膨胀型涂料的优势

Roger Soler Palau 海虹老人集团纤维素类被动防火产品经理 

越来越多的建设项目以钢材为核心构件。钢材可使建筑跨度更大、空间更开放，施工更快、更经济，且环境足迹更小。对钢结构建筑进行防火保护是规划与施工阶段的关键环节，安全措施通常结合主动与被动机制。火灾或烟雾被探测后，主动防护通过防火门、喷淋和报警等设备抑制或延缓烟火。被动防火（PFP）则通过为钢结构提供隔热，尽可能长时间保持建筑结构完整，从而实现对建筑本身的保护。

火灾行为因燃料来源而异，通常分为两类。碳氢火由汽油、柴油或其他油类衍生物等可燃液体引发，多见于油气行业；纤维素火由家具、木材或纸张燃烧造成，常见于住宅及商业建筑等民用基础设施。碳氢火升温远快于纤维素火，但纤维素火亦可在短短三分钟内升至500 °C，随后迅速升至1000 °C以上。温度—时间曲线对两类火灾均有明确标准，全球均依此制定防护要求。

当钢材温度升至400–550 °C时，其强度与刚度显著下降，对依赖钢结构稳定的建筑可能造成严重影响。被动防火的核心作用是为结构钢材提供隔热，在规定时限内阻止其达到临界核心温度，确保钢材仍能承载荷载。此举可为应急响应争取时间：便于消防力量到场，实现人员安全撤离，并协助灭火。简言之，被动防护措施可最大限度降低损害、减少损失，并有助于挽救生命。

针对纤维素火，可采用板材、无机喷涂或膨胀型涂料等材料为钢构件提供隔热。各类方案依项目特性各有优劣，但均需依据各国标准进行测试与认证，例如美国的 UL 263、欧洲的 EN 13381-8 及英国及英联邦国家采用的 BS 476 21/22。

为符合上述标准，钢材通常在标准化纤维素火条件下，于规定时间内须保持约50 %结构强度（依标准而定）。

膨胀型涂料因以下优势而广泛应用于结构钢被动防火：

• 外观良好，可贴合钢构形状，兼顾美观与保护，使钢材可外露使用。
• 施工便捷，缩短作业时间，降低相关费用并减少缺陷风险。
• 以底漆+膨胀层+面漆的配套体系施工，整体通过防火与防腐测试。
• 具备机械强度，可抵御撞击损伤。
• 柔韧性好，可适应振动、温差及荷载变化引起的结构位移。

膨胀型涂料以薄层施涂于钢材，在建筑正常运行温度下呈惰性。当温度升至200–250 °C以上，涂层开始膨胀至原厚度约五十倍，对下方钢材起隔热作用。膨胀源于涂料内部复杂化学反应，该涂料由基料系统、催化剂、碳源、无机颜料及发泡剂组成，共同形成包含无数微观气孔的无机—碳质膨胀炭层，使涂层转化为低导热系数的绝热层。

各国建筑规范依据建筑规模、用途及预估疏散时间等参数规定涂层需提供的保护时间，通常为15–120分钟，部分情况可达4小时。保护时间越长，所需膨胀层干膜厚度（DFT）越高，以防钢材达到临界核心温度并导致强度降低。海虹老人全球涂料制造商的成熟膨胀型产品 Hempafire Pro 315 已按 EN-13381 及 BS-476 标准认证，可为纤维素火提供最长90分钟保护，并在60分钟耐火时间内展现优异的厚度效率与涂布率；60分钟亦为大多数建筑所需的保护时长。

被动防火膨胀型涂料须兼顾防火与多环境下的钢构防腐功能。为此，PFP体系必须由相容且经过测试的底漆与封闭面漆组成。

PFP体系包括以下各层，每一层均至关重要：

• 底漆：既防钢材腐蚀，又确保火灾时炭层附着；
• 膨胀层：在规定的耐火时间内提供隔热炭层；
• 封闭面漆：赋予装饰外观与颜色，并保护钢材免受腐蚀、保护膨胀层免受风化。

在腐蚀性更强的环境中，体系将指定更厚的底漆与面漆，并换用不同化学体系。膨胀型涂料通常按三大化学类别划分，以确定其适用范围。

以 Hempafire Pro 315 为例，该体系可应用于高腐蚀等级 C4 的室外环境，适用于大多数城市及工业区。此类涂料施用于住宅及商业建筑内部，其外观须具备良好品质，呈现平整光滑的表面，以降低清洁与维护需求。Hempafire Pro 315 干燥后表面均匀、平滑（无桔皮或其他缺陷），可提升外露钢材的视觉效果，呈现现代机场、体育场等地标建筑常见的当代外观。

在同等厚度下，Hempafire Pro 315 的隔热效率高于大多数同类产品，因此可在更低干膜厚度下满足规定的防火要求，涂料用量仅为市场同类产品的 4%–20%。较薄的被动防火层干燥更快、涂装道数更少，从而降低施工成本并缩短干燥时间，使钢材可更早搬运或覆涂，整体效率得以优化。

越来越多的承包商要求在场外完成涂装，以接收已涂覆的钢材并缩短施工周期。场外涂装作业效率更高、环境更易控制，但交付已保护钢材的时间成为提升涂装车间产能的关键。Hempafire Pro 315 所需涂层更薄且易于施工，干燥更快，可及早覆涂和搬运，使场外承包商得以优化成本、产能与周转时间。

结合海虹老人其他产品使用，底漆、膨胀层及面漆的整体防护体系可在 24 小时内完成施工，并依据具体项目条件在两日或更短时间内投入使用。

对于现场施工，承包商希望减少涂装道数，以降低施工成本并缩短完工时间。Hempafire Pro 315 为高固含涂料，单道干膜厚度可达 1,600 μm 而不流挂，绝大多数钢构件仅需一道涂装即可得到保护。
选择被动防火涂料需综合考量：涂料须在其所处环境中防止钢材腐蚀，易于施工并呈现高外观品质；但首要的是在火灾高温下保护钢材不致劣化。借助专业支持可确保做出最优选择，兼顾成本与施工效率，并获得满意外观。海虹老人通过全球网络及位于巴塞罗那的全新先进防火实验室提供此项服务，科学家、技术人员与施工人员共同持续创新，研发更高效涂料。

在建筑领域使用钢材日益普遍，海虹老人等涂料制造商持续研发创新产品，确保火灾发生时有效保护钢材，延长建筑结构完整性，并有助于挽救生命。