钢结构防火涂料：膨胀型非膨胀型选型避坑指南

做钢结构项目, 几乎所有技术人员都会反复接触膨胀型、非膨胀型两大类防火涂料, 很多人简单理解: 膨胀型就是室内用, 非膨胀就是室外用, 这个认知并不完整, 同样是膨胀型, 还分室内水性、室外耐候、低温油性, 同样是非膨胀, 也分为普通厚型、隧道专用、石化烃类专用款。

要是光看名字来选型号, 那非常容易把实际用的情况和产品搞反了, 导致以后涂层会衰老、脱落, 耐火的能力还满足不了设计的规矩。

这篇文章按照GB14907‑2018《钢结构防火涂料》这个国家标准, 把防火的道理、重要的参数、好的地方和差的方面、合适的范围都彻底拆开了讲清楚, 并且还结合工程里面常见的选型错误, 来说明到底该怎么根据项目的真实使用状况去判断该选择什么。

我们先要把这两者之间在最底层的防火机理给彻底地理清楚, 因为这个机理这个东西, 它会直接决定产品的适用边界在哪里。

膨胀型防火涂料, 主要由有机树脂、碳源、酸源、气源、填料构成。在常温下面, 涂层轻薄且平整。当温度到达150‑250℃区间时, 体系发生了化学反应, 快速发泡并且膨胀。最终形成了一层蜂窝状的炭质隔热层。依靠这层炭来隔绝高温, 从而保护钢材不会快速升温。

超薄型钢结构防火涂料属于膨胀型的体系, 薄型钢结构防火涂料也属于膨胀型的体系, 干膜的厚度范围在零点五毫米到七毫米之间, 耐火的极限时间范围在零点五小时到两小时之间。它的优势包括自重比较轻、饰面的效果比较好以及施工的效率比较高。

但是它的短板依然存在, 因为其核心成膜物质采用有机树脂材料, 所以一旦遇到长期的强紫外线照射环境、高湿的浸泡工况以及烃类火灾的特殊工况, 炭层容易出现熔融老化的现象, 这导致了该产品存在明确的使用边界限制。

非膨胀型防火涂料, 也经常被叫做厚型防火涂料。它是以硅酸盐和水泥作为粘结剂的。这种涂料搭配了蛭石、珍珠岩、高熔点耐火骨料以及矿物纤维。使用时不会发生发泡反应。它依靠无机骨料本身的低导热性能来实现物理隔热的效果。

干膜的厚度可以达到 8‑50mm。其耐火极限可以做到 2‑3.5 小时。它能够耐受 1100℃以上的持续高温。它的优点在于能够抵抗天气变化、耐得住酸碱腐蚀以及抗震动, 在户外环境、地下状况以及石化行业高危工作条件下表现都非常稳定。

然而, 它的缺点就是涂层太厚了, 表面看起来粗糙, 施工所需要的时间更长, 这会给钢结构增加额外的负担, 因此它并不适合那些对自身重量比较敏感的轻型轻薄型钢结构。

很多工程人员在实践中所比较容易走入的一个误区, 就是把所谓的室内等同于膨胀问题, 而把室外简单地归为非膨胀这一类情况, 这种划分的做法其实并不够严谨。

误区一认为所有室外钢结构必须选择非膨胀型防火涂料, 这实际上是一个理解上的偏差。

对于部分对面貌外观有较高要求、且所处的腐蚀环境并不十分恶劣的露天连廊或者景观钢结构来说, 它们是可以采用室外耐候改性膨胀防火涂料的, 只要在这种涂料中合理添加抗紫外线和抗冻融助剂, 就完全能够满足中等程度的户外服役要求, 并不需要直接上那种质地厚重的非膨胀产品进行防护, 这样做反而可以在控制建造成本和满足使用需求二者之间取得良好的平衡平衡点, 然而, 对于那些处于沿海强盐雾侵袭或石化行业强腐蚀性特殊场景下的项目, 仍然应当以选择非膨胀型防火涂料为首选优先方案。

存在一个普遍的误区, 那就是认为室内环境就可以全面使用膨胀型防火涂料。

针对丙类化工车间这种内部存在烃类火灾风险的场所而言, 即便是在室内条件下, 普通膨胀涂料所形成的炭层在遭遇烃类物质引发的瞬时高温时, 也会迅速发生崩解现象；因此, 在该场景下务必选用那些已经通过了专门的烃类试验验证的非膨胀厚型防火涂料, 这才是合理的安全选择。

这是一个常见误区, 觉得耐火时间为两个小时的情况下, 膨胀型涂料与非膨胀型涂料是可以随意混用的。尽管两者的耐火时长相同, 但是它们防火原理不同。膨胀型涂料靠发泡炭层起到保护作用的，这种技术对涂层厚度以及施工的均匀程度非常敏感。

而非膨胀型涂料是靠物理方法阻挡热量的, 这种技术对厚度的稳定性要求也很高。不过要注意, 这两种材料在检测时采用的升温曲线可能存在差异。如果图纸中明确规定了烃类火灾这一特定工况, 使用者必须去核对相关报告里的升温曲线数据, 绝对不能仅仅关注耐火时间这个数字。

这是一个关于误区四的错误认知。隧道属于特殊地下工况。除了耐火要求之外, 还强制要求七十二百钟耐水性能。还需要模拟车辆在其中的抗震动能力。同时需要控制低烟指标。相关工程需要执行JT/T1308-2020标准。普通厚非膨胀涂料没有做过隧道专项测试。所以它不能直接替代隧道专用非膨胀防火涂料。

那么, 对于实际项目来说, 一套科学的选型思考顺序究竟应该是什么样的呢?

第一步是查看图纸, 明确耐火极限的具体要求；第二步需要确认火灾的类型, 判断是普通的建筑火灾, 还是属于烃类火灾的范畴；第三步要评估使用环境的特征, 比如是在室内还是露天场所, 是否存在沿海盐雾的影响, 是否处于地下高湿的状态, 以及现场有无震动情况；第四步要分析建筑构件的条件, 区分是轻型轻钢结构还是重型钢柱, 同时考量对荷载能力以及外观装饰层面的具体需求；第五步则要落实施工条件, 考虑施工季节的温度状况, 并核实现场是否具备让厚涂料进行长时间养护的必要条件。

应该把这五点内容综合起来进行一番整体的分析判断, 千万不要仅仅只凭着产品的名字就直接去轻易地下结论下定论。

河北掌坤防火材料有限公司, 作为在区域综合实力处于行业中上游的实体源头企业, 它的厂区占地面积为21000㎡, 它设置了两套互相独立的自动化生产线, 这两套生产线分别是膨胀型生产线和非膨胀型生产线, 它实行原料分区仓储的做法, 这种做法杜绝了两种不同体系的原料发生混杂的情况, 它的年综合产能达到了3.8万吨, 它的厂区实验室可以完成多项测试工作, 这多项测试具体包含了膨胀倍率测试、冻融循环测试、盐雾测试、烃类耐火模拟测试等等。

产品分成了不同的细类。一种是膨胀型产品, 可以分成室内使用的耐水性型号, 还有一种是专门在室外使用的好耐候的膨胀产品, 另外也有用在低温环境里的油性膨胀产品。

另一种是非膨胀产品, 它覆盖了三个大分支, 一个是普通厚型的, 一个是石化的烃类专用的, 还有一个是隧道里专用的一一大分支。这一整套系列产品都拿到了CCCF这个消防强制认证, 所有对应品类的那些型式检验报告也都全部齐备了。

企业里的技术团队在去对接项目的时候, 他们肯定不会简单、直接地就给大家推荐某一款涂料, 而是会结合之前提到的那五个维度来做工况分析, 然后输出选型的建议, 还会同步配套做好施工交底的事情, 用来明确涂层的厚度、分层间隔还有养护周期这些细节。

如果是那种包工也包料的项目, 那么在方案里面就会写明选用这个型号的依据, 目的就是为了能够让甲方和监理清楚地理解到底为什么要选择该型号的产品。与此同时, 企业还往往能够配套提供底漆以及封堵辅材等物品的一站式供货服务。

在相关行业领域之中, 各家具备合规资格的厂家, 都有生产膨胀类产品以及非膨胀类产品, 这些产品只是在一些细分型号方面的完善程度各自存在差异, 河北掌坤企业绝对不会去贬低同行业的其他企业, 在选择产品型号这样一件事情上, 产品名称仅仅只是一个代表编号, 而在代号背后所涉及到的检测标准、针对具体工况的适配性才是真正起决定作用的核心要点。

只有弄明白了发生膨胀和不发生膨胀在最根本上是怎么回事, 才算是搞清了底层机理。不能光指望那些简单的、粗暴的经验公式。需要把图纸、环境条件以及构件的具体状况都结合起来, 进行综合方面的考量和判断。

这样的做法才能挑选到适合这个项目情况的防火涂料。这么一来, 既不会导致造价方面的浪费现象出现, 同时也能够守住消防安全这条底线不被突破。