多孔轻质或受热膨胀后形成炭化泡沫层,热导率均在0.233W/(m·K)以下,阻止了热量迅速向钢材传递,推迟了钢材受热温升到极限温度的时间,从而提高了钢结构的耐火极限。
