浅析钢结构防火涂料应用中的问题及对策

随着建筑事业的蓬勃发展，建筑结构形式日新月异，钢结构由于具有强度高、自重轻、抗震性好、施工快、建筑基础费用低、结构占用面积少和工业化程度高等特点得到了人们的广泛重视。钢结构虽然不燃，但是极易导热，当自身温度达到540℃以上，其力学性能迅速下降，而当温度达到600℃时，钢材的强度几乎为零。裸钢的耐火极限通常只有15-30min。根据我国有关建筑防火设计规范的要求，建筑的柱、梁及楼板与屋顶承重构件的耐火极限的要求为0.5-3.0h不等。1998年5月5日，北京玉泉营环岛家具城大火，钢结构防火未达标，1.3万m2钢结构轻体建筑全部倒塌，造成直接经济损失2087万元;震惊世界的“911事件”后专家分析认为，其实飞机并没有将大楼撞倒，而是由于飞机在撞到大楼的同时破坏了大楼钢结构上的防火涂层，并爆炸起火，使得钢结构暴露在熊熊烈火中，一个多小时后，结构软化，强度丧失，轰然倒下。因此必须对钢结构进行防火保护，从而提高其耐火极限。

钢结构的防火措施多种多样，过去曾采用浇铸混凝土外壳，用耐火砖等设置阻火屏障、用石膏板等不燃材料包覆或采用空心管材内部充水冷却等方法。现在更多的是采用喷涂钢结构防火涂料的方法保护钢结构，由于这种措施防火隔热性能好，施工不受结构几何形体限制，一般不需要增加辅助设施，易于实施，还有一定的美观装饰作用等得到了广泛的应用。但是，在钢结构防火涂料的选型、耐久性、施工质量等方面存在着一些问题，也给防火监督工作带来了一定困难。



一、钢结构防火涂料的选型

(一)钢结构防火涂料的分类

目前，按GB14907-2002《钢结构防火涂料通用技术条件》的分类，钢结构防火涂料根据其涂层的厚度和性能特点可分为：超薄型、薄涂型和厚型三类。超薄型钢结构防火涂料(CB类)的涂层厚度不大于3mm，薄涂型钢结构防火涂料(B类)的涂层厚度为3~7mm，这两类涂料在火灾时能吸热膨胀发泡，形成泡沫状炭化隔热层，从而阻止热量向钢结构传递，延缓钢结构温升，起到防火保护作用。通常称这两种涂料为钢结构膨胀型防火涂料。厚型钢结构防火涂料(H类)的涂层厚度为7~45mm，它们呈现粒状面，密度较小，涂层受热不发泡，依靠其较低的导热率来延缓钢结构温升，起到防火保护作用，耐火极限可达0.5~3.0h，通常称这种涂料为钢结构防火隔热涂料。两类涂料具有不同的性能特点，分别适用于不同场合。所有钢结构防火涂料又分为室内和室外两种使用类型。

(二)钢结构防火涂料的选型存在问题

钢结构防火涂料的选型主要存在的问题：一是超薄型钢结构防火涂料已经成为我国钢结构防火涂料的研究和生产单位竞相研制的热点，超薄型钢结构防火涂料一般为溶剂型体系，由于与厚型和薄涂型钢结构防火涂料相比，超薄型钢结构防火涂料装饰性更好，涂层更薄，工程中使用量大大减少，从而降低了工程总费用，是目前市场上大力推广的品种。但是，在钢结构防火保护工程中出现了片面的追求涂层越来越薄的现象，片面的宣传推广超薄型涂料的现象，这对为建筑物提供切实可靠的安全保障极为不利。由于超薄型钢结构防火涂料主要还是依靠配方中有机成分的物理化学反应起作用，任何影响涂料炭化膨胀性质的因素都将影响其最终的防火性能，很难保证在涂装较长时间后还能为构件提供2.0h以上的防火保护。

二是设计者往往是简单的注明采用钢结构防火涂料保护措施，不能详细的说明选用哪一种类型的钢结构防火涂料，在施工中单纯考虑价格、美观等问题，造成防火涂料选型不当的现象。三是选型时往往忽视建筑物的环境以及使用性质的要求。露天钢结构受到日晒雨淋，或高层建筑的顶层钢结构上部采用透光板时，阳光暴晒，环境条件较为苛刻，应选用室外型钢结构防火涂料。四是把技术性能仅满足室内要求的涂料用于室外。

(三)正确选择钢结构防火涂料



1、室外不宜使用膨胀型防火涂料。

膨胀型防火涂料起先用于木结构，由于用于室外耐候性差，易老化、起皮，在潮湿、腐蚀环境中膨胀的可靠性问题，以及在高温火焰烧烤发泡过程中，树脂分解产生浓烟和有毒气体等，因此若无特殊措施，在隧道、室外以及经常有人停留的建筑内，不宜使用膨胀型防火涂料。核能、电力、石化及化工等行业的工程应当主要以厚型防火涂料为主。

2、慎重选用薄涂型钢结构防火涂料，严格控制超薄型钢结构防火涂料的选用。

要从严控制全钢结构建筑，特别是钢柱、钢梁、钢质楼板和钢质疏散楼梯在大型公共民用建筑中的运用。钢柱、钢楼板、钢质疏散楼梯等主要建筑构件应优先选用钢丝网片混凝土等防火保护材料，确实有困难的，可选用厚型钢结构防火涂料保护，慎重选用薄型钢结构防火涂料，严格控制超薄型钢结构防火涂料的选用。高层建筑钢结构及多层钢结构厂房，不宜使用薄涂型和超薄型钢结构防火涂料。

3、根据建筑部位和耐火极限要求选用防火涂料

建筑物中的隐藏钢结构，对涂层的外观质量要求不高，应尽量采用厚型钢结构防火涂料。裸露的钢网架，钢屋架及屋顶承重结构，当规范规定的耐火极限要求在1.5h以下时，可选用薄涂型或超薄型钢结构防火涂料，耐火极限要求超过2.0h时，应选用厚型钢结构防火涂料。

二、钢结构防火涂料的耐久性及使用管理

(一)钢结构防火涂料的耐久性

无论哪一种防火涂料，其检测报告中给出的耐火极限都是其使用前的检验结果，而在防火涂料涂覆若干年后，防火涂料的防火性能是否依旧?目前，对各种类型的防火涂料在工程环境中的使用寿命缺乏科学的评价，防火涂料厂商在产品的说明中不能够提供在不同的使用环境下可使用的年限和更换周期。钢结构防火涂料的使用都是抱着“一劳永逸”的态度。钢结构防火涂料的耐久性研究已经是一项迫在眉睫的工作，应当制定有关防火涂料耐久性的评价标准和评价方法，从而科学的判定更换或维修防火涂料的周期或年限。此外，防火涂料的维修也不是简单的重新涂刷，在旧防火涂料基层上重新涂刷，是否能够达到技术性能要求?重新刷新防火涂料尤其对是隐蔽工程其施工难度如何克服?这些都是需要进一步研究的课题。

(二)钢结构防火涂料的使用管理

国内生产钢结构防火涂料的厂家很多，品种也杂，尚无统一的技术标准，性能优异的超薄型钢结构防火涂料和室外型钢结构防火涂料的品种较少，使用时应十分慎重。

涂料型号必须经过设计单位、施工单位、建设单位和消防部门审定。防火涂料应随着建筑物的长期使用而同样具有长期的功能性，因此在防火涂料施工验收后，还应注意维护管理。一是避免遭受其他操作或意外的冲击、磨损、雨淋及污染等的损害。

定期观察涂层的完整性，涂层不得出现脱落的现象。二是对膨胀型防火涂料还要在施工中预制试件定期测定防火涂料发泡性能，当防火涂料发泡性能丧失后，应采取相应措施。

三、钢结构防火涂料的施工质量



(一)钢结构防火涂料施工质量主要存在的问题

防火涂料是通过工程人员涂装施工成型于钢构件表面，才算完成钢结构防火涂料的全过程。防火涂料的施工也是防火涂料二次生产的过程，如果施工不当也会影响钢结构防火涂料工程的质量。施工中主要存在的问题，一是施工队伍不具备相应的施工资质，技术力量不弱。二是忽视基材的表面清理，影响防火涂料的性能。三是施工前没有科学的施工方案，施工过程中不能严格按技术标准对施工质量进行检验。四是追求外观效果和光洁度，对涂层进行打磨或者在防火涂料涂层外部涂刷普通装饰性涂料等，致使涂料的技术性能难以保证。五是防火涂料的竣工验收仅仅是依靠肉眼观察和涂层厚度的检测，缺乏严格的验收标准和检测手段。

(二)钢结构防火涂料的施工注意事项

1、钢结构防火喷涂保护应由经过培训合格并具备相应施工资质的专业施工队施工。根据工程特点和产品选型等制定严格的施工方案。涂料的理化性能可按照工程需要在工程进行前按规定比例进行抽检。对膨胀型防火涂料在施工中应当选择不同部位测试发泡性能，

2、防火涂料的基材表面清理应作为一道工序严格检查。清除尘土、铁屑、铁锈、油脂以及其他妨碍黏附的物质，并做好基材的防锈处理。防火涂料中的底层和面层涂料应相应配套，底层涂料不得锈蚀钢材。

3、涂层厚度应达到设计值，其节点部位宜作加厚处理。喷涂场地要求、构件表面处理、接缝填补、涂料配制、喷涂遍数、质量控制与验收等，均应符合现行国家标准《钢结构防火涂料应用技术规范》(CECS24)的规定。涂层厚度应边施工边检查(用测厚仪测定)。涂层若裂缝普遍且宽度较大，应研究和分析工艺是否正确，涂料的配合比是否合理。

4、防火涂料的喷涂要掌握好涂料的稠度，空压机的压力和喷射时喷抢口与构件的距离。施工中主要观察，溅落物多说明施工参数不合理，应当予以调整。涂料中稀释剂掺量不可过多，否则会降低了涂料正常施工粘度，涂料不能附着在钢结构表面。

5、在涂料施工过程中，必须在前一遍涂层基本干燥固化后，再施工后一遍。涂料的保护方式、施工遍数与保护层厚度应根据施工设计要求确定，每一遍的涂覆厚度应适中，不宜过厚或未滚涂均匀，以免影响涂层质量。严格按照涂装工艺进行，切忌为了抢工期而给建筑留下安全隐患。

6、工程竣工后不能只进行涂层厚度的测量，还应当用目视法检测涂层颜色及漏涂和裂缝情况，用0.75~1kg榔头轻击涂层检测其强度等，用1m直尺检测涂层平整度。涂层应当平整，无明显凹陷，粘结牢固，无粉化、松散和浮浆，乳突已剔除，无漏涂、脱粉、明显裂缝等。

(三)钢结构防火涂料的验收

1、钢结构防火涂料验收时应提供以下报告：

(1)防火涂料国家检测机构的耐火极限检测报告和理化性能检测报告，防火监督部门核发的生产许可证和生产厂方的产品合格证;

(2)施工现场质量管理检查记录和施工过程中重大问题处理意见书;

(3)隐蔽工程检验项目检查验收记录;

(4)竣工后的完工报告单及自检报告;

(5)防火涂料的用量采购单;

(6)防火涂料涂层边施工边检查记录。

2、钢结构防火涂料工程验收前必须经过中介专业机构的检测

钢结构防火涂料也应当纳入《建筑消防设施检测规程》、《建筑工程消防验收标准》等技术标准中，所有涂刷室内、外钢结构防火涂料的建筑竣工验收前，必须具备中介检测机构对钢结构防火涂料检测合格报告。钢结构防火涂料检测和验收的依据主要有：GB14907-2002《钢结构防火涂料通用技术条件》，GB50205-2002《钢结构工程施工质量及验收规范》，CECS24《钢结构防火涂料应用技术规范》。钢结构防火涂料耐火极限测定方法，应当根据环境及受火类型确定，如：石油化工企业使用的钢结构防火涂料，其耐火极限的试验应当以烃类火的升温曲线来测定，才更接近实际。

四、结论

钢结构上涂刷防火涂料后，大大提高了钢结构的耐火极限，但是在钢结构防火涂料的应用中，也存在着涂料选型不当，施工管理不善，竣工验收、检测不规范等诸多的问题，严重影响钢结构防火涂料的质量。因此，必须重视施工前产品的合理选型，确定正确的施工方案;施工中加强监控，注重外观质量观察以及涂层厚度抽查等施工质量的检验，发现问题立即整改;竣工后必须通过严格的检测把关。此外，钢结构防火涂料的研究和技术开发也可望在改善防火性能和各种理化性能方面寻求突破，同时，研究钢结构防火涂料配套性施工设备以及涂料耐久性，提高施工工艺水平，明确涂料更新维护的方法和周期。这样才能更好的提高钢结构防火涂料的综合耐火性能。