石膏基和水泥基产品对比

石膏基和水泥基厚型防火涂料产品性能对比分析梵迦德涂料有限公司2019年05月1一、防火涂料定义、分类、历程、现状与制度变革1.防⽕涂料定义⾮膨胀型防⽕涂料：是指涂敷在钢材表⾯，依靠材料⾃⾝的低导热性，来阻隔⽕焰热量向钢材传递，控制钢材温度升⾼，且⾼温下不发⽣膨胀的耐⽕隔热材料。涂层厚度⼤于15mm，又称厚型防⽕涂料，国标代号H。2.⾮膨胀型防⽕涂料分类⾮膨胀型（厚型）防⽕涂料分为两⼤体系：⽯膏基和⽔泥基，即防⽕涂料中的主要成分是⽯膏或⽔泥，主要作⽤是将其他成份材料胶结成型，通常会占到总质量的30%～50%。⽔泥基是最早出现的厚型防⽕涂料，技术简单，性能普通，是第⼀代产品；⽯膏基后期研发问世，⽯膏兼顾胶结作⽤和隔热作⽤，技术先进，性能优异，是第⼆代产品。3.⾮膨胀性防⽕涂料特性⾮膨胀型防⽕涂料是钢结构众多防⽕保护中使⽤最普遍、最⼴泛的措施。它是由多种⽆机材料混合⽽成的⼀种细颗粒粉末状涂料，施⼯时加⽔搅拌形成糊状拌合物；这种涂料耐⽕时间长，最⾼达到4.0⼩时，适⽤于耐⽕极限1.5～4.0⼩时的钢构件。由于是⽆机类物质，因此，材料性能稳定，耐候耐久性好，不会因温度和环境条件⽽发⽣分解降解和物化反应等性能衰减现象。这种涂料质保年限长，通常有30～50年。施⼯⼯艺为机械喷涂或⼈⼯抹涂。4.⽔泥基和⽯膏基发展历程⽔泥基防⽕涂料问世于上个世纪60年代，是从传统的混凝⼟、⽔泥砂浆建筑材料演变发展⽽来。⽔泥、混凝⼟⾃19世纪20年代问世以来，由于混凝⼟和⽔泥砂浆材料本⾝导热性很低，隔热性很好。在其中掺⼊珍珠岩、蛭⽯等隔热效能更好的专属隔热材料，就形成了最早的，也称为第⼀代产品的，厚型防⽕涂料--⽔泥基涂料，成份占⽐最⼤的材料为波特兰⽔泥。但由于⽔泥基产品质量太重容易脱落，硬度太⼤容易开裂不适应⽕灾下的钢材⼤变形，以及⽔泥固化时的收缩性导致的涂料开裂问题，和⽔泥与钢材的粘结性不好导致的空⿎问题，还有低碳环保等等原因。在上个世纪70年代出现了质量轻、柔韧性好、变形性好、粘结性强、施⼯成型快、不易开裂、不易空⿎、不易脱落、绿⾊环保的第⼆代防⽕涂料产品--⽯膏基涂料。25.国内外⽔泥基和⽯膏基现状⽔泥基代表品牌：⽇本四国化研-SKK、美国卡宝拉因等，⽤于室外⼯程，以及室内⼯程；⽯膏基代表品牌：美国格雷斯-⽕⼒克、英国-梵迦德、中国-宸泰等，⽤于超⾼层建筑、会展机场⼤跨以及民⽤和⼯业建筑的室内、外⼯程。随着建筑⾏业的快速发展，客户对防⽕材料的综合要求⽇益提⾼，以及材料技术的发展，⽯膏基正逐渐取代⽔泥基涂料，成为市场主流产品。在全球，⽯膏基产品被⼴泛应⽤于民⽤建筑、⼯业建筑及核电、化⼯和市政领域；在中国，⼏⼗年来，国内⼚家仍致⼒于⽔泥基防⽕产品，尚不能突破⽯膏基研发技术。⽬前，⽯膏基领导品牌--梵迦德，以欧洲技术为⽀持，与国内知名院所联合，成功研发了具有⾃主知识产权的⽯膏基防⽕涂料，并运⽤在重⼤重点建设项⽬中。6.监管检查管理制度变⾰⽬前，国内钢结构防⽕涂料品牌有270多家，绝⼤部分是⽔泥基类产品。多年来，由于防⽕市场的管理不规范和监管不到位，终端防⽕采购价格⼀降再降，⽬前的市场价格已经远低于⽔泥基成本价格，由此导致⽔泥基市场材料和施⼯的问题频发，诸如：替换材料-使⽤假冒伪劣产品、超⽐例添加⽔泥材料-降低成本也降低了性能等、涂层厚度严重不⾜-设计厚度20mm实际施⼯只有3～5mm等等。产品质量和施⼯质量⼗分堪忧，加之建设等各⽅对待防⽕危害重要性的认识不⾜，以及缺乏科学、严谨的现场材料⼀致性检查和完备、合理的施⼯质量检查、和严格的竣⼯验收制度，钢结构防⽕⼯程的结构安全和风险隐患极⾼，危险性极⼤。2019年4⽉23⽇国家对《中华⼈民共和国消防法》进⾏了修订，明确建筑⼯程的消防设计审查和施⼯验收⼯作职责由住房和城乡建设部归⼜管理，不再由应急管理部消防部门管理。各个省市主管机构开始陆续发⽂落实。2017年开始钢结构防⽕关于设计、材料和施⼯的多本规范、标准进⾏了修订，住建部和公安部陆续颁布了《建筑钢结构防⽕技术规范》GB51249-2017和《建筑⾼度⼤于250⽶民⽤建筑防⽕设计加强性技术要求》57号⽂件，更版了《钢结构防⽕涂料》GB14907-2018，《钢结构防⽕涂料应⽤技术规程》CECS24:90修订也即将颁布。防⽕领域的⾏政管理和市场监督的变⾰，以及政3策法规⽂件的陆续颁布、升版，对钢结构的防⽕设计、涂料产品认证、⽣产销售和涂料的施⼯与验收等各个环节的管理正逐步加强，监督检查管理逐步完备，建筑防⽕⼯程制度会更加完善、市场会更加规范、管理会更加严格。二、防火涂料的特性和性能概述钢构件在⽕灾⾼温下的极限状态是达到L/20变形，即达到耐⽕承载⼒极限状态（见GB14907）。因此，防⽕涂料作为⼀种有别于常温下建筑材料的结构承载⼒保护材料，不但要具备钢构件在⽕灾⾼温下产⽣1/20⼤变形时，要能始终完整完好的粘贴在钢材表⾯，保证不能开裂、不能脱落，具有优良的粘接能⼒，同时，也要具有与钢材的这种⼤变形协调⼀致的⼤变形能⼒。其理化指标就是在耐⽕性能之外，反应防⽕涂料的物理⼒学性能最重要的数据。理化指标主要包括：粘结度、形变度和⼲密度，反映材料的粘结能⼒和变形能⼒；耐⽕指标指耐⽕性能等级，反映材料的耐⽕隔热能⼒。1.粘结度𝛅反映涂料粘接能⼒的指标。⽤粘结系数𝛅来表达，是涂料的粘结强度当量和密度当量之⽐，𝛅=𝟏𝟐𝟓𝟎𝟎∗粘结强度/⼲密度。也可以⽤粘结强度（MPa）和材料⼲密度（Kg/m3）之⽐来表达，是防⽕涂料最重要的理化性能指标，也是反应防⽕涂料粘接性能的重要指标。防⽕涂料作为在⽕灾⾼温情况下，阻⽌⽕焰燃烧，隔绝热量传递，控制钢材温度的耐⽕隔热材料，必须要满⾜在⽕灾⾼温作⽤下，钢构件发⽣1/20乃⾄更⼤变形时，材料不开裂、不脱落、不破坏的技术要求。如果在⽕灾构件发⽣⼤变形的时候，钢材表⾯的防⽕涂料发⽣了或开裂、或脱落现象，那么钢构件温度就会急剧上升，很快丧失承载能⼒⽽发⽣破坏，以致于倒塌。因此，防⽕涂料必须要具备优异的粘结性能和良好的变形能⼒。如果涂料的粘结强度较⼤，但材料的密度也很⼤，涂料⾃重作⽤下依然会容易脱离、脱落。因此，优异的粘结性能是要“粘结度”越⼤越好，⽽不是粘结强度这个单⼀指标值越⼤越好。作为第⼆代防⽕的⽯膏基产品，其粘结系数远⼤于⽔泥基产品。2.形变度𝛄反映涂料变形能⼒的指标。是材料抗压强度当量与密度当量之积，也称为形变系数𝛄=抗压强度∗⼲密度/𝟏𝟓，是反映材料抗变形能⼒或协同变形能⼒的4⼀个指标。抗压强度越⼤，⼲密度越⼤的材料，往往其硬度也越⼤，脆性也越⼤，也越容易开裂，变形协同能⼒也越差，也就越难适应在⽕灾构件⼤变形的特性。因此，应优先选择抗压强度较⼩，⼲密度较⼩，质量较轻的防⽕涂料；⽽不能选择抗压强度太⾼，太硬，⾃重太重的涂料。3.⼲密度𝛒反映涂料的每平⽶⽤料和粘接度与形变度的⼀个综合指标。等于防⽕涂料养护30天完全⼲燥后，单位体积的涂料质量，是影响涂料粘结性的重要影响因素，也是影响结构受⼒荷载的重要⽅⾯。⾮膨胀型防⽕涂料的涂层厚度通常在15～45mm之间，因此材料⾃重对结构荷载数值的影响很⼤，尤其对于楼层梁的截⾯⾼度影响很⼤。⽔泥基产品的实际施⼯⽤材料⼲密度（⾮报告数据）通常在1000kg/m3左右，⽽⽯膏基产品的实际⼲密度通常在300kg/m3左右。4.耐⽕性能依据2018版的《钢结构防⽕涂料》GB14907，⾮膨胀型防⽕涂料的耐⽕性能按0.5⼩时间隔分为六个级别，分别是F0.5：0.5h≤耐⽕极限1.0h、F1.0：1.0h≤耐⽕极限1.5h、F1.5：1.5h≤耐⽕极限2.0h、F2.0：2.0h≤耐⽕极限2.5h、F2.5：2.5h≤耐⽕极限3.0h、F3.0：3.0h≤耐⽕极限，耐⽕极限⼤于3⼩时的产品，包括达到4⼩时耐⽕极限的产品，均属于F3.0（这也就很难区分出4⼩时产品）。耐⽕性能等级越⾼，反映该产品的耐⽕能⼒越好。三、两类产品性能分析两类产品对⽐⾸先要考虑涂料品质和防⽕性能的优劣性，也要考虑材料和施⼯建设成本的合理性，更要考虑竣⼯后维护维修成本和抗⽕安全风险的⼤⼩性。要真正做到确保建筑在遭遇⽕灾灾害时，防⽕涂料能真正起到阻隔⽕焰温度向钢材传递，控制钢材温度的升⾼，从⽽保护结构不发⽣局部和整体破坏、倒塌，进⽽能有⾜够多的⼈员疏散逃⽣和消防灭⽕救援时间。本⽂将从材料理化性能和耐⽕性能，以及施⼯成本和便利性，维修维护成本和成品质量⼏个⽅⾯，对于粘结度、形变度、⼲密度和耐⽕等级等重要指标，选择两⼤类型产品中性能最优的2个产品数据，进⾏分析⽐较说明。下⽂中关于⽔泥基和⽯膏基产品特性和特点是基于⽬前市场上主流的⼏款产品，如⽔泥基产品的“SKK和卡宝拉因“品牌，⽯膏基产品的“卡宝拉因和宸5泰”品牌。下⽂中，除⽯膏基类产品所共有的性能外，“⼀次施⼯成型技术”和“防⽕防腐⼀体化技术”以及“防⽕装饰⼀体化技术”是宸泰品牌的⽯膏基产品所独有的专利技术。⽯膏基对钢材的防腐保护作⽤，是具有收缩开裂特性的⽔泥基产品⽆法具备的。1、性能指标与基础数据对比两类产品性能指标⽐较对比项目GB14907标准水泥基石膏基耐火性能F3.0级，且耐甲烷焊枪喷射火焰温控时间2分钟F3.0级，且耐甲烷焊枪喷射火焰温控时间5分钟干密度=500kg/m3495kg/m3370kg/m3粘结强度=0.04MPa0.23MPa0.37MPa抗压强度=0.30MPa0.6MPa0.4MPa导热系数/0.0850.079粘结系数/5.8112.5形变系数/0.511.01耐水性=24h浸泡,无起层、发泡、脱落满足满足两类产品基础数据⽐较对比项目水泥基石膏基涂层厚度2h-19mm3h-26mm4h-40mm2h-19mm3h-26mm4h-42mm涂料用量3h-18.3kg/m2，4h-27.5kg/m23h-7.8kg/m2、4h-12kg/m2防腐相容需采用配套专用防腐漆与环氧和无机类等防腐漆均相容质保年限30年，实际超过30年30年，昀高可达50年知识产权国际专利，水泥陶瓷复合技术国家发明专利，石膏基防火防腐一体化和防火装饰一体化技术适用场所多用于室外，耐候性和防水性佳用于室内和室外，耐水性好工程业绩大量项目业绩，用于常规民用和工业建筑大量项目业绩，超高层和重大项目中，60%建筑均采用石膏基产品62、报告数据与实际数据对比市场的不合理低价竞争，导致施⼯实际使⽤的材料与获取证书时的材料不⼀致，差别很⼤，对结构安全、客户利益带来很⼤风险。指标项指标限值水泥基石膏基报告值实际值报告值实际值在容器装状态呈稠厚流体态，无结块糊状糊状糊状糊状表干时间(h)≤2481286粘接强度（MPa)≥0.040.1-0.250.05-0.130.06-0.40.04-0.37抗压强度（Mpa)≥0.30.5-1.41.2-2.00.3-1.20.4-1.0干密度（kg/m3)≤500480-497900-1200370-450250-3002h涂料用量(kg/m2)/9.2-10.517.1-12.87.0-8.64.7-5.7界面剂粘结胶必需必需不需要不需要3、施工技术和质量维修对比⽯膏基和⽔泥基属于两个类别的技术产品，组份材料特性的不同，导致施⼯⽅法和⼯艺的不同，施⼯效果和施⼯成本也完全不同。对比项目水泥基石膏基施工技术防火涂料+水+界面剂、胶粘剂防火涂料+水，混合速凝溶液涂层成型多次分层施工：分3-5层，分道施工。首层3-5mm，每层5-10mm一次施工成型：连续喷涂，30mm涂层厚度一次施工、一遍完成基层处理用高压气枪彻底清除表面灰尘，清理水渍、油污和垃圾等污物，钢材基层表面清洁度要求高，保证涂刷的粘结胶剂的质量无防腐底漆：清除锈皮、油渍、污物等污物，带锈施工有防腐底漆：清除灰尘、油渍、垃圾等，表面清洁度要求较低刷胶挂网刷底胶、挂外网无7施工工艺基层清理，监理验收，刷底胶，涂料+胶+水，充分均匀搅拌，机械喷涂或人工抹涂3-5遍；1-2层间隔至少48h，2-3-4-5层间隔至少12h；昀后1层挂玻纤网或镀锌铁丝网，人工抹涂收面基层清理，监理验收