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      鋼結構防火涂料防火原理淺析

        鋼結構件的防火方法主要有涂料保護、防火板保護、混凝土保護、柔性卷材保護、無機纖維保護、結構內通水冷卻保護等。其中,涂刷防火涂料施工方便、重量輕、成本低、不受構件幾何形狀限制,應用范圍最廣,效率最高。
        要使鋼結構材料在實際應用中克服防火方面的不足,必須進行防火處理,其目的就是將鋼結構的耐火極限提高到設計規范規定的極限范圍。防止鋼結構在火災中迅速升溫發生形變塌落,其措施是多種多樣的,關鍵是要根據不同情況采取不同方法,如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結構,降低熱量傳遞的速度推遲鋼結構溫升、強度變弱的時間等。但無論采取何種方法,其原理是一致的。防火涂料就是一種近年來比較先進的防火技術措施。
        鋼結構防火涂料防火原理及組成
        鋼結構防火保護的原理是采用絕熱或吸熱的材料阻隔火焰直接灼燒鋼結構,降低熱量向鋼材傳遞的速度,推遲鋼結構溫升和強度減弱的時間。根據《鋼結構防火涂料》(GB14907—2018),鋼結構防火涂料定義為施涂于建筑物及構筑的鋼結構表面,能形成耐火隔熱保護層以提高鋼結構耐火極限的涂料。目前,國內外鋼結構防火涂料主要有基體樹脂、催化劑、成碳劑、發泡劑等組成。
        1.基體樹脂
        基體樹脂與其它組分配伍,既保證了涂料在正常條件下具有各種使用功能,又能在火焰灼燒或高溫條件下具有難燃性和優良的膨脹發泡性能。通常情況下,丙烯酸樹脂防火涂料的炭化層質量較高,故通常采用丙烯酸樹脂作為主成膜物,并對其進行改性,以提高涂料的整體效果。
        2.催化劑
        催化劑是一種能在一定條件下分解出磷酸的物質,分解出的酸使多元醇脫水,從而使之形成不易燃的三維空間結構的炭化層。通常,磷酸三聚氰胺的水溶性較聚磷酸胺小,且兼具催化和發泡雙重功效,目前主要選用磷酸三聚氰胺為催化劑。
        3.成碳劑
        成碳劑是涂層在高溫下形成不易燃三維空間結構的泡沫碳化層的物質基礎,對泡沫炭化層起骨架作用。成碳劑在分解溫度上要和催化劑相匹配,當采用聚磷酸胺作催化劑時就應用熱穩定性高的含高碳多羥基化合物作成碳劑,如季戊四醇、二戊季醇膨脹型防火涂料用于廣東大亞灣核電站裸露廠房屋架上已達十幾年之久,仍可正常使用。但其缺點是施工時氣味大、涂層易老化,淀粉等。使用淀粉做成碳劑,涂層的耐水性問題不易解決,而二季戊四醇由于其價格原因,在國內也很少使用,目前國內普遍采用季戊四醇作為防火涂料的成碳劑。
        4.發泡劑
        膨脹型防火涂料只有在發泡劑的作用下,才能在高溫火焰下產生膨脹層。發泡劑遇火分解并釋放出氨、水、二氧化碳、鹵化氫等不燃性氣體,使涂層在到達軟化點的情況下發泡膨脹,形成海綿狀結構。