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厚型钢结构防火涂料的研制和应用

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厚型钢结构防火涂料的研制和应用

关键词:厚型、钢结构防火涂料
1 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(B类,包括超薄型)和厚型(H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。
2 厚型钢结构防火涂料的研制
2.1  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/m²

<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15~20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/m³

热导率

0.047-0.07W/(m·K)

吸声系数

0.53-0.63(512周/S)

隔音性能

当容重小于200 kg/m³时,N=13.5lgP+13;
         当容重大于200 kg/m³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/m³,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/m³,导热系数约为0.17W/(m·k),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/m³

            ≤500

热导率,W/(m·k)

≤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,防止涂层失水过快。
3.3.4 涂层固化后,其表面可采用各种建筑涂料进行装饰。
4.结语
    研制的钢结构防火隔热涂料,涂层厚度≤25mm,耐火极限≥3h,涂层耐强烈火焰冲击,耐火性能稳定可靠,施工方便快捷,特别适用于具有烃类化学品(如油类、溶剂等)火灾危险的钢结构、户外钢结构及要求耐火时间1.5小时以上的钢结构的长效防火保护。  

 


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