1 鋼結(jié)構(gòu)防火的必要性
隨著城市人口的密集化、住宅建筑的高層化和新型建材的廣泛使用，引起火災(zāi)的可能性不斷增加，火災(zāi)事故對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)的危害已成為城市災(zāi)害的主要威脅之一。近年來(lái)全國(guó)各地頻頻發(fā)生的火災(zāi)事故，造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，令人觸目驚心。
建筑物的起火原因十分復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，絕對(duì)杜絕火災(zāi)的發(fā)生十分困難?；馂?zāi)一旦發(fā)生后，阻止火勢(shì)的迅速蔓延，組織搶救使人們有足夠的時(shí)間離開火場(chǎng)，對(duì)縮小災(zāi)害范圍，避免人員財(cái)產(chǎn)的重大損失具有更重要的現(xiàn)實(shí)意義。防火涂料正是起到這樣一種防護(hù)性作用的材料。
防火涂料是一種涂覆在材料表面上，具有隔熱、防燃、阻燃功能，并能有效延緩火勢(shì)的發(fā)展、阻止火焰蔓延，對(duì)基材起到保護(hù)作用的特種涂料。鋼材在不作任何防火措施時(shí)，經(jīng)火焰燃燒 15 min 即可變形。而涂覆優(yōu)質(zhì)防火涂料后，可使其變形時(shí)間延長(zhǎng)至 30 min 以上，為滅火贏得了寶貴的時(shí)間。因此，防火涂料作為一種高效簡(jiǎn)便、適用性廣的防火手段，已越來(lái)越受到人們的重視。
國(guó)內(nèi)外目前已有的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要有兩大類：非膨脹型防火涂料和膨脹型防火涂料，前者的防火效果較差，已逐漸被淘汰，而膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料由美國(guó) Albi 化學(xué)公司于 1948 年首先發(fā)明。 Albi 化學(xué)公司也是世界上第一個(gè)生產(chǎn)水性、薄型、膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的企業(yè)。用于鋼結(jié)構(gòu)的膨脹型防火涂料主要有 ALBI CLAD 800 和 ALBI CLADTF 2 個(gè)產(chǎn)品，前者為溶劑型涂料，后者則為水性涂料。這 2 種防火涂料的特點(diǎn)為： 100% 不含石棉，薄型、輕質(zhì)，防火極限可達(dá) 3~3.5 h ，在國(guó)際上處于地位。德國(guó)、日本在這一領(lǐng)域的研究也十分活躍，已有不少高性能的產(chǎn)品問(wèn)世。但是這些防火涂料都不具備防腐蝕功能，因此主要用于室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的防火。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)這類薄型膨脹型防火涂料不斷得到發(fā)展，從基料到防火助劑都不斷推陳出新，尤其是近年來(lái)出于環(huán)境保護(hù)的要求，水性防火涂料受到人們的廣泛關(guān)注。德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家每年的膨脹型防火涂料的產(chǎn)值都在 1 000 萬(wàn)美元以上。
2 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的意義
鋼結(jié)構(gòu)材料存在的另一大問(wèn)題是容易腐蝕。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展以及環(huán)境的污染，鋼材等金屬的腐蝕所造成的浪費(fèi)十分巨大。每年由于腐蝕造成的損失難以估量。據(jù)報(bào)道，英國(guó)每年由于金屬腐蝕造成的損失達(dá)幾億英鎊；美國(guó)每年因金屬腐蝕造成的損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的 4.2% ；而我國(guó)每年因金屬腐蝕引起的損失約為國(guó)民生產(chǎn)總值的 2.3% .
金屬防腐蝕的手段很多，如采用耐腐蝕金屬材料、電化學(xué)保護(hù)法、添加緩蝕劑、涂刷防腐蝕涂料等。其中以采用防腐蝕涂料最為普遍。這主要是由于采用涂料防腐蝕的使用范圍廣、施工方便、成本較低，而效果又較令人們滿意的緣故。防腐蝕涂料作為金屬防腐蝕的主要手段，各國(guó)多年來(lái)投入了大量的人力物力進(jìn)行研究。
英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家目前仍處于地位。防腐蝕涂料的品種很多，主要有：酚醛樹脂類、環(huán)氧樹脂類、過(guò)氯乙烯類、聚氨酯類、呋喃樹脂類、橡膠類等，應(yīng)用于不同的防腐蝕場(chǎng)合。據(jù)報(bào)道，日本每年采用防腐蝕涂料所消耗的費(fèi)用達(dá) 2 萬(wàn)億日元，占各種防腐蝕措施總費(fèi)用的 65% 左右，防腐蝕涂料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位可見一斑。我國(guó)通過(guò)幾十年的努力，在防腐蝕涂料領(lǐng)域也已取得了顯著的成果，以環(huán)氧樹脂、過(guò)氯乙烯、氯磺化聚乙烯、呋喃樹脂、聚氨酯等一大批樹脂為原料的防腐蝕涂料已被開發(fā)并成功地用于防腐蝕工程中。
3 提高防火涂料的防腐蝕功能勢(shì)在必行
由此可見，開展防火涂料和防腐蝕涂料的研究均具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
以前的工作都是將金屬的防腐蝕問(wèn)題與防火問(wèn)題分別獨(dú)立考慮。一般情況下，防腐蝕涂料不能防火，而防火涂料不具備很好的防腐蝕功能。對(duì)同一種金屬部件，往往既要用防腐蝕涂料進(jìn)行防腐蝕保護(hù)，又要涂刷防火涂料進(jìn)行防火保護(hù)。這在實(shí)際應(yīng)用中是一種很大的浪費(fèi)。因此我們?cè)O(shè)想，既然所保護(hù)的對(duì)象是同一種金屬材料，而且又都是采用涂料的形式，完全應(yīng)該而且可以將防腐蝕與防火這兩個(gè)功能結(jié)合起來(lái)，使一種涂料同時(shí)具有這兩種功能。既節(jié)約了資源，又強(qiáng)化了涂料對(duì)基材的保護(hù)功能，具有一石雙鳥的效果。
2002 年，國(guó)家頒布了新的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)將鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分為室內(nèi)用和室外用兩大類。其中室外用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料增加了耐濕熱性、耐曝?zé)嵝?、耐冷熱循環(huán)性、耐酸性、耐堿性和耐鹽霧腐蝕性等指標(biāo)。表明鋼結(jié)構(gòu)防火涂料正朝著實(shí)用化、多功能化方向邁進(jìn)。但這些防腐蝕性能指標(biāo)要求尚不高，而且是作為 B 類指標(biāo)規(guī)定的，即作為防火涂料的附屬性能，因此尚不是真正的雙功能涂料。因此，強(qiáng)化防火涂料的防腐蝕功能將成為今后防火涂料追求的目標(biāo)之一。
隨著城市人口的密集化、住宅建筑的高層化和新型建材的廣泛使用，引起火災(zāi)的可能性不斷增加，火災(zāi)事故對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)的危害已成為城市災(zāi)害的主要威脅之一。近年來(lái)全國(guó)各地頻頻發(fā)生的火災(zāi)事故，造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，令人觸目驚心。
建筑物的起火原因十分復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，絕對(duì)杜絕火災(zāi)的發(fā)生十分困難?；馂?zāi)一旦發(fā)生后，阻止火勢(shì)的迅速蔓延，組織搶救使人們有足夠的時(shí)間離開火場(chǎng)，對(duì)縮小災(zāi)害范圍，避免人員財(cái)產(chǎn)的重大損失具有更重要的現(xiàn)實(shí)意義。防火涂料正是起到這樣一種防護(hù)性作用的材料。
防火涂料是一種涂覆在材料表面上，具有隔熱、防燃、阻燃功能，并能有效延緩火勢(shì)的發(fā)展、阻止火焰蔓延，對(duì)基材起到保護(hù)作用的特種涂料。鋼材在不作任何防火措施時(shí)，經(jīng)火焰燃燒 15 min 即可變形。而涂覆優(yōu)質(zhì)防火涂料后，可使其變形時(shí)間延長(zhǎng)至 30 min 以上，為滅火贏得了寶貴的時(shí)間。因此，防火涂料作為一種高效簡(jiǎn)便、適用性廣的防火手段，已越來(lái)越受到人們的重視。
國(guó)內(nèi)外目前已有的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要有兩大類：非膨脹型防火涂料和膨脹型防火涂料，前者的防火效果較差，已逐漸被淘汰，而膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料由美國(guó) Albi 化學(xué)公司于 1948 年首先發(fā)明。 Albi 化學(xué)公司也是世界上第一個(gè)生產(chǎn)水性、薄型、膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的企業(yè)。用于鋼結(jié)構(gòu)的膨脹型防火涂料主要有 ALBI CLAD 800 和 ALBI CLADTF 2 個(gè)產(chǎn)品，前者為溶劑型涂料，后者則為水性涂料。這 2 種防火涂料的特點(diǎn)為： 100% 不含石棉，薄型、輕質(zhì)，防火極限可達(dá) 3~3.5 h ，在國(guó)際上處于地位。德國(guó)、日本在這一領(lǐng)域的研究也十分活躍，已有不少高性能的產(chǎn)品問(wèn)世。但是這些防火涂料都不具備防腐蝕功能，因此主要用于室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的防火。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)這類薄型膨脹型防火涂料不斷得到發(fā)展，從基料到防火助劑都不斷推陳出新，尤其是近年來(lái)出于環(huán)境保護(hù)的要求，水性防火涂料受到人們的廣泛關(guān)注。德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家每年的膨脹型防火涂料的產(chǎn)值都在 1 000 萬(wàn)美元以上。
2 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的意義
鋼結(jié)構(gòu)材料存在的另一大問(wèn)題是容易腐蝕。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展以及環(huán)境的污染，鋼材等金屬的腐蝕所造成的浪費(fèi)十分巨大。每年由于腐蝕造成的損失難以估量。據(jù)報(bào)道，英國(guó)每年由于金屬腐蝕造成的損失達(dá)幾億英鎊；美國(guó)每年因金屬腐蝕造成的損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的 4.2% ；而我國(guó)每年因金屬腐蝕引起的損失約為國(guó)民生產(chǎn)總值的 2.3% .
金屬防腐蝕的手段很多，如采用耐腐蝕金屬材料、電化學(xué)保護(hù)法、添加緩蝕劑、涂刷防腐蝕涂料等。其中以采用防腐蝕涂料最為普遍。這主要是由于采用涂料防腐蝕的使用范圍廣、施工方便、成本較低，而效果又較令人們滿意的緣故。防腐蝕涂料作為金屬防腐蝕的主要手段，各國(guó)多年來(lái)投入了大量的人力物力進(jìn)行研究。
英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家目前仍處于地位。防腐蝕涂料的品種很多，主要有：酚醛樹脂類、環(huán)氧樹脂類、過(guò)氯乙烯類、聚氨酯類、呋喃樹脂類、橡膠類等，應(yīng)用于不同的防腐蝕場(chǎng)合。據(jù)報(bào)道，日本每年采用防腐蝕涂料所消耗的費(fèi)用達(dá) 2 萬(wàn)億日元，占各種防腐蝕措施總費(fèi)用的 65% 左右，防腐蝕涂料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位可見一斑。我國(guó)通過(guò)幾十年的努力，在防腐蝕涂料領(lǐng)域也已取得了顯著的成果，以環(huán)氧樹脂、過(guò)氯乙烯、氯磺化聚乙烯、呋喃樹脂、聚氨酯等一大批樹脂為原料的防腐蝕涂料已被開發(fā)并成功地用于防腐蝕工程中。
3 提高防火涂料的防腐蝕功能勢(shì)在必行
由此可見，開展防火涂料和防腐蝕涂料的研究均具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
以前的工作都是將金屬的防腐蝕問(wèn)題與防火問(wèn)題分別獨(dú)立考慮。一般情況下，防腐蝕涂料不能防火，而防火涂料不具備很好的防腐蝕功能。對(duì)同一種金屬部件，往往既要用防腐蝕涂料進(jìn)行防腐蝕保護(hù)，又要涂刷防火涂料進(jìn)行防火保護(hù)。這在實(shí)際應(yīng)用中是一種很大的浪費(fèi)。因此我們?cè)O(shè)想，既然所保護(hù)的對(duì)象是同一種金屬材料，而且又都是采用涂料的形式，完全應(yīng)該而且可以將防腐蝕與防火這兩個(gè)功能結(jié)合起來(lái)，使一種涂料同時(shí)具有這兩種功能。既節(jié)約了資源，又強(qiáng)化了涂料對(duì)基材的保護(hù)功能，具有一石雙鳥的效果。
2002 年，國(guó)家頒布了新的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)將鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分為室內(nèi)用和室外用兩大類。其中室外用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料增加了耐濕熱性、耐曝?zé)嵝?、耐冷熱循環(huán)性、耐酸性、耐堿性和耐鹽霧腐蝕性等指標(biāo)。表明鋼結(jié)構(gòu)防火涂料正朝著實(shí)用化、多功能化方向邁進(jìn)。但這些防腐蝕性能指標(biāo)要求尚不高，而且是作為 B 類指標(biāo)規(guī)定的，即作為防火涂料的附屬性能，因此尚不是真正的雙功能涂料。因此，強(qiáng)化防火涂料的防腐蝕功能將成為今后防火涂料追求的目標(biāo)之一。