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厚型钢结构防火涂料的研制和应用摘要：厚型钢结构防火涂料以无机矿物隔热材料为主要成份，无毒无味，具有施工方便快捷，涂层附着力强，机械强度高，耐火极限时间长，耐火性能稳定可靠，能耐烃类等高温火焰的强烈冲击等性能特点。 关键词：厚型、钢结构防火涂料 前言 随着钢结构建筑物和构筑物的逐渐增多和中华人民共和国消防法的进一步贯彻实施，钢结构防火涂料得到越来越广泛的应用。目前，按GB 14907- 94钢结构防火涂料通用技术条件的分类，钢结构防火涂料分为两种：薄型（类，包括超薄型）和厚型（类）。薄型涂层厚度在7mm以下，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。其主要优点是：涂层薄，对钢结构负荷轻，装饰性较好，对小面积复杂形状的钢结构表面的工比厚型要容易；厚型涂层厚度为8-50mm，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。两者具有不同的性能特点，分别适用于不同场合。为了满足市场需要，我们在成功研制出了超薄型钢结构膨胀防火涂料后，又研制开发出钢结构防火隔热涂料(厚型)，它以无机矿物隔热材料为主要成份，无味，无毒，具有施工方便快捷，涂层附着力强，机械强度高，耐火极限时间长，耐火性能稳定可靠，能耐高温火焰的强烈冲击等性能特点。不仅适用于一般普通室内外钢结构，还特别适用于一些具有烃类化学品(如油类、溶剂等)火灾危险的钢结构，如石油化工工程，汽车库、石油钻井平台，贮油设施支撑架等等。 厚型钢结构防火涂料的研制 .1 主要原材料介绍厚型钢结构防火涂料宜选用无机粘结剂，如水玻璃（硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂等）、磷酸盐、硅溶胶、水泥等，我们选用了水泥做主要粘结剂,因水泥硬化物比重大,所以再配以其它轻质无机粘结剂和适量有有机粘结剂以增加强度和降低干密度。对水泥的性能要求是强度高，硬化快，硬化物容重低。 2.1.2耐火隔热材料 耐火隔热材料要求具有容重轻、导热率低、粒径适宜、高温稳定性好等特点。常用的耐火隔热材料有以下几种： a.膨胀珍珠岩 膨胀珍珠岩是白色或灰白色的多孔状物质，由天然珍珠岩经破碎、预热、瞬时高温（1200左右）煅烧，使内部所含的结晶水及挥发性成份急剧膨胀而成，具有质轻、绝热、吸音、无毒、不燃、无味等特点，是一种很好的超轻质高效能的隔热保温材料。 表一膨胀珍珠岩的分类及性能要求 指标名称 容重，kg/m 80 80-150 150-250 粒度 粒径大于3mm的不 超过5%，小于0.15 mm的不超过8% 粒径小于0.15mm的 不超过8% 粒径小于0.15mm的 不超过8% 常压热导率 W/(m.K) (t=25) 0.052 0.052-0.064 0.064-0.076 含水率,% 2 2 2 b.膨胀蛭石 蛭石是由金云母或黑云母变质而成的,是一种复杂的铁、镁含水硅酸盐类矿物。相对密度约为2.5，外形象云母，但性脆而无弹性，表面光泽差，不能分剥成薄片，每层间含有结晶水，因此加热到850-1000时，由于结晶水生成气体，体积膨胀1520倍，薄片间形成空气夹层，形成层状碎片，其中有着无数细小的孔隙，是一种良好的无机保温隔热材料。 表二 常见膨胀蛭石的物理性能 项目 指标或说明 容重 80-200kg/m 热导率 0.047-0.07W/(mK) 吸声系数 0.53-0.63（512周/S） 隔音性能 当容重小于200 kg/m时，N=13.5lgP+13; 当容重大于200 kg/m时，N=23lgP-P 耐热耐冻性能 在-20-100温度下,本身质量不变 吸水性 很大,与容重成反比。在相对湿度95%-100% 环境下，24小时后吸湿率为1.1% 变形性 膨胀蛭石压实后,有的弹性很好,有的则被压成一团。 一般好的膨胀蛭石，应在0.03Mpa下,仍有弹力恢复10%-15%。 脆性 膨胀蛭石煅烧时，如超过一定的膨胀温度，即行变脆， 不宜使用 c.岩棉纤维 岩棉是人造轻质硅酸盐非连续的絮状纤维材料，质地松软，容重约为150 kg/m，导热系数在0.07 W/（m k）左右。其化学稳定性好，耐酸，耐碱。岩棉纤维虽细，但不脆，有弹性，经剪断加工成合适长度的纤维后,用来生产防火涂料,可增强涂层的机械强度。 d. 其它耐火隔热材料 除上述几种耐火隔热材料外，还有海泡石、硅藻土、石棉等。海泡石可作为涂料的增稠剂、触变剂和悬浮剂。硅藻土容重约为500 kg/m,导热系数约为0.17W/（mk），在防火涂料中可用作悬浮剂，但用量不能太大，否则影响涂料的干密度。石棉因其污染环境和危害人体建康，不推荐采用。 2.1.3 助剂a. 水泥促固剂 一般情况下，水泥固化速度较慢，为满足GB14907-94规定干燥时间要求，还需要加入适量的促固剂，对于促固剂要求在涂料粉料未加水混合前，不会适成粉料结团、水泥强度降低或失效。所以常选用不含水的粉状促固剂。 b. 增稠剂或悬浮剂 由于涂料中分别含有比重较大的微细粉料和比重轻的隔热材料，如不使用增稠剂或悬浮剂，则不易混匀，加水搅拌时易分层以及稠度不适合抹涂要求。 c. 增泡剂 其作用在于使涂层中形成大量均匀气孔，可降低涂层导热率和干密度。 2.2 生产配方 原 料 重 量 (kg) 特种水泥 300-500 其它无机粘结剂 150-200 有机粘结剂 20-40 膨胀珍珠岩 150-300 其它耐火隔热材料 250-300 助剂 5-20 2.3生产工艺 原料检验-粉、粒料过筛，纤维剪断-混合均匀-检验-包装 涂料性能 表三 涂料性能指标 项目 性能指标 耐火性能 涂层厚度25mm, 耐火极限180min 在容器中状态 加水搅拌后呈均匀稠厚流体， 无结块 表干时间.h 12 初期干燥抗裂性 无裂纹 粘结强度,MPa 0.5 抗压强度,Mpa 1.0 腐蚀性 PH值为11-13，不腐蚀钢铁 干密度,kg/m 500 热导率,W/(mk) 0.10 耐水性 24h不起层，不脱落 耐冻融循环性 15次，不起层，不脱落 耐盐水性(3%NaCl) 7d,不起层,不脱落 3.厚型钢结构防火涂料的施工 3.1施工方法 3.1.1施工机具： a. 喷涂设备:专用喷涂设备、空压机、料桶 b. 抹涂工具：砂浆搅拌机、泥工用抹灰板、刷子、料桶等。 3.1.2基层要求： 基层表面应去除油污、灰尘、锈蚀，该防火涂料涂层有一定防锈能力，但若用于潮湿环境或户外，钢结构表面应涂一至两道防锈漆。 施工步骤： 基层处理-涂防锈漆-界面处理-涂料加水拌合成料浆-涂防火涂料 为增强防火涂层与钢结构或防锈漆表面的附着力，在涂防火涂料前需进行界面处理，处理方法是刷一道专用界面剂或按界面剂：防火涂料：水=1：3：2配制料浆后喷涂（或抹涂）一道（涂层厚度2-4mm）。 3.2施工注意事项 3.2.1该涂料系粉状混合物,在低速搅拌机中加适量水拌合成料浆,其稠度一般在8mm,拌匀后即可施工。 3.2.2 施工时每道涂层厚度为5-10mm,施工间隔为24小时(气温25时)，环境温湿度不同时,施工间隔应作适当调整。 3.3.3涂料施工期间及施工后24小时内,环境温度不得低于4,以防止遭受冻害。在极度干燥和炎热条件下，宜创造必要养护条件，防止涂层