一、钢结构防涂料的必要性
钢材是一种不会燃烧的建筑材料，它具有抗震、抗弯等特性。在实际应用中，钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力，也可以满足建筑设计美感造型的需要，还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲、拉伸的缺陷，因此钢材受到了建筑行业的青睐，单层、多层、摩天大楼，厂房、库房、候车室、候机厅等采用钢材都很普遍。但是，钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能，如屈服点、抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。
钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力，发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。
二、钢结构防火的方法
要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火处理，其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，其措施是多种多样的，关键是要根据不同情况采取不同方法，如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。但无论采取何种方法，其原理是一致的。下面介绍几种不同钢结构的防火保护措施。
1、外包层。就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型，也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂缝，并保证外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆，也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板，采用胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。
2、充水(水套)。空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防护措施。这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的温度，水在钢结构内循环，吸收材料本身受热的热量。受热的水经冷却后可以进行再循环，或由管道引入凉水来取代受热的水。
3、屏蔽。钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将构件包藏在两片墙之间的空隙里，只要增加少许耐火材料或不增加即能达到防火的目的。这是一种最为经济的防火方法。
4、膨胀材料。采用钢结构防火涂料保护构件，这种方法具有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体限制等优点，一般不需要添加辅助设施，且涂层质量轻，还有一定的美观装饰作用，属于现代的先进防火技术措施。
三、防火涂料的分类
B类 薄涂型钢结构防火涂料—涂层厚度一般为2~7mm，有一定装饰效果，高温时膨胀增厚耐火隔热，耐火极限可达0.5~1.5h。又称为钢结构膨胀防火涂料。
H类 厚度型钢结构防火涂料—涂层厚度一般为8~50mm，粒状表面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.5~3.0h。又称为钢结构防火隔热涂料
目前，普遍按使用厚度分类的方法将钢结构防火涂料分为厚型、薄型和超薄型，
厚涂型防火涂料
厚涂型防火涂料又称为非膨胀型防火涂料，主要成分为无机绝热材料，遇火不膨胀。其自身具有良好的隔热性，因而也叫隔热性防火涂料。涂层一般为25 mm左右，对应耐火极限为2 h以上。厚涂型防火涂料的防火机理是利用涂层固有的良好绝热性，以及高温下部分成分蒸发分解产生的吸热作用，阻止并消耗火灾热量向钢材传递，并且在高温下形成一种釉状物，这种釉状物结构致密，能有效隔绝氧气并具有反射热量作用，使火灾时产生的热量部分反射，抵消外部热源对钢材的作用。还有些厚涂型防火涂料的成分中含大量卤化物，在高温下分解出大量卤化氢气体，冲淡氧和其他可燃性气体，抑制燃烧和降低反应速度，从而延缓钢构件达到临界温度的时间。厚涂型防火涂料一般无毒、耐老化、耐久性强，较可靠，构件耐火极限可达3 h以上，适用于永久性建筑中。
薄涂型防火涂料
薄涂型防火涂料又称膨胀型防火涂料，涂抹厚度一般为2～7 mm。其基料为有机树脂、发泡剂和碳化剂等成分。当涂层受热达到一定温度时，即可膨胀10～100倍，在被涂面与火源成海绵碳化层，如同一个绝热屏障，阻止热量向钢材传导。同时在涂料受热干馏时产生不燃性气体使燃性底材与助燃气体分隔，以降低其燃烧速度和温度。实验证明，普通薄涂型防火涂料的涂层达到7 mm 时，耐火极限即可提高到1. 5 h，达到耐火等级为二级的建筑防火要求。而最新开发的超薄型防火涂料，涂层仅为3 mm时就可达到这一要求。薄涂型防火涂料的特点是涂层薄、重量轻、抗震性好，并具有较好的装饰性。英国Nullifire公司生产的超薄型防火涂料用于广东大亚湾核电站裸露厂房屋架上已达十几年之久，仍可正常使用。但其缺点是施工时气味大、涂层易老化，若处于吸湿受潮状态，会失去膨胀性。
超薄型钢结构防火涂料
该类钢结构防火涂料受热时膨胀发泡形成致密的防火隔热层，该防火层延缓了钢材的温升，提高了钢构件的耐火极限。超薄膨胀型钢结构防火涂料施工可采用喷涂、刷涂或滚涂，一般使用在耐火极限要求在2. 0小时以内的建筑钢结构上。如可对一类建筑物中的梁楼板与屋顶承重构件，及二类建筑中的柱、梁、楼板等进行有效防火保护。近年来，轻型钢结构在工程中的应用倍受青睐，各种轻钢梁、网架等也可用该类型防火涂料进行防火保护。由于该类防火涂料涂层超薄，工程中使用量较厚型、薄型钢结构防火涂料大大减少，这既降低了工程总费用，又使钢结构得到了有效的防火保护，是目前消防部门大力推广的品种。但迄今为止，该类产品不管是国内，还是国外，都只开发出室内型产品，开发性能优异的室外超薄型防火涂料是目前国内外业内人士的共同目标。
五、防火涂料的机理
防火涂料涂覆在基材表面，除具有阻燃作用以外，还具有防锈、防水、防腐、耐磨、耐热以及涂层坚韧性、着色性、黏附性、易干性和一定的光泽等性能。
燃烧是一种快速的有火焰发生的剧烈的氧化反应，反应非常复杂，燃烧的产生和进行必须同时具备三个条件，即可燃物质、助燃剂（如空气、氧气或氧化剂）和火源（如高温或火焰）。为了阻止燃烧的进行，必须切断燃烧过程中的三要素中的任何一个，例如降低温度、隔绝空气或可燃物。
防火涂料的防火机理大致可归纳为以下五点：
（1）防火涂料本身具有难燃性或不燃性，使被保护基材不直接与空气接触，延迟物体着火和减少燃烧的速度。
（2）防火涂料除本身具有难燃性或不燃性外，它还具有较低的导热系数，可以延迟火焰温度向被保护基材的传递。
（3）防火涂料受热分解出不燃惰性气体，冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体，使之不易燃烧或燃烧速度减慢。
（4）含氮的防火涂料受热分解出NO、NH3等基团，与有机游离基化合，中断连锁反应，降低温度。
（5）膨胀型防火涂料受热膨胀发泡，形成碳质泡沫隔热层封闭被保护的物体，延迟热量与基材的传递，阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。
六、科星公司钢结构防火涂料
结合石化厂区钢结构实际情况，采用超薄型膨胀防火涂料，既减轻了钢结构的负载，同时兼具美观、防火功能。
