关于钢结构防火涂料若干问题的探讨

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来源：  杭州市公安消防支队

当今社会快速发展，钢结构建筑越来越多，钢结构防火涂料也被广泛使用，同时也存在一些问题。笔者结合在杭州支队上城大队的工作实际，从钢结构防火涂料的使用与工程施工质量现场检测两个大的方面列举了存在的问题，阐述了解决的对策与措施，与大家一起探讨。

    关键词：钢结构防火涂料，施工质量，现场检测，探讨

    一、引言

    随着建筑事业的蓬勃发展，建筑结构形式日新月异，钢结构由于具有强度高、自重轻、抗震性好、施工快、建筑基础费用低、结构占用面积少和工业化程度高等特点得到了人们的广泛重视。钢结构虽然不燃，但是不耐火，极易导热，常温导热率高达58.2W/（mk）。在火灾中，当钢材自身温度达到540℃左右时，其屈服应力仅有常温屈服应力值的40%，造成承载能力急剧下降，钢结构不可避免地发生变形，导致建筑物一部分或全部垮塌毁坏。

    震惊世界的“911事件”后专家分析认为，其实飞机并没有将大楼撞倒，而是由于飞机在撞到大楼的同时破坏了大楼钢结构上的防火涂层，并爆炸起火，使得钢结构暴露在熊熊烈火中，一个多小时后，结构软化，强度丧失，轰然倒下。因此，为了确保建筑物在火灾中不被毁坏，必须对钢结构进行防火保护，从而提高其耐火极限。

    钢结构件的防火方法主要有：涂覆钢结构防火涂料、粘贴无机防火板、粘贴柔性卷材、喷射无机纤维、粘贴纤维板、结构内通水等。其中，涂刷防火涂料施工方便、重量轻、成本低、不受构件几何形状限制，应用范围最广，效率最高。但钢结构防火涂料在使用与工程施工质量现场检测过程中也存在一些问题。

    二、钢结构防火涂料使用中存在的问题：

    1、组成成分问题

    薄型和超薄型防火涂料的成膜物质为各种有机树脂或乳液，膨胀阻燃体系大多为P—N体系，即其膨胀阻燃体系包括三大部分:

    酸源：即各种磷酸盐类，目前用的最多的为多聚磷酸铵(简称APP)、磷酸三聚氰胺等。

    碳源：即各种含碳丰富的有机物，如多元醇、氯化(或溴化)石蜡、淀粉等，目前用得最多的是季戊四醇或又季戊四醇，辅以少量氯化石蜡；

    气源：是遇火后能放出不燃性气体，从而将碳源吹制成蜂窝状碳质层的物质，通常是各种胺类，如尿素、双氯胺、胍等，目前用量最多的是三聚氰胺，其成膜基料为各种有机树脂或乳液，如氯偏乳液等。

    从以上常见组份可以看出，防火涂料遇火产生膨胀从而对基材起到保护作用的同时，其阻燃成分有可能释放出诸如NH3、HCN、卤化氢、NOX、CO、Cl2、Br2等有毒气体。如果这些气体的浓度超过了人体的耐受极限，便会对未逃离火场人员以及消防灭火人员产生危害。

    2、耐久性问题

    无论何种防火涂料，其检测报告中给出的耐火极限均是其使用前的检验结果，而火灾发生可能是在防火涂料涂覆后的1年，也可能是在涂覆后的5年、10年或更长的时间，经过不同的年限后，特别是室外防火涂料，经过多年的风吹雨淋、日晒冰冻，防火涂料的防火性能是否依旧值得考虑。如果火灾发生时，防火涂料已因老化或其它原因而失去其应有的防火性能，后果不堪设想。

    笔者认为防火涂料的耐久性包括两个方面的含义：一是涂层的粘结力是否持久，即涂层与基材的粘结力，防火涂料是否随着时间的延长而出现剥落、粉化等现象；二是涂层的防火性能是否持久，即经过若干年后，其耐火极限是否降低，这一点的危害较之前者更具有隐蔽性。由于室外环境条件较之室内更加恶劣和复杂，因此室外用钢结构防火涂料，特别是薄型钢结构防火涂料的耐久性问题尤为重要。以有机组分为主的薄型和超薄型钢结构防火涂料，无论是用于室外还是室内，其有机组分都有可能产生分解、降解、老化，从而使涂层剥落、粉化或失去防火性能。

    3、正确选用问题

    就以杭州市上城区为例，每年涉及到钢结构的建设工程约有一百余个。笔者从事钢结构防火涂料监督检测多年，发现在实际工程中钢结构防火涂料的正确选用上存在一些问题，常常有一些混淆乱用现象，笔者分析认为其中大致有以下三种情况：

    一是把室内钢结构防火涂料与室外钢结构防火涂料相混淆。室外使用环境要比室内严酷得多，涂料在室外要经受日晒雨淋，风吹冰冻，应该选用耐水、耐冻融、耐老化、强度高的防火涂料。但在实际检查中，发现有些工程的室外钢结构防火保护使用了仅适用于室内的防火涂料。

    二是耐火极限要求大于1.5h的承重钢结构不能选用正确的钢结构防火涂料。有些设计人员错误地认为，防火涂料的耐火时间与涂料的厚度成正比，只要增加防火涂料的厚度就可以相应提高涂料的耐火时间，从而错误地把一些超薄型涂料用于耐火极限要求大于1.5h的承重钢结构。在《建筑钢结构防火技术规范（CECS200：2006）》中第9.1.3条规定“高层建筑钢结构和单、多层钢结构的室内隐蔽构件，当规定的耐火极限为1.5h以上时，应选用非膨胀型钢结构防火涂料”。

    三是把饰面型防火涂料和钢结构防火涂料相混淆。饰面型防火涂料用于木结构和可燃基材，一般厚度小于1mm，涂膜对于可燃材料能起到有效的阻燃和防止火焰蔓延的作用，但其隔热性能一般达不到大幅度提高钢结构耐火极限的目的。但是有些设计单位采用一般的饰面型防火涂料保护钢结构，其实根本起不到钢结构防火保护的作用。

    4、产品质量和市场问题。

    当前防火涂料市场秩序混乱，假冒伪劣现象严重，违法生产销售、偷工减料、以假充真现象十分突出；市场的无序竞争导致大量劣质消防产品流入建筑工程，造成工程质量隐患，对公共安全构成严重危害。目前钢结构防火涂料在产品质量和市场上主要有以下四个方面的问题存在：

    一是检测时偷梁换柱

    由于钢结构防火涂料的检测周期长，费用高，抽检难度大，验收时，一般仅检测厚度。因此，目前送到国家防火检测中心的样品，检测结果好的95%是花费高价买国外（德国和英国，以德国居多）的产品，10000元/25kg，一次检测至少需100kg。国内大部分厂家送检样品和生产产品是完全不同的东西。

    二是生产上以次充好

    据不完全统计国内钢结构防火涂料生产厂家有1000余家，而且大多数为民营企业，鱼目混杂。有的企业受利益驱动，违反规定，在材料配制时以劣充优，以次充好，人为造成质量问题。仅超薄型钢结构防火涂料的价格就从8000元/t到30000元/t不等，按正常价格算，防火涂料的原材料成本也不止8000元/t。

    三是施工时偷工减料

    钢结构的耐火极限与喷涂的防火涂料厚度密切相关，钢结构防火涂料的厚度不按设计要求涂刷，涂刷厚度不够，耐火极限不可能达到消防要求。有的在装修和安装过程中损坏了涂层，又不及时修补，这样也达不到防火要求。以杭州市上城区为例，目前钢结构防火涂料市场的价格包工包料（以耐火等级二级计）从20元/m2到60元/m2不等，报价低的只能偷工减料、假冒伪劣方面做文章，有的厂家用价格低的普通油漆代替防火涂料，从外观看光泽地好，附着力也强，但就是不防火；有的下面涂刷腻子、灰膏、水泥、表面涂刷（1～2）遍防火涂料，问题非常严重。

    四是市场管理不规范，工程监督力度不够

    市场准入、市场逐出机制的不健全，使得因质量问题受到严肃处理被淘汰出局的厂家几乎没有。目前有的地区对工程竣工验收前一般要求施工单位或建设单位委托中介机构对防火涂料工程施工质量进行检测，但检测部门往往受利益冲突，把关不严，没有严格按照标准要求，在抽检点、数量、涂料品种、涂料厚度方面存在一些误差，有的甚至出一些假报告，反而导致消防监督机构在验收过程时起“误导”作用。

    三、钢结构防火涂料工程施工质量现场检测中存在的问题：

    1、检测标准问题

    在《建筑钢结构防火技术规范（CECS200：2006）》第3.0.1中对各类钢构件的耐火时间做出了不同的规定：例如二级耐火等级时钢梁、钢楼板、屋盖承重构件耐火极限分别为1.5h、1.0h、0.5h。

    而很多厂家生产的钢结构防火涂料型式认可证书往往不具有全部的耐火极限时间或耐火极限时间为其他时间。例如某厂家生产的室内超薄型防火涂料只有2.0h的型式认可证书，另一厂家生产室内超薄型防火涂料只有1.7h的型式认可证书。若在实际工程中选用上述两家的防火涂料，对于二级耐火等级要求时耐火极限分别为1.5h、1.0h、0.5h的钢梁、钢楼板、屋盖承重构件，究竟应该涂刷多少厚度就很难确定，如何来换算也没有标准。但是在实际的工程中，选用类似于上述两家钢结构防火涂料型式认可证书不全的有很多，涂刷多少厚度就没有标准来确定，然而其防火涂料又是国家认可的，没有理由阻止其在工程中使用，这就给钢结构防火涂料工程施工质量现场检测与日常的防火监督带来的很大的困难。各类钢构件表面究竟涂刷到多少厚度才能达到相应耐火等级规定的耐火极限就根本无法判定。

    2、检测标准构件与实际工程构件差异性问题

    耐火极限检验中使用的基材是Q235的标准I36b或I40b热轧普通工字钢梁。而实际工程运用中，钢构件的截面尺寸各种各样，有方钢、圆钢、还有一些不规则的钢构件。检验报告中描述的钢梁与实际工程中的钢构件并无完全的对应关系，实际使用的钢构件和标准钢梁间应该如何进行换算，如何确定实际使用的钢构件的涂层厚度，国家尚无规定。这也给日常监督与施工质量现场检测带来了很大的难题，面对各种各样的钢构件，如何来判定其涂刷后的耐火极限也没有标准可依。

    3、夹层问题

    这里所指的夹层是指位于两自然层之间的楼层，指房屋内部空间的局部层次。夹层可以有效地提高空间利用率，因而现在越来越多的被人们所利用。特别在一些娱乐场所和办公场所，经常可以看到夹层的存在。在夹层构筑方式中，选用钢构件搭建夹层的方式可以占到90%以上。

    选用钢结构搭建夹层势必就要做钢结构防火处理。在笔者看来，夹层的钢结构防火涂料工程施工质量现场检测上主要是设置在地上一层以上建筑中夹层钢柱耐火极限的确定问题。

    杭州市上城区地处杭州市的商业核心城区，紧临西湖景区，可以说是寸土寸金之地，为了提高利用率，很多高层写字楼里都会搭建夹层，其钢柱搭建在下一层的楼板上，《高层民用建筑设计防火规范》第3.0.2条规定：“楼板的耐火极限在一级耐火等级时为1.5小时，在二级耐火等级时为1.0小时”。然而在《建筑钢结构防火技术规范（CECS200：2006）》第3.0.1条规定：“柱（柱间支撑）耐火极限在一级耐火等级时为3.0小时，在二级耐火等级时为2.5小时”。从上述两条标准的规定来看，钢柱搭建的基体为楼板，其耐火极限最多只有1.5小时，从某种角度来说，搭建在楼板上的钢柱其2.5小时或者3.0小时的耐火极限将没有任何意义。那工程施工质量现场检测的时候，夹层钢柱的耐火极限到底应该怎么确定，至今没有相关的标准或者统一的定论。

    四、对策与措施

    1、加强宣传教育，提高思想认识。

    钢结构防火工程造成的火险隐患原因是多方面的，但很重要的一个原因是思想认识不到位，轻视火灾预防，对违规施工存在侥幸心理。应利用报纸、广播、传单等形式广泛开展防火宣传，组织设计、施工单位进行消防技术规范及法律法规的培训，提高设计、施工人员的业务理论水平和执法守法意识。有条件的地区还可以利用火灾的实际案例，组织群众参观火灾现场；利用新闻媒体公开披露火灾损失和伤亡情况；召开火灾责任者公开处理大会，使之深入人心，在全社会形成人人防火的意识。

    2、积极发展新型钢结构防火涂料。

    目前我国市场上的防火涂料一般为水基型防火涂料和溶剂型防火涂料。由水溶性氨基树脂、脲醛树脂等制成的防火涂料具有非常好的综合防火效果，但由于其甲醛含量较高，故其前途并不看好。溶剂型涂料以有机树脂为成膜基料，因其以有机溶剂为分散介质，生产、施工、运输及储存中有机溶剂存在易燃、对人体产生危害等不安全隐患，同时对环境产生污染。在环保法规日益完善，人们对环境污染及人身健康日益重视的今天，含有挥发性有机化合物的溶剂型涂料的使用受到越来越严格的限制。我国在1994年颁布了《环境标志产品技术要求》，明确提出环保型涂料在“产品配置或生产过程中不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物”；2001年又推出了强制性国家标准《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》，明确要求室内用涂料的VOC不得大于200g/L，游离甲醛的浓度不得大于0.1g/L。笔者认为，针对防火涂料而言，必须加快并开发“环保型防火涂料”，积极寻找新的防火阻燃组分，使制成的防火涂料不但能对基材起到防火保护作用，而且燃烧后的产物符合人体健康的要求，在现有体系中加入有效吸收有毒气体的组分，既不影响涂料的防火性能，又能起到抑毒、抑烟或消毒、消烟的作用。一旦这种防火涂料研制开发出来，必将具有可观的发展前景。

    3、正确选用防火涂料品种。

    目前市场上防火阻燃涂料的品种繁多，其防火性能也不尽相同。因此，必须充分调研防火涂料各品种的作用，把握其性能，并根据基材涂层正常使用条件及火灾环境条件等正确选择防火涂料的品种。不能把薄型、超薄型或厚型防火涂料不加区别就用于所有的钢结构防火保护上，一定要按照被保护建筑火灾危险性、环境条件、生产工艺、保护价值等方面加以综合考虑，真正做到防火涂料的防火效能。



    4、研究制定新型评价标准体系。

    4.1研究制定厂家产品质量评估体系

    鉴于国家只对一种防火涂料一种厚度出具检测报告，对规范规定的其他耐火极限无法判定其防火性能的状况，建议国家检测中心可以针对每个生产厂家，根据其产品的质量，生产规模，管理水平等多方面综合考虑来建立一套该厂家的产品质量评估体系。在出具的检测报告的基础上，根据这个评估体系就可以来确定该涂料在其他耐火极限时的耐火性能，不需要做每个耐火极限的型式认可报告。

    若能做好这个评估体系，即使在以后规范对耐火极限有修改也可以马上得出不同耐火极限下该涂料对应的厚度。在实际工程工程施工质量现场检测中，当涂料涂层厚度大于或等于对应耐火极限规定值时，可判定该防火涂料工程耐火性能合格；当涂料涂层厚度小于对应耐火极限规定值时，可判定该防火涂料工程耐火性能不合格。大大方便了实际工程应用与工程质量的工程施工质量现场检测。这就缩短了标准规定和实际套用存在的距离。

    4.2、研究制定耐久性的评价标准和评价方法

    目前防火涂料性能的测试是涂料施工后在室内保养一段时间后（一般1～2个月）进行测量，与防火涂料实际使用状态有一定的差距，不能对耐久性有准确的评价，从而为防火涂料日后性能的劣化留下了隐患。研究快速评定钢结构防火涂料使用寿命的方法是迫在眉睫的任务。只有建立了有关防火涂料耐久性的评价标准和评价方法，才能为定期更换防火涂料提供依据。

    5、加强对防火涂料市场的规范管理。

    5.1、凡是防火涂料的生产厂家必须有公安部消防产品合格评定中心颁发的型式认可证书，其产品必须有国家检测机构检测合格的检测报告方可销售，并附有说明书；消防监督部门应对每批防火涂料进行不定期的抽检，并不定期地公布抽检情况。

    5.2、凡是防火涂料的经营单位，应实行挂牌经营制度。消防监督部门应跟踪监督，定期或不定期抽查产品质量、营销人员专业知识的掌握程度及售后服务等情况，对违规行为进行严肃查处。

    5.3、施工单位必须有专业的施工资质，消防监督部门应坚持严格审批，施工单位必须提供完整的施工资料。

    5.4、控制、审查防火工程的最低报价，防火工程的最低报价与防火工程的质量密切相关，过低的报价肯定影响工程质量，只能从偷工减料、假冒伪劣方面做文章。

    5.5、加强对消防中介检测单位的管理力度，正确引导行业自律意识，严明检测规范与要求，对出假报告或误差较大的检测单位，要给予相应的处罚，直至取消其资质。

    5.6、消防部门在条件允许的情况下应该对施工现场要进行跟踪监督服务。比如在刷涂涂料以前，要求施工单位先进行表面除锈，并根据使用要求确定防锈处理，钢结构表面的杂物应清除干净，其连接处的缝隙应用防火涂料或其它防火材料填补，堵平后方可施工。施工时应保持空气流通，雨天或钢构件表面有结露时，不宜作业。因为防火涂料工程施工较快，加强对施工现场的监督检查，显得十分重要。通过施工现场检查，可以掌握施工队伍基本情况、工程进度、质量好坏，产品是否合格。也只有实地检查督促，才能发现隐患，及时督促整改隐患，避免不必要的损失。

    6、严格验收标准，确保工程质量。

    消防部门在工程施工质量现场检测过程中要做到以下几点：

    薄涂型钢结构防火涂料要符合以下要求：1、涂层厚度符合设计要求。2、无漏涂、脱粉、明显裂缝等。如有个别裂缝，其宽度不大于0.5mm。3、涂层与钢基材之间和各涂层之间，应粘结牢固，无脱层、空鼓等情况。4、颜色与外观符合设计规定，轮廓清晰，接槎平整。

    厚涂型钢结构防火涂料要符合以下要求：1、涂层厚度符合设计要求。如厚度低于原订标准，但必须大于原订标准的85%，且厚度不足部位的连续面积的长度不大于1m，并在5m范围内不再出现类似情况。2、涂层应完全闭合，不应露底、漏涂。3、涂层不宜出现裂缝。如有个别裂缝，其宽度不应大于1mm。4、涂层与钢基材之间和各涂层之间，应粘结牢固，无空鼓、脱层和松散等情况。5、涂层表面应无乳突。有外观要求的部位，母线不直度和失圆度允许偏差不应大于8mm。

大田

你们消防部门本身，就是防火材料（包括防火涂料）乱象之源啊！
防火能不能通过验收，是你们说了算！出了火灾事故，是你们去救火，是你们判定事故原因。

大田

有谁了解，其他国家，消防部门与公安部门，是什么关系？
消防都是武警，准军事单位，水好深、好黑！