钢结构防火涂料的设计与施工工艺要点

新开发银行贷款呼和浩特新机场航站区第一标段施工总承包技术标汇报钢

结

构

防

火

涂

料

的

设

计

与

施

工

工

艺

要

点目录CONTENTS钢结构防火理论第一部分钢结构防火设计概述第二部分防火涂料分类、性能、选用第三部分防火涂料施工工艺要点第四部分防火涂料工程验收第五部分01钢结构防火理论钢结构防火理论钢材特性优点：自重轻、强度高、抗震性能好、施工快、循环利用、工业化生产不足：易软化、耐火差防火保护易锈蚀、耐腐差防腐保护钢结构防火理论1.2

钢结构建筑火灾2001年9月11日美国

纽约

世界贸易中心建于1972年

110层

415米2009年2月9日北京

央视新台址北配楼主楼

：234米

52层 北楼：

159米

30层烟花

燃烧6个小时金属幕墙和网架焚毁钢结构防火理论1.2

钢结构建筑火灾当钢材表面温度达到400℃以上，其强度和弹性将显著下降，而当温度达到600℃时，钢结构用钢的强度几乎为零，裸钢的耐火极限通常只有15～30分钟。火灾下无防火保护钢结构建筑倒塌统计1960.02.18重庆天原化工厂起火20分钟倒塌1973.05.03天津市体育馆起火19分钟倒塌1986.01.23唐山市棉纺织厂起火20分钟倒塌1987.04.21四川江油电厂俱乐部起火20分钟倒塌钢结构防火理论1.3

火灾下钢结构破坏机理建筑用Q235钢材，在ISO834标准火灾试验下的温度与时间关系。燃烧时间-钢材温度钢结构防火理论1.3

火灾下钢结构破坏机理屈服强度、弹性模量均随着温度的升高而降低到600℃时，屈服强度只有常温的

20.4%，弹性模量只有常温的17.2%，但此时结构已破坏；极限强度先随温度的升高而升高，200℃时达到最大值,是常温下极限强度的123%，200

℃后，随着温度升高而降低，600

℃时是常温下极限强度的

23.4%。注：参考文献

欧蔓丽，曹伟军

建筑用Q235钢在高温(火灾)条件下的力学性能研究

2006钢材强度、刚度快速衰减导致结构承载力的丧失钢结构防火理论1.4

钢结构建筑防火保护目标一4钢结构防火理论1.5 钢结构建筑防火设计目标在耐火极限时间内时间法结构抗火能力 ≥

结构抗火需求结构耐火时间

≥

结构耐火极限承载力法结构高温下承载力

≥

结构火灾下荷载效应T/CECS

24-2020钢结构防火涂料应用技术规程GB

51249-2017建筑钢结构防火技术规范钢结构防火理论1.6

防火保护措施防火涂料防火板钢结构防火理论1.6

防火保护措施复合防护保护外包混凝土、水泥砂浆、砌筑砌体柔性毡状隔热材料02钢结构防火设计概述钢结构防火设计概述防火涂装设计

、选型及加网一般规定钢结构构件的耐火极限要求，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》

GB50016

、《建筑钢结构防火技术规范》

GB

51249

的有关规定。钢结构防火保护设计应根据建筑物或构筑物的用途、场所、火灾类型，选用相应类别的钢结构防火涂料。钢结构构件的耐火极限可通过耐火验算或耐火试验确定，当耐火验算得出的防火涂层厚度数据与耐火试验数据不一致时，应以两者中数据最大值为准。3.1.

4

钢板剪力墙、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。2.1 钢结构防火设计标准T/CECS

24-2020钢结构防火涂料应用技术规程钢结构防火设计概述第3.1.4条

钢结构的防火设计文件应注明建筑的防火等级、构件的耐火极限、构件的防火保护措施、防火材料的性能要求及设计指标。（设计深度）防火措施：指防火涂料类型，厚型或薄型、超薄型，即非膨胀型或

膨胀型；非膨胀型选用石膏基或水泥基，膨胀型选用水性或溶剂型。性能要求：指防火涂料的理化性能指标要求，即干密度、粘结强度、抗压强度等。设计指标：指防火涂料的涂层计算厚度和涂料隔热参数设计值，即

等效热传导系数设计值（非膨胀型）和等效热阻设计值（膨胀型）。第3.2.1条

钢结构应按结构耐火承载力极限状态进行耐火验算与防火设计。第3.1.2条 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。（强制条文）2.1

钢结构防火设计标准GB

51249-2017建筑钢结构防火技术规范钢结构防火设计概述2.1 钢结构防火设计标准GB

50016-2014建筑设计防火规范(2018年版)构件名称建筑防火等级一级二级三级四级墙防火墙3.00h3.00h3.00h3.00h承重墙3.00h2.50h2.50h0.50h柱、柱间支撑3.00h2.50h2.50h0.50h梁、桁架2.00h1.50h1.00h0.50h楼板1.50h1.00h0.75h0.50h屋顶承重构件、屋面支撑、系杆1.50h1.00h0.50h／疏散楼梯1.50h1.00h1.00h／第5.1.4条

建筑高度大于100米的民用建筑，楼板耐火极限不应低于2.0小时钢结构防火设计概述2.2 钢结构抗火设计钢结构抗火设计的实质是：选定保护材料及所需厚度，从而使结构在火灾中的温升不超过其临界温度而确保耐火稳定性，满足承载能力的规定。构件抗火承载力极限状态�

轴心受力构件截面屈服�

产生足够的塑性铰而成为机构�

构件丧失整体稳定�

达到不适于承载的变形结构抗火承载力极限状态�

产生足够的塑性铰而成为机构�

结构丧失整体稳定结构抗火能力：通过计算确定�

结构在火灾下的温度分析�

结构在外荷载下的分析�

确定高温下结构内力�

计算高温下构件承载力�

构件承载力≥构件内力

（结构安全）钢结构防火设计概述2.2

钢结构抗火设计验算方法�

时间法：

td

≥

tm�

承载力：

Rd

≥

Sm�

温度法：

Td ≥

Tm（耐火极限法）（承

载

力

法）（临界温度法）一般建筑可仅对构件进行抗火验算大跨度、超高层以及特别重要的建筑宜进行结构整体抗火验算，并考虑可能的最不利火灾场景验算软件：YJK(北京盈建科)采用承载力法、3D3S(同济大学)同时采用承载力法和临界温度法钢结构防火设计概述2.2

钢结构抗火设计耐火极限法td

≥

tm：基于耐火试验的防火设计方法，依据《建筑构件耐火试验方法》GB/T

9978构件标准耐火试验炉：柱炉，梁板炉，墙炉钢结构防火设计概述满足是假定防火层厚度确定火灾场景重新确定防火层厚度否结束空气升温计算构件升温计算结构受力分析荷载效应组合构件抗火承载力验算2.2 钢结构抗火设计承载力法Rd ≥

Sm：开始钢结构防火设计概述确定火灾场景结束按此临界温度重新计算结构内力荷载效应组合无温度内力结构受力分析荷载效应组合计算临界温度空气升温计算比较差别大差别小计算防火层厚度不考虑温度效应时可简化2.2 钢结构抗火设计临界温度法Td ≥

Tm：开始03防火涂料分类、性能、选用防火涂料分类、性能、选用3.1

防火涂料分类防火涂料膨胀型有机产品、稳定性差非膨胀型无机产品、稳定性好

薄

型

涂层厚7mm以下标准梁耐火时间可达1.5h，膜厚3.2mm超薄型

涂层厚3mm以下标准梁耐火时间可达2.0h，膜厚2.1mm石膏基

石膏、矿物为骨料密度低、用料少，喷涂，一次成型，不开裂脱落，耐火性好，可达4h水泥基

蛭石、珍珠岩骨料密度大、用料多，抹涂，三遍成型，需刷胶挂网，易开裂脱落，可达3h膨胀率：20～100倍涂层厚度：15～45mm钢结构防火涂料按基料的不同可分为有机类和无机类两大类；按使用场地不同可分为室外型和室内型两大类；根据其涂层的厚度和性能特点GB14907-2018规定：干膜厚度D≤3mm超薄型，7mm>D>3mm薄型，45mm>D>7mm厚型。防火涂料分类、性能、选用3.1

防火涂料分类防火涂料按使用场所室内型用于室内和室外有外包覆构件室外型用于室外的涂料完全裸露构件按分散介质水基性以水作为分散介质溶剂性以有机溶剂作为分散介质按防火机理膨胀型高温时发泡膨胀非膨胀型高温时不发泡膨胀防火涂料分类、性能、选用3.1

防火涂料分类室内非膨胀型（厚型）防火涂料防火涂料分类、性能、选用3.1

防火涂料分类室内膨胀型（薄型）防火涂料防火涂料分类、性能、选用3.1

防火涂料分类室外膨胀型（薄型）防火涂料防火涂料分类、性能、选用3.1

防火涂料分类非膨胀型防火涂料，亦称厚型喷涂施工抹涂施工石膏基、水泥基代表火力克、梵迦德、宸泰，代表卡宝拉因、圣工聚合物、蛭石、膨胀珍珠岩等耐火时间可达4.0小时耐久性好，无机粉料拌合物，30～60年加铁丝网防火涂料分类、性能、选用3.1

防火涂料分类膨胀后膨胀前膨胀型防火涂料，亦称薄型、超薄型溶剂型、水基性发泡剂、阻燃剂、成碳剂等耐火时间最高2小时，极个别达到2.53小时产品源自军工，用于海上石油钻井平台等，环氧类，性能好、价格高耐久性差，有机化学油漆，6～12年防火涂料分类、性能、选用与钢材不分层不脱落的强粘接能力，即粘结系数与钢材变形协调一致的大变形能力，即形变系数粘结强度试验干密度试验3.2 防火涂料性能耐火性能和工作性能防火涂料作为区别于常温下建筑材料的防火保护材料，不但要具备优良高效的阻燃隔热的耐火性能，更要具备L/20大变形时，完好附着在钢材表面的工作性能

。防火涂料分类、性能、选用3.2 防火涂料性能耐久性能和施工性能防火涂料应具有很好稳定性和长效性，在一定的时间内材料不能变化、性能不能衰减，统称为耐久性能，也应具备性能容易实现、质量容易保证的良好的施工性能

。防火涂料分类、性能、选用3.2 防火涂料性能防火涂料耐火性能：根据

《钢结构防火涂料》GB

14907-2018

第4.2.2条

耐火性能分级如下。耐火极限

Fr

（h）耐火性能分级普通防火涂料特种防火涂料0.5

≤

Fr

<

1.0Fp0.50Ft0.501.0

≤

Fr

<

1.5Fp1.00Ft1.001.5

≤

Fr

<

2.0Fp1.50Ft1.502.0

≤

Fr

<

2.5Fp2.00Ft2.002.5

≤

Fr

<3.0Fp2.50Ft2.50Fr

≥

3.0Fp3.00Ft3.00耐火性能等级越高，反映该产品的耐火能力越好防火涂料分类、性能、选用3.2 防火涂料性能防火涂料工作性能：粘结度δ，反映涂料粘结能力的指标。是涂料的粘结强度当量和干密度当量之比，δ=12500*粘结强度/干密度。是反应材料粘接性能的重要指标。“粘结度”大表明防火涂料粘结性好，不易脱落。形变度γ，反映涂料变形能力的指标。是材料抗压强度当量与干密度当量之积的倒数，γ=抗压强度*干密度/15。是反映材料抗变形能力或协同变形能力的指标。“形变度”大表明防火涂料变形力好，不易开裂。防火涂料分类、性能、选用3.3 防火涂料选用《钢结构防火涂料应用技术规程》

T/CECS

24-2020

规定：3.2.

2

设计耐火极限大于

1.50h

的构件，宜选用非膨胀型钢结构防火涂料或环氧类膨胀型钢结构防火涂料。3.2.

3

设计耐火极限大于

1.50h的全钢结构建筑

，宜选用非膨胀型钢结构防火涂料或环氧类膨胀型钢结构防火涂料

。3.2.

4

除钢管混凝土柱外，设计耐火极限大于

2.00h

的构件，

应选用非膨胀型钢结构防火涂料或环氧类膨胀型钢结构防火涂料。3.2.

5

设计耐火极限大于

2.00h

的钢管混凝土柱，

既可选用膨胀型钢结构防火涂料

，也可选用非膨胀型钢结构防火涂料

。3.2.

6

室内隐蔽钢结构，宜选用非膨胀型防火涂料或环氧类钢结构防火涂料。3.2.

7

室外或露天工程的钢结构应选用室外钢结构防火涂料。防火涂料分类、性能、选用3.3 防火涂料选用防火涂层最小厚度根据《钢结构防火涂料》

GB

14907-2018

规定：第5.1.5条：膨胀型的防火涂料涂层的最小厚度不应小于1.5mm非膨胀型防火涂料涂层的最小厚度不应小于15mm第5.2.1、5.2.2条：室内、室外型防火涂料理化性能应满足如下要求序号理化性能项目室内型技术指标膨胀型非膨胀型1粘结强度

MPa>=0.15>=0.042抗压强度

MPa—>=0.33干密度

Kg/m3—<=500序号理化性能项目室外型技术指标膨胀型非膨胀型1粘结强度

MPa>=0.15>=0.042抗压强度

MPa—>=0.53干密度

Kg/m3—<=65004防火涂料施工工艺要点防火涂料施工工艺要点4.1 薄型防火涂料施工一、运输油漆装卸过程中应该远离火源、热源等高温点，油漆桶不能倒置，桶口要朝上放置；装车多层堆叠时，层间要使用垫子相隔，漆桶运输车要符合防爆标准，行驶过程中不要急停急刹，以防油漆相撞破裂。二、材料验收防火涂料生产厂家提供的产品应有品种名称、技术性能、颜色、制造批号、贮存期限和使用说明文件，提供合格质量证文件，不符合产品质量要求，与防火设计选用的涂料不一致时，不得验收存放，防止以假乱真和以次充好等不法行为。防火涂料施工工艺要点4.1 薄型防火涂料施工三、送检取样防火涂料正式施工前，应对性能和耐火性能依据《钢结构防火涂料》（GB14907）进行复验。需根据规范要求复检防火涂料的粘结强度、防火涂料与钢结构中间漆相容性。四、施工准备施工前应对构件表面进行处理，并根据防火涂料产品说明书确定施工方法和施工工艺参数。为防止防火涂料施工时污染楼面，需对楼面进行遮盖防护。（如有）防火涂料施工工艺要点4.1 薄型防火涂料施工五、基层清理防火涂料刷涂前应检查钢结构表面是否干净，钢结构表面防腐涂层是否完整。当钢结构表面上附有浮锈、油、灰尘等时，要清除处理。焊点部位及防锈底漆涂层有漏刷或损坏的部位，应补涂防锈底漆。六、涂料搅拌现场涂料施工前需用搅拌枪充分搅拌均匀，太稠可略加

200#溶剂汽油稀释到便于施工。防火涂料施工工艺要点4.1 薄型防火涂料施工七、涂装施工刷涂操作时，先用刷子蘸少许涂料，然后按照从上向下，从左向右，从里向外的顺序刷涂。最后还需要轻轻修饰边缘和棱角，使涂料在被涂装面上形成薄而均匀的涂抹。操作的要点是刷子蘸涂料要少，要勤蘸，刷涂时保持涂膜不流挂、无皱纹、涂装面无漏刷等。一般情况下，该种方法不会出现过多的损耗。采用重力式喷枪进行喷涂，压力约为

0.4～0.6Mpa，底层一般喷

2～3遍，第一遍涂覆厚度≤0.25mm，后面每次涂覆厚度≤0.4mm。面层一般涂饰

1～2

次，并应全部覆盖底层。防火涂料施工工艺要点4.2 厚型防火涂料施工一、运输、材料验收、送检取样、施工准备工序同

4.1

薄型防火涂料施工。二、配料配料时严格按配合比或加稀释剂，并使稠度适宜。边配边用，搅拌出来的防火涂料在1小时内全部用完。防火涂料施工工艺要点4.2 厚型防火涂料施工三、涂装施工第一层防火涂料的施工需加入

3%的防火涂料配套胶和适量的水充分搅拌均匀。进行施工时，宜采用喷涂方式施工，涂层厚度一般在

5mm

以下；待第一层防火涂料有

7~8

成干时进行喷涂；如底层较为干燥时，可先润湿后进行第二层的施工。从第二层开始，每层的施工厚度可在

8~10mm，直至达到防火设计厚度，施工可采用喷涂或抹涂；层间施工时,防火涂料表面不宜涂抹光滑。抹涂最后一层防火涂料时挂钢丝网（或纤维网），要求无明显凹凸。分层间隔时间宜为12小时(气温20℃时)根据环境温湿度不同其间隔时间作相应的调整防火涂料施工工艺要点电动空气压缩机电动搅拌机作业平台4.3 施工条件一、施工机具准备高压无气喷涂机二、施工作业环境当产品说明书或施工作业指导书未做要求时，溶剂性防火涂料施工环境温度宜为5℃~38℃，相对湿度不应大于85%；风速大于5m/s时不宜作业，雨天或构件表面结露时不应作业。水基性防火涂料施工和养护期间，环境温度应为5℃~38℃。防火涂料施工工艺要点4.4 质量控制一、薄型(超薄型)防火涂料质量控制要点：①涂层表面平整，无色差，无漏涂；②不同种类油漆之间均进行涂料兼容性测试。③表面裂纹宽度不应大于0.5mm，且任意1m内不得多于1条;当涂层厚度小于或等于

3mm

时，涂层裂纹宽度不应大于0.1mm;④涂层不误涂、漏涂，涂层无脱层和空鼓。⑤涂层颜色均匀、轮廓清晰、接搓平整，无凹陷\粉化，粘结牢固，松散和浮浆，乳突已剔除。⑥涂层厚度符合设计要求。非环氧类膨胀型防火涂料涂层最薄处的厚度不得小于设计厚度的85%;平均厚度允许偏差应为设计厚度的±10%，且不应大于±0.2mm;环氧类膨胀型防火涂料涂层最薄处的厚度不得小于设计厚度的85%;平均厚度允许偏差应为设计厚度的±10%，且不应大于0.3mm。⑦每使用100t或不足100t薄涂型防火涂料抽检一次粘结强度、抗压强度。防火涂料施工工艺要点4.4 质量控制一、薄型(超薄型)防火涂料质量控制要点：①涂层表面平整，无色差，无漏涂；②不同种类油漆之间均进行涂料兼容性测试。③表面裂纹宽度不应大于0.5mm，且任意1m内不得多于1条;当涂层厚度小于或等于

3mm

时，涂层裂纹宽度不应大于0.1mm;防火涂料施工工艺要点4.4 质量控制二、厚型防火涂料质量控制要点：①

涂层最薄处的厚度不得小于设计厚度的85%;平均厚度允许偏差应为设计厚度的±10%，且不应大于±2mm;②

不同种类油漆之间均进行涂料兼容性测试；③

涂层确保完全闭合，不应出现露底、漏涂；④

涂层裂纹宽度不应大于0.5mm，在任意300mmx150mm范围内裂纹数不得多于3条；⑤

涂层与钢基材之间和各涂层之间，粘接牢固，无空鼓、脱层和松散等情况；⑥

涂层表面无乳突，有外观要求的部位，母线垂直度和失圆度允许偏差不可大于8mm;⑦

每使用500t或不足500t厚型防火涂料抽检一次粘结强度、抗压强度。防火涂料施工工艺要点4.5 安全防护措施一、安全防护措施有水平通道、高空操作平台、高空防坠器、高空操作平台、防高空坠落钢丝绳、对钩安全带、防坠绳、三防布、安全网、钢跳板、彩条布等。二、个人防护用品有防寒服、防毒面具、胶皮手套、安全鞋等。三、防火涂料施工采用可移动式操作平台，作业人员必须持证上岗，带好安全帽，系安全带。高空作业人员，必须穿戴好个人防护用品。安全带应挂在固定的位置上。四、活动脚手架的移动必须由专人负责，首先要保证地面平整，最好是水泥地面

。移动脚手架时候，要听从脚手架上面专人指挥，移动时候架上所有人员要蹲或坐在可靠位置，双手扶牢，加上所有物品应牢靠放置。防火涂料施工工艺要点4.6 优化措施参考二、采用喷涂方式施工，降低人工和材料消耗，提高了施工效率。防火涂料施工工艺要点4.6 优化措施参考一、厚型防火涂料常常出现空鼓、开裂、脱落等严重质量问题，且施工工序复杂、工期长、经济性较差。因此工程选材应尽量避免采用厚型防火涂料，除有特殊要求外如设计指定采用厚型

防火涂料可与建设单位沟通变更为具有同等耐火性能的薄型防火涂料等其他产品。未按工序要求分层进行（未挂设钢丝网）导致开裂脱落05防火涂料工程验收防火涂料工程验收5.1 质量主控项目①防火涂装工程应具备型式检验报告或型式试验报告。检查数量:全数检查。 检验方法:检查型式检验报告或型式试验