鋼結(jié)構(gòu)新型納米防火涂料的研究現(xiàn)狀

最近很落寞。

建筑鋼結(jié)構(gòu)由于其強(qiáng)度高、塑性好、質(zhì)量輕、施工工期短、制作簡(jiǎn)便、建筑形式靈活多樣等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、高聳結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)、多層和高層結(jié)構(gòu)、承受振動(dòng)荷載影響及地震作用的結(jié)構(gòu)。

    隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,近些年來(lái),輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展已被主要應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)、辦公室、工業(yè)廠房、體育設(shè)施等方面,并逐漸向住宅樓和別墅發(fā)展。2008年,北京奧運(yùn)會(huì)的主場(chǎng)館——“鳥(niǎo)巢”的正式啟動(dòng),標(biāo)志著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。但是,由于鋼結(jié)構(gòu)耐火性和耐腐蝕性較差,使得鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在一定程度受到限制。

    一般情況下,火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度可高達(dá)800℃～1000℃,雖然鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身為不可燃燒材料,但是,在高溫作用下,鋼構(gòu)件的力學(xué)性能會(huì)隨著溫度的升高而急速下降,特別是裸露的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于其部分力學(xué)性能的顯著下降,會(huì)很快發(fā)生塑性變形導(dǎo)致其構(gòu)件局部破壞,一般鋼結(jié)構(gòu)建筑在15min左右就會(huì)喪失承重能力而發(fā)生坍塌,造成重大破壞。實(shí)踐研究表明,裸露的鋼梁、鋼柱、鋼樓板和屋頂承重構(gòu)件的耐火極限僅為0.25h,根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006)和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-95)中規(guī)定耐火極限為1h～3h的要求相差很遠(yuǎn)。因此,必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,尤其是裸露 在外的鋼構(gòu)件,施加有效的防火保護(hù),可以為消防救火贏得寶貴的時(shí)間,同時(shí)能夠避免建筑物迅速坍塌,以及保證人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

    1鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

    1.1傳統(tǒng)防火涂料的研究現(xiàn)狀

    目前,解決鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法,主要有截流法和疏導(dǎo)法兩種[1] 。截流法又分為噴涂法、屏蔽法、包封法、水噴淋法,而噴涂防火材料的方法施工方便、耐火效果良好,是目前鋼結(jié)構(gòu)防火應(yīng)用最為廣泛的方法之一。將鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂于建筑物及構(gòu)筑物的鋼結(jié)構(gòu)表面,能形成耐火隔熱保護(hù)層從而提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限。

    根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》(GB14907—1994)和《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(CECS24—1990)的規(guī)定。鋼結(jié)構(gòu)按其涂層厚度及性能的特點(diǎn),可分為膨脹性防火涂料和非膨脹性防火涂料。膨脹型防火涂料具有質(zhì)量輕、涂層薄、抗震性好的特點(diǎn),同時(shí)具有較好的裝飾性,遇火災(zāi)高溫時(shí)便能迅速膨脹增厚。但是,在施工過(guò)程中氣味較大且涂層易老化,一般在壽命5年～10年,有的甚至2年～3年,就喪失了膨脹性能,若處于吸濕受潮狀態(tài)則會(huì)很快失去膨脹性,失去了對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)性能[2] 。非膨脹型防火涂料又稱(chēng)厚涂型防火涂料,主要成分為無(wú)機(jī)絕熱材料,其特點(diǎn)是遇火不膨脹,厚涂型防火涂料一般不燃、無(wú)毒,具有耐老化、耐久性等特點(diǎn),適用于永久性建筑。但是,對(duì)其厚度有一定要求,厚涂型防火涂料的涂層厚度一般為8mm～50mm,其涂層厚度較厚,影響其外觀裝飾性,因此多用于室內(nèi)防火要求2h以上的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中。

    1.2新型防火涂料的研究現(xiàn)狀

    隨著對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料研究的不斷深入,涌現(xiàn)出大量的新型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,BWG-90超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,其耐火極限可達(dá)180min,隨后生產(chǎn)研制的NCB60—120超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,厚度為2mm,耐火極限可達(dá)120min。近些年來(lái),人們不斷加大對(duì)水性防火材料的研究開(kāi)發(fā)力度,包括膨脹型水性防火涂料、無(wú)機(jī)水性防火涂料、膨脹型水溶性防火涂料、玻璃纖維水性防火涂料、硅溶膠改性水性防火涂料相繼問(wèn)世,大連理工大學(xué)成功研制出的膨脹型水性環(huán)保涂料,耐熱時(shí)間長(zhǎng)且隔熱性能好。其中玻璃纖維水性防火涂料采用在玻璃纖維拉絲工藝中使用具有防火性能的樹(shù)脂作為浸潤(rùn)劑的成膜物質(zhì)制作而成,這種工藝方法制備出的防火涂料在實(shí)際制作過(guò)程中難度較大、費(fèi)用高[3] 。硅溶膠改性水性防火涂料以水為分散劑,采用乳液聚合的方法,合成乳液型丙烯酸酯樹(shù)脂,再用硅溶膠對(duì)其加以改性,調(diào)整乳液與阻燃劑的不同配比,獲得防火涂料。結(jié)果表明,與為加入硅溶膠的涂料相比,加入硅溶膠后,涂層的鉛筆硬度提高,并且涂層表面的微量針孔明顯減少,其耐火時(shí)間至少延長(zhǎng)5min[4] 。