簡述鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分類的基礎(chǔ)上，探討了當前防火涂料存在的一些問題，如安全與環(huán)保問題、耐久性問題、標準滯后問題等，并簡單的討論了一些解決對策。

一、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類

1.1 基料體系研究

我國現(xiàn)行GB 14907——94《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》將鋼結(jié)構(gòu)防火涂料按施涂厚度分為:厚型(H型)、薄型(B型)兩大類。20世紀90年代，出現(xiàn)了超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,并且已成為目前我國鋼結(jié)構(gòu)防火涂料研究及生產(chǎn)的熱點。其中,薄型和超薄型涂料通常稱為膨脹型,遇火時涂層膨脹至原涂層的幾倍甚至幾十倍,形成熱導(dǎo)率很低的蜂窩狀炭質(zhì)層,隔絕火焰對基材的侵襲,同時放出不燃性氣體,從而起到保護基材的作用。

厚型也稱為非膨脹型,遇火時涂層不膨脹,僅靠涂料中的絕熱材料阻止熱的傳遞,從而保護基材。薄型和超薄型涂料根據(jù)其分散介質(zhì)的不同又分為水性和溶劑型兩類。水性的以高分子乳液為成膜基料、水為分散介質(zhì),生產(chǎn)和施工都較環(huán)保,但涂膜不如溶劑型涂料致密性好,因而耐水性較溶劑型涂料差;溶劑型涂料則以樹脂為成膜基料,成膜不受溫度限制,可低溫施工,但因其以有機溶劑為分散介質(zhì),生產(chǎn)、施工、運輸及儲存中有機溶劑存在易燃、對人體產(chǎn)生危害等不安全和不健康的隱患,同時對環(huán)境產(chǎn)生污染、施工器具不易清洗、價格較高。因而相比之下水性的才是防火涂料的主要發(fā)展方向。

二、問題探究與解決方法

2.1 安全與環(huán)保

薄型和超薄型防火涂料的膨脹阻燃體系大多為P- N體系,即其膨脹阻燃體系包括3大部分:酸源、碳源和氣源。酸源即各種磷酸鹽類,目前用得最多的為多聚磷酸銨(簡稱APP)、磷酸三聚氰胺等;碳源即各種含碳豐富的有機物如多元醇、氯化(或溴化)石蠟、淀粉等,目前用得最多的是季戊四醇或雙季戊四醇,并輔以少量氯化石蠟;氣源是遇火后能放出不燃性氣體,從而將碳源吹制成蜂窩狀碳質(zhì)層的物質(zhì),通常是各種胺類,如尿素、雙氰胺等,目前用量最多的是三聚氰胺,其成膜基料為各種有機樹脂或乳液,如氯偏乳液等。

從以上常見組分可以看出,防火涂料遇火產(chǎn)生膨脹從而對基材起到保護作用的同時,其阻燃成份有可能釋放出諸如NH3、HCN、鹵化氫、NO、CO、Cl2、Br2等有毒氣體。如果這些氣體的濃度超過了人體的耐受極限,便會對未逃離火場的人員以及消防人員產(chǎn)生危害,這是應(yīng)引起重視的問題。

鑒于以上分析，可參考如下預(yù)防與解決方案：

對現(xiàn)有以有機成分為主的防火涂料在不同的環(huán)境下遇火燃燒時所產(chǎn)生的氣體的種類、濃度進行檢測分析，并對其危害程度進行分類與分級。對可能產(chǎn)生的有毒氣體對人體健康的危害進行研究,提出其限量和防護措施。相關(guān)從事防火涂料研發(fā)的技術(shù)人員應(yīng)積極尋找新的防火阻燃組分,使制成的防火涂料不但能對基材起到防火保護作用,而且燃燒后的產(chǎn)物符合人體健康的要求。在現(xiàn)有體系中加入有效吸收有毒氣體的組分,使其既不影響涂料的防火性能,又能起到抑毒、抑煙或消毒、消煙的作用。

2.2 耐久性問題

目前,無論何種防火涂料,其檢測報告中給出的耐火極限均是出廠前的檢驗結(jié)果,而火災(zāi)的發(fā)生是不可預(yù)料的,火災(zāi)發(fā)生可能是在防火涂料涂覆后的1 a,也可能是在涂覆后的10 a或更長的時間。經(jīng)過不同的年限后,防火涂料的防火性能是否依舊值得考慮。如果火災(zāi)發(fā)生時,防火涂料已因老化或其它原因而失去其應(yīng)有的防火性能,后果是不堪設(shè)想的。因此，有關(guān)防火涂料的耐久性是一個值得思考的問題。一般認為防火涂料的耐久性包括兩方面的含義:一是涂層與基材的粘結(jié)力,即防火涂料是否容易隨時間的延長而出現(xiàn)剝落、粉化等現(xiàn)象;二是涂層的防火性能是否持久,即經(jīng)過若干年后,其耐火極限是否明顯降低,這一點的危害較之前者更具有隱蔽性,更應(yīng)引起重視。

由于室外環(huán)境條件較之室內(nèi)更加惡劣和復(fù)雜,因此室外用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、特別是薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐久性問題尤為重要。雖然我國對某些室外用薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料也做過有關(guān)耐久性方面的考察,但大多是將涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的構(gòu)件露天放置,經(jīng)過2～3 a觀察其是否出現(xiàn)脫落、粉化、開裂等現(xiàn)象,而并未對其耐火極限重新考察。以有機組分為主的薄型和超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料無論是用于室外還是室內(nèi),其有機組分都可能產(chǎn)生分解、降解、老化等問題,從而使涂層剝落粉化或失去防火性能。以無機組分為主的厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐久性相對要好,但其使用壽命也應(yīng)引起重視,尤其用于室外時,還要受到酸雨、碳化、振動撓曲等各種復(fù)雜的自然因素的考驗。

通過以上分析，可考慮下列幾點：

一是研究影響防火涂料耐久性的內(nèi)在原因和外在因素;

二是研究有關(guān)快速評定鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐久性的方法,以便能在短期內(nèi)預(yù)測防火涂料的實際使用壽命,從而可根據(jù)使用環(huán)境的不同要求及其基材或主體結(jié)構(gòu)的使用壽命來決定是否需更換或及時維修防火涂料;

三是制定有關(guān)防火涂料耐久性的評價標準和評價方法;

四是防火涂料廠商應(yīng)在產(chǎn)品說明書中推薦給出該涂料在不同的使用環(huán)境下可使用的年限或更換周期,以便用戶選擇或使用后注意更換。

2.3 測試方法的問題

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料作為一類功能性涂料,其性能主要包括兩大方面:一是理化機械性能,它反映涂料抵抗水、冷熱變化、干濕變化、振動、荷載等各種環(huán)境因素的能力,以及其與基材的粘結(jié)牢固程度;二是其耐火性能,它表示涂料抵抗火災(zāi)侵襲的能力,以耐火極限表示,即將規(guī)定的構(gòu)件,涂以規(guī)定厚度的防火涂料,按時間—溫度標準曲線進行耐火試驗,以構(gòu)件受火作用起至失去支持能力或完整性被破壞所用的時間,它是防火涂料的主要指標。

耐火試驗中,構(gòu)件所加荷載和升溫曲線是試驗的兩個重要條件。相同的構(gòu)件,施加同樣的荷載若采用不同的升溫曲線所測得的耐火極限是不同的。我國防火涂料產(chǎn)品的耐火極限試驗的升溫曲線是按ISO 834時間—溫度標準曲線進行升溫的,試驗中是以木質(zhì)纖維為燃燒介質(zhì),通常稱為標準火;而在石化工程中是以油、氣等為燃燒介質(zhì),通常稱為烴類火。英、美、荷蘭等許多國家,已分別制定了不同的烴類火升溫曲線。

2.4 標準滯后問題

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料標準的制定與執(zhí)行往往由于各種原因而滯后于產(chǎn)品的生產(chǎn)與使用,這就使得防火涂料的生產(chǎn)與銷售容易出現(xiàn)無據(jù)可依的局面,部分劣質(zhì)產(chǎn)品魚目混珠,為鋼結(jié)構(gòu)材料的安全使用帶來隱患。

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