钢结构新型纳米防火涂料的研究现状

最近很落寞。

建筑钢结构由于其强度高、塑性好、质量轻、施工工期短、制作简便、建筑形式灵活多样等特点,被广泛应用于工业厂房、高耸结构、大跨度结构、多层和高层结构、承受振动荷载影响及地震作用的结构。

    随着工业的不断发展,近些年来,轻型钢结构的发展已被主要应用于仓库、办公室、工业厂房、体育设施等方面,并逐渐向住宅楼和别墅发展。2008年,北京奥运会的主场馆——“鸟巢”的正式启动,标志着我国钢结构技术进入了一个崭新的发展阶段。但是,由于钢结构耐火性和耐腐蚀性较差,使得钢结构的应用在一定程度受到限制。

    一般情况下,火灾现场的温度可高达800℃～1000℃,虽然钢结构构件本身为不可燃烧材料,但是,在高温作用下,钢构件的力学性能会随着温度的升高而急速下降,特别是裸露的钢结构构件由于其部分力学性能的显著下降,会很快发生塑性变形导致其构件局部破坏,一般钢结构建筑在15min左右就会丧失承重能力而发生坍塌,造成重大破坏。实践研究表明,裸露的钢梁、钢柱、钢楼板和屋顶承重构件的耐火极限仅为0.25h,根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)和《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)中规定耐火极限为1h～3h的要求相差很远。因此,必须对钢结构构件,尤其是裸露 在外的钢构件,施加有效的防火保护,可以为消防救火赢得宝贵的时间,同时能够避免建筑物迅速坍塌,以及保证人民的生命和财产安全。

    1钢结构防火涂料的研究现状及存在问题

    1.1传统防火涂料的研究现状

    目前,解决钢结构防火保护方法,主要有截流法和疏导法两种[1] 。截流法又分为喷涂法、屏蔽法、包封法、水喷淋法,而喷涂防火材料的方法施工方便、耐火效果良好,是目前钢结构防火应用最为广泛的方法之一。将钢结构防火涂料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从而提高钢结构的耐火极限。

    根据现行国家标准《钢结构防火涂料通用技术条件》(GB14907—1994)和《钢结构防火涂料应用技术规程》(CECS24—1990)的规定。钢结构按其涂层厚度及性能的特点,可分为膨胀性防火涂料和非膨胀性防火涂料。膨胀型防火涂料具有质量轻、涂层薄、抗震性好的特点,同时具有较好的装饰性,遇火灾高温时便能迅速膨胀增厚。但是,在施工过程中气味较大且涂层易老化,一般在寿命5年～10年,有的甚至2年～3年,就丧失了膨胀性能,若处于吸湿受潮状态则会很快失去膨胀性,失去了对钢结构的防火保护性能[2] 。非膨胀型防火涂料又称厚涂型防火涂料,主要成分为无机绝热材料,其特点是遇火不膨胀,厚涂型防火涂料一般不燃、无毒,具有耐老化、耐久性等特点,适用于永久性建筑。但是,对其厚度有一定要求,厚涂型防火涂料的涂层厚度一般为8mm～50mm,其涂层厚度较厚,影响其外观装饰性,因此多用于室内防火要求2h以上的钢结构构件中。

    1.2新型防火涂料的研究现状

    随着对钢结构防火涂料研究的不断深入,涌现出大量的新型钢结构防火涂料,BWG-90超薄钢结构防火涂料,其耐火极限可达180min,随后生产研制的NCB60—120超薄型钢结构防火涂料,厚度为2mm,耐火极限可达120min。近些年来,人们不断加大对水性防火材料的研究开发力度,包括膨胀型水性防火涂料、无机水性防火涂料、膨胀型水溶性防火涂料、玻璃纤维水性防火涂料、硅溶胶改性水性防火涂料相继问世,大连理工大学成功研制出的膨胀型水性环保涂料,耐热时间长且隔热性能好。其中玻璃纤维水性防火涂料采用在玻璃纤维拉丝工艺中使用具有防火性能的树脂作为浸润剂的成膜物质制作而成,这种工艺方法制备出的防火涂料在实际制作过程中难度较大、费用高[3] 。硅溶胶改性水性防火涂料以水为分散剂,采用乳液聚合的方法,合成乳液型丙烯酸酯树脂,再用硅溶胶对其加以改性,调整乳液与阻燃剂的不同配比,获得防火涂料。结果表明,与为加入硅溶胶的涂料相比,加入硅溶胶后,涂层的铅笔硬度提高,并且涂层表面的微量针孔明显减少,其耐火时间至少延长5min[4] 。