防火涂料知识
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防火涂料就是用在建筑基材表面的,降低建筑材料的可燃性,提高建筑耐火性的特殊建筑涂料。防火涂料本身具有难燃性或不燃性,使被保护基材不直接与空气接触,延迟物体着火和减少燃烧速度。还具有较低的热导率,可以延迟火烧温度向被保护基材传递。
防火涂料受热分解出不燃性气体,冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体。含氮的防火涂料受热分解出NO,NH3等基团,与有机游离基化和,终端链反应,降低温度。膨胀型防火涂料受热膨胀,形成碳质泡沫隔热层封闭被保护的物体,延迟热量与基材的传递,阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。
一、防火涂料的分类
1、按基料分类
(1)有机型防火涂料
(2)无机型防火涂料
(3)有机、无机复合型防火涂料
2、按分散体来分类
(1)溶剂型防火涂料
(2)水溶型防火涂料
3、按防火形式来分类
(1)非膨胀型防火涂料
(2)膨胀型防火涂料
4、按使用范围来分类
饰面型防火涂料
钢结构防火涂料
电缆防火涂料
预应力混凝土楼板防火涂料
隧道防火涂料
透明防火涂料
二、钢结构防火涂料
钢结构防火保护的必要性近年来,钢结构在建筑业中得到广泛应用。钢材虽属于不燃烧材料,但它极易导热高温下会迅速受热失去强度而变形。大量钢结构火灾案例及研究结果表明,钢结构的耐火性能较其他结构差。钢材的机械强度是温度的函数,一般随温度的升高而降低,当温度升高到钢材的临界温度值(一般为540℃)时,其屈服应力仅为常温屈服应力的40%,致使承载能力急剧下降。火场温度大多在800-1200之间,在火灾发生的15min内,火场温度即可高达700℃以上。裸露的钢构件只要十几分钟就因达到其耐火极限而丧失承载能力,钢结构不可避免地发生变形,导致建筑物一部分或全部垮塌毁坏。因此,对钢结构作防火保护极为必要。其保护措施很多,在实际中广泛应用的是采用钢结构防火涂料进行防火保护。
钢结构防火涂料的定义及分类根据《钢结构防火涂料》(GB14907-2002),钢结构防火涂料定义为施涂于建筑物及构筑物的钢结构表面,能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料。它可按不同的方法进行分类。按使用厚度分类的三类钢结构防火涂料的耐火极限:
(1)厚涂型
厚涂型钢结构防火涂料是指涂层厚度在8~45mm的涂料,这类防火涂料的耐火极限可达0.5~3h。在火灾中涂层不膨胀,依靠材料的不燃性、低导热性或涂层中材料的吸热性,延缓钢材的升温,保护钢件。这类钢结构防火涂料采用合适的粘结剂,再配以无机轻质材料、增强材料。与其他类型的钢结构防火涂料相比,除了具有水溶性防火涂料的一些优点之外,由于它从基料到大多数添加剂都是无机物,因此成本低廉。该类钢结构防火涂料施工一般采用喷涂,多应用在耐火极限要求2h以上的室内钢结构上。但这类产品由于涂层厚,外观装饰性相对较差。
(2)薄涂型
涂层厚度在3~7mm的钢结构防火涂料称为薄涂型钢结构防火涂料。该类涂料受火时能膨胀发泡,以膨胀发泡所形成的耐火隔热层延缓钢材的升温,保护钢构件。这类钢结构涂料一般是用合适的乳胶聚合物作基料,再配以阻燃剂、添加剂等组成。对这类防火涂料,要求选用的乳液聚合物必须对钢基材具有良好附着力、耐久性和耐水性。常用作这类防火涂料基料的乳液聚合物有苯乙烯改性的丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液、偏氯乙烯乳液等。对于用水性乳液作基料的防火涂料,阻燃添加剂、颜料及填料是分散到水中的,因而水实际上起分散载体的作用,为了使粒状的各种添加剂能更好地分散,还加入分散剂,如常用的六偏磷酸钠等。该类钢结构防火涂料在生产过程中一般都分为3步:第一步先将各种阻燃添加剂分散在水中,然后研磨成规定细度的浆料;第二步再用基料(乳液)进行配漆;第三步在浆料中配以无机轻质材料、增强材料等搅拌均匀。该涂料一般分为底层(隔热层)和面层(装饰层),其装饰性比厚涂型好,施工采用喷涂,一般使用在耐火极限要求不超过2h的建筑钢结构上。
(3)超薄型
超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度不超过3mm的钢结构防火涂料,这类防火涂料受火时膨胀发泡,形成致密的防火隔热层,是近几年发展起来的新品种。它可采用喷涂、刷涂或辊涂施工,一般使用在要求耐火极限2h以内的建筑钢结构上。与厚涂型和薄涂型钢结构防火涂料相比,超薄型膨胀钢结构防火涂料黏度更细、涂层更薄、施工方便、装饰性更好。
三、电缆防火涂料
电缆防火涂料是饰面型防火涂料基础上结合自身要求发展起来的因而原料的研究及选用可参考饰面型防火涂料。防火涂料应具有普通油漆的装饰作用和对电缆基材提供物理维护外,电缆防火涂料作为特种涂料,还需要具有阻燃耐火的特殊功能,这就要求它一定温度下能发泡形成防火隔热层。电缆橡胶类材料是高弹性体,并且电缆需要经常检验移动,这就要求涂层应具有足够的耐伸缩变化的机能,还要求防火涂料对橡胶电缆类资料无侵蚀机能、附着力好、室温固化性好、涂膜装饰性好。上述这些要求决定了选择的枢纽之一是解决涂料与基材有良好的黏结性等题目。
对电缆防火涂料的防火隔热机能影响极大的是阻燃剂的选用,阻燃剂是电缆防火涂料的另一枢纽组分。另外,对所选用防火涂料的树脂基料进行改性,使其配入各种阻燃添加剂后,既有理想的防火隔热性,又能适应电线电缆地下沟应用的环境前提。电缆防火涂料的研究中,所选用的树脂不只使防火涂料有很好的防火效果,还需要从应用的角度动身,要求防火涂料具有抗酸性、碱性、抗水性、防霉性和电缆防侵蚀性及对电缆基材有较强的黏结性。电缆防火涂料的基料一般选用氯化橡胶、酚醛树脂、过氯乙烯、丙烯酸树脂、氨基树脂、醇酸树脂等溶剂型树脂和乳白胶、丙烯酸乳液、苯丙乳液等水溶型树脂。能用于制备电缆防火涂料的树脂有良多,实际中经常采用两种以上的树脂混合使用,相互之间取长补短,以获得理想的涂膜机能。
四、饰面型防火涂料
饰面型防火涂料是一种集装饰和防火为一体的新型涂料品种,当它涂覆于可燃基材上时,平时可起一定的装饰作用;一旦火灾发生时,则具有阻止火势蔓延,从而达到保护可燃基材的目的。此涂料主要特点是防火性和理化性均优于无机防火涂料,涂层遇火时能形成具有良好隔热性能的致密的海绵状膨胀泡沫层,能更有效地保护可燃性基材。
饰面型防火涂料主要用于建筑物内装饰的防火,例如各种木质底材、纤维板和纸板及其制品等可燃基材以及金属表面等。根据防火、阻燃原理,饰面型防火涂料也分为膨胀型和非膨胀型两种。
饰面型膨胀防火涂料,可分为溶剂型和水性两类,两类涂料所选用的防火组分基本相同,因此很难说它们的防火性能有多大的差别。其选用的溶剂以采用的成膜物质而定。溶剂型防火涂料的成膜物质一般选用氯化橡胶、过氯乙烯、氨基树脂、酚醛树脂等,采用的溶剂为200号溶剂汽油、喷漆稀料、醋酸丁酯等。水性防火涂料的成膜物质一般选用氯乙烯-偏二氯乙烯乳液、苯丙乳液、纯丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液等,这些材料均以水为溶剂。这两类涂料性能上的差别主要在于涂料的理化性能以及耐候性能,溶剂型防火涂料这两方面的性能都优于水性防火涂料。
五、防火涂料的施工
1、钢材的表面处理
(1)除油;
(2)除锈。
2、水泥的表面处理
水泥表面为多孔性并含有水分和盐分的非金属材料,而且充满了疏松的颗粒,其质量可达500~1000mg/mm2,因此直接涂装防火涂料,往往会影响附着力,涂层产生气泡、脱层、泛白、腐蚀等弊病。
3、水泥混凝土表面
不宜立即涂装,至少经过2~3星期的干燥。为缩短工期有3种方法。
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