钢结构常见防护材料详解料

一、防火材料1.1

防火要求1.钢结构构件的设计耐火极限应根据建筑的耐火等级，按现行国家标准《健筑设计防火规范》GB50016的规定确定，柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同，楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同，屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件相同。2.钢结构构件的耐火极限经验算低于设计耐火极限时，应采取防火保护措施。3.钢结构节点的防火保护应与被连接构件中防火保护要求最高者相同。4.钢结构的防火设计文件应注明建筑的耐火等级、构件的设计耐火极限、构件的防火保护措施、防火材料的性能要求及设计指标。5.当施工所用防火保护材料的等效热传导系数与设计文件要求不一致时，应根据防火保护层的等效热阻相等的原则确定保护层的施用厚度，并应经设计单位认可。对于非膨胀型钢结构防火涂料、防火板，可按规范确定防火保护层的施用厚度；对于膨胀型防火涂料，可根据涂层的等效热阻直接确定其施用厚度。1.2

防火保护措施1.钢结构的防火保护可采用下列措施之一或其中几种的复(组)合：1）喷涂(抹涂)防火涂料；2）包覆防火板；3）包覆柔性毡状隔热材料；4）外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑砌体。1.3

防火涂料1.按火灾防护对象分为：a）普通钢结构防火涂料:用于普通工业与民用建(构)筑物钢结构表面的防火涂料；b）特种钢结构防火涂料用于特殊建(构)筑物(如石油化工设施变配电站等)钢结构表面的防火涂料。2.按使用场所分为：a)室内钢结构防火涂料:用于建筑物室内或隐蔽工程的钢结构表面的防火涂料；b)室外钢结构防火涂料:用于建筑物室外或露天工程的钢结构表面的防火涂料。

3.按分散介质分为：a)水基性钢结构防火涂料:以水作为分散介质的钢结构防火涂料；b)溶剂性钢结构防火涂料:以有机溶剂作为分散介质的钢结构防火涂料。4.按防火机理分为：a）膨胀型钢结构防火涂料:涂层在高温时膨胀发泡,形成耐火隔热保护层的钢结构防火涂料（膨胀型防火涂料国内称超薄型、薄型防火涂料）；b）非膨胀型钢结构防火涂料:涂层在高温时不膨胀发泡,其自身成为耐火隔热保护层的钢结构防火涂料（非膨胀型防火涂料国内称厚型防火涂料）。（新规范中已经取消根据厚度对防火涂料进行分类）。5.耐火性能分级：1）钢结构防火涂料的耐火极限分为:0.50h、1.0h、1.50h、2.0h、2.50h和3.00h。2）钢结构防火涂料耐火性能分级代号见《钢结构防火涂料》中表1。6.型号1）钢结构防火涂料的产品代号以字母GT表示；钢结构防火涂料的相关特征代号为：使用场所特征代号N和W分别代表室内和室外,分散介质特征代号S和R分别代表水基性和溶剂性，防火机理特征代号P和F分别代表膨胀型和非膨胀型；主参数代号以《钢结构防火涂料》中表1中的耐火性能分级代号表示。2）以GT-NRP-Fp1.50-A为例,表示室内用溶剂性膨胀型普通钢结构防火涂料,耐火性能为Fp1.50,自定义代号为A。7.技术要求：1）钢结构防火涂料应能采用规定的分散介质进行调和、稀释。2)钢结构防火涂料应能采用喷涂、抹涂、刷涂、涂、刮涂等方法中的一种或多种方法施工,并能在正常的自然环境条件下干燥固化,涂层实干后不应有刺激性气味。3)复层涂料应相互配套，底层涂料应能同防锈漆配合使用，或者底层涂料自身具有防锈性能。4）膨胀型钢结构防火涂料的涂层厚度不应小于1.5mm,非膨胀型钢结构防涂料的涂层厚度不应小于15mm。8.钢结构采用喷涂防火涂料保护时，应符合下列规定：1）室内隐蔽构件，宜选用非膨胀型防火涂料；2）设计耐火极限大于1.50h的构件，不宜选用膨胀型防火涂料；3）室外、半室外钢结构采用膨胀型防火涂料时，应选用符合环境对其性能要求的产品；4）非膨胀型防火涂料涂层的厚度不应小于10mm；5）防火涂料与防腐涂料应相容、匹配。1.4

防火板1.对结构能起防火保护作用的板材，除了应具有常温状态下的各种良好物理力学性能外，高温下在要求的时间内还应具有如下性能：1）在高温下应保持一定强度和尺寸稳定，不产生较大收缩变形；2）受火时不炸裂、不产生裂纹，否则将影响板材的整体强度和隔热性；3）应具有优异的隔热性，使被保护基材不致温升过快而受到损害。2.采用防火板将钢构件包覆封闭起来，可起到很好的防火保护效果，且防火板外观良好、可兼做装饰，施工为干作业，综合造价有一定的优势，尤其活用于钢柱的防火保护。3.防火板根据其密度可分为低密度、中密度和高密度防火板，根据其使用厚度可分为防火薄板、防火厚板两大类。4.防火薄板有纸面石膏板、纤维增强水泥板、玻镁平板等，其密度为800kg/m3~1800kg/m3，使用度大多为6mm~15mm。这类板材的使用温度不大于600℃，不适用于单独作为钢结构的防火保护，常用作轻钢龙骨隔墙的面板、吊顶板以及钢梁、钢柱经非膨胀型防火涂料涂覆后的装饰面板。5.防火厚板的特点是密度小、热传导系数小、耐高温（使用温度可达1000℃以上），其使用厚度可按设计和耐火极限确定，通在10mm~50mm之间，由于本身具有优良耐火隔热性，可直接用于钢结构防火，提高结构耐火时间。目前，比较成熟的防火厚板主要有硅酸钙防火板、膨胀蛭石防火板两种，这两种防火板的成分也基本上和非膨胀型防火涂料相近，防火厚板在美、英、日等国钢结构防火工程中已有大量应用。由于国内自主生产的防火厚板产品较少且造价较高，防火厚板目前在国内应用较少。6.用防火厚板作为钢结构防火材料有如下特点：1)重量轻：容重在400~500kg/m3左右，仅为一般建筑薄板的1/2~1/4；2)强度较高：抗折强度为0.8~2.5MPa；3)隔热性好：导热系数≤0.08W/(mK)，隔热性能要优于同等密度的隔热型厚型防火涂料；4)耐高温：使用温度1000℃以上，1000℃加热3小时，线收缩≤2%，用这种板保护钢梁钢柱，耐火极限可达3小时以上；5)尺寸稳定：在潮湿环境下可长期使用、不变形；6)耐久性好：理化性能稳定，不会老化，可长期使用；7)易加工：可任意锯、钉、刨、削；8)无毒无害：不含石棉，在高温或发生火灾时不产生有害气体；9)装饰性好：表面平整光滑，可直接在板材上进行涂装、裱糊等内装饰作业。7.用于钢结构防火保护的构造防火板的包敷构造必须根据构件形状，构件所处部位，在满足耐火性能的条件下，充分考虑牢固稳定，进行包敷构造设计。同时，固定和稳定防火板的龙骨及粘结剂应为不燃材料，龙骨材料应能便于和构件，防火板连接，粘接剂应能在高温下仍能保持一定的强度，保证结构的稳定和完整。1.5

柔性防火毡1.包覆柔性毡状隔热材料简称柔性防火毡。柔性毡状隔热材料主要有硅酸铝纤维毡、岩棉毡、玻璃棉毡等各种矿物棉毡。使用时可采用钢丝网将防火毡直接固定于钢材表面。这种方法隔热性好、施工简便、造价低，适用于室内不易受机械伤害和免受水湿的部位。硅酸铝纤维毡的热传导系数很小，化学稳定性及热稳定性好，又具有较好的柔韧性，在工程中应用较多。2.包覆构造的外层应设金属保护壳。3.包覆构造应满足在材料自重下，不应使毡状材料发生体积压缩不均的现象。金属保护壳应固定在支撑构件上，支撑构件应固定在钢构件上，支撑构件为不燃材料。4.柔性毡状材料防火保护层的厚度应符合设计要求。厚度允许偏差为±10%，且不应大于±3mm。柔性毡状材料防火保护层的厚度大于100mm时，应分层施工。1.6

外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑砌体1.钢结构采用外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑砌体保护时，应符合下列规定：1）当采用外包混凝土时，混凝士的强度等级不宜低于C20；2）当采用外包金属网抹砂浆时，砂浆的强度等级不宜低于M5；金属丝网的网格不宜大于20mm，丝径不宜小于0.6mm，砂浆最小厚度不宜小于25mm。3）当采用砌筑砌体时，砌块的强度等级不宜低于MU10。2.混凝土保护层、砂浆保护层和砌体保护层的厚度不应小于设计厚度。混凝土保护层、砌体保护层的允许偏差为-10%，且不应大于-5mm。砂浆保护层的允许偏差为-10%，且不应大于-2mm。3.混凝土保护层的表面应平整，无明显的孔洞、缺损、裂痕等缺陷；砂浆保护层表面的裂纹宽度不应大于1mm，且1m长度内不得多于3条；砌体保护层应同层错缝、上下层压缝，边缘整齐。1.7

复合防火保护1.常见的复合防火保护做法有：在钢构件表面涂非膨胀防火涂料或采用柔性防火毡包覆，再用纤维增强无机板材、石膏板等作饰面板。这种方法具有良好的隔热性、完整性和装饰性，适用于耐火性能要求高，并有较高装饰要求的钢柱、钢梁。二、防腐材料2.1

防腐蚀设计1.钢结构防腐蚀设计应综合考虑环境中介质的腐蚀性、环境条件、施工和维修条件等因素，因地制宜，从下列方案中综合选择防腐蚀方案或其组合；1）防腐蚀涂料；2）各种工艺形成的锌、铝等金属保护层；3）阴极保护措施；4）耐候钢。2.在钢结构设计文件中应注明防腐蚀方案，如采用涂(镀)层方案，须注明所要求的钢材除锈等级和所要用的涂料(或镀层)及涂(镀)层厚度，并注明使用单位在使用过中对钢结构防腐蚀进行定期检查和维修的要求，建议制订防腐蚀维护计划。2.2

防腐蚀涂料1.防腐蚀涂装同一配套中的底漆、中间漆和面漆应有良好的相容性，且宜选用同一厂家的产品。建筑钢结构常用防腐蚀保护层配套可按相关规范推荐内容选用。2.防腐底涂料的选择应符合下列规定：1）锌、铝和含锌、铝金属层的钢材，其底涂料应采用锌黄类，不得采用红丹类；2）在有机富锌或无机富锌底涂料上，宜选用环氧云铁或环氧铁红的涂料,不得采用醇酸涂料。3.钢材基层上防腐面涂料的选择应符合下列规定：1）用于酸性介质环境时，宜选用聚氨酷、环氧树脂、丙烯酸聚氨醋、氯化橡胶、聚氯乙烯萤丹、高氯化聚乙烯类涂料;用于弱酸性介质环境时,可选用醇酸涂料。2）用于碱性介质环境时，宜选用环氧树脂涂料，也可选用上条所列的其他涂料,但不得选用醇酸涂料。3）用于室外环境时,可选用氟碳聚硅氧烷脂肪族聚氨酯、丙烯酸聚氨酯、丙烯酸环氧、氯化橡胶、聚氯乙烯萤丹高氯化聚烯和醇酸等涂料，不应选用环氧、环氧沥青、聚氨酯沥青和芳香族聚氨酯等涂料及过氯乙烯涂料、氯乙烯醋酸乙烯共聚涂料、聚苯乙烯涂料与沥青涂料。4.钢结构防腐蚀保护层的最小厚度应满足规范要求，室外工程的涂层厚度宜增加20~40μm。涂层与钢铁基层的附着力不宜低于5MPa。2.3

热喷涂金属材料1.热喷涂金属材料宜选用铝、铝镁合金或锌铝合金。在腐蚀等级为Ⅳ、Ⅴ或Ⅵ级腐蚀环境类型中的钢结构防腐蚀宜采用金属热喷涂。2.金属热喷涂用的封闭剂应具有较低的黏度，并应与金属涂层具有良好的相容性。金属热喷涂用的涂装层涂料应与封闭层有相容性，并应有良好的耐蚀性。金属热喷涂用的封闭剂、封闭涂料和涂装层涂料可相关规范推荐内容进行选用。2.4

锌1.渗锌是工件表面渗入锌的化学热处理工艺。钢件表面渗锌，能显著提高抗大气腐蚀能力，在薄板、标准件上获得大量应用。渗锌的主要方法有粉末法与热浸法。2.渗锌主要用于提高钢铁材料在大气和天然水环境中的耐腐蚀性能，分为浸镀型和扩散型两种。热浸镀锌（也称热浸镀锌、液体渗锌等）所获得的表面组织由扩散层和锌镀层组成，属于浸镀型渗锌。扩散型渗锌层则完全由扩散层组成，采用粉末渗锌和真空渗锌工艺获得。3.热镀锌是先将钢铁制件进行酸洗，为了去除钢铁制件表面的氧化铁，酸洗后，通过氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混合水溶液槽中进行清洗，然后送入热浸镀槽中。4.粉末渗锌是将表面清理过的工件埋入装有渗锌剂的密封容器中，加热到锌的熔点以下，保温一定的时间，然后随炉冷却到室温。粉末渗剂通常有锌粉、惰性粉末（如氧化铝）、活性剂如氯化铵和氯化锌等组成。5.真空渗锌是利用锌的蒸气形成渗层的，它是以锌粉为原料在转动的密闭真空容器中，被加热的渗件在真空条件下与锌粉接触，通过相当复杂的物理化学反应过程，使锌浸入到钢铁制件表层，在钢铁制件形成均匀的锌铁合金层。三、隔热材料3.1

隔热材料主要有:不定型隔热喷涂料YPZ1、YPZ-2CN130G、CN-140G、MIX-687G、ACT-250、CN-130、高温无机纤维喷涂料HKG-2、铸钢板、耐火砖、烧结普通砖等。3.2长时间受高温气流(200℃~300℃作用时，结构的隔热材料宜选用YPZ-1、2等耐热喷涂料；气流温度不小于300℃时，第一道隔热材料应采用耐火砖，第二道(喷涂在钢材表面层)用CN-130G或MIX-6879耐热喷涂料。当气流含有腐蚀性介质时宜选用ACI250耐热喷涂料，当结构件受到1000℃左右高温辐射、火焰烘烤或液态金属喷溅等作用时，应根据结构型式和位置分别采用石棉耐火板、耐火材料浇铸板、铸钢板、喷涂隔热材料、外砌耐火砖或烧结普通砖等。3.3高温环境下的钢结构温度超过100℃时，应进行结构温度