淺談鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分類及防火機理.doc

淺談鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分類及防火機理剛結(jié)構(gòu) /通過對鋼結(jié)構(gòu)防火保護措施的綜述,介紹了鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類及防火機理,并對防火涂層的厚度以及防火涂料保護面積的計算、防火涂料的選用等作了詳細論述,以期保證鋼結(jié)構(gòu)建筑物的安全性。 關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu),防火涂料,涂層厚度中圖分類號:TU545 文獻標識碼:A 文章編號:1009-6825(2011)03-0033-03 引言 隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展和產(chǎn)鋼量的提高,鋼結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)用于工業(yè)和大型公共設(shè)施中,在民用建筑領(lǐng)域也得到了更加廣泛的應(yīng)用。近10年來,輕鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展尤其迅速。雖然鋼結(jié)構(gòu)具有材質(zhì)均勻,可靠性高;強度高,重量輕;塑性和韌性好;便于機械化制造;安裝方便,工期短;抗震性能好等特點,但鋼結(jié)構(gòu)耐火性差,耐銹蝕性差。 常見的鋼結(jié)構(gòu)防火保護措施有以下幾種: 1)外包層:就是在鋼結(jié)構(gòu)外表添加外包層,可以現(xiàn)澆成型,也可以采用噴涂法?，F(xiàn)澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網(wǎng)或鋼筋來加強,以限制收縮裂縫,并保證外殼的強度。噴涂法可以在施工現(xiàn)場對鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹砂漿以形成保護層,砂漿可以是石灰水泥或是石膏砂漿,也可以摻入珍珠巖或石棉。同時外包層也可以用珍珠巖、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預(yù)制板,采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結(jié)構(gòu)上。 2)充水(水套):空心型鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)充水是抵御火災(zāi)最有效的防護措施。這種方法能使鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中保持較低的溫度,水在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)循環(huán),吸收材料本身受熱的熱量。受熱的水經(jīng)冷卻后可以進行再循環(huán),或由管道引入涼水來取代受熱的水。 3)屏蔽:鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置在耐火材料組成的墻體或頂棚內(nèi),或?qū)?gòu)件包藏在兩片墻之間的空隙里,只要增加少許耐火材料或不增加即能達到防火的目的。這是一種最為經(jīng)濟的防火方法。 4)膨脹材料:采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料保護構(gòu)件,這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形體限制等優(yōu)點,一般不需要添加輔助設(shè)施,且涂層質(zhì)量輕,還有一定的美觀裝飾作用,屬于現(xiàn)代的先進防火技術(shù)措施。本文淺談一下鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。 1、防火涂料的分類 防火涂料又稱阻燃涂料,根據(jù)分類方式的不同,可分為以下類型: 根據(jù)溶劑不同,分為溶劑型和水型;根據(jù)基料不同,分為無機類和有機類;根據(jù)受火狀態(tài)不同,分為非膨脹型和膨脹型;根據(jù)涂層厚度,分為厚型、薄型和超薄型;根據(jù)適用對象,分為鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、電線電纜、混凝土和隧道;根據(jù)適用環(huán)境,分為室內(nèi)和室外。 2、防火涂料的防火機理 燃燒必須滿足三個要素,即可燃物,氧氣和熱源。防火涂料之所以能夠起到防火(阻燃)的作用,是因為: 1)防火涂料本身具有難燃性或不燃性,使被保護基材不直接與空氣接觸,延遲物體著火和減少燃燒的速度;2)防火涂料除本身具有難燃性或不燃性外,它還具有較低的導(dǎo)熱系數(shù),可以延遲火焰溫度向被保護基材的傳遞;3)防火涂料受熱分解出不燃惰性氣體,沖淡被保護物體受熱分解出的可燃性氣體,使之不易燃燒或燃燒速度減慢;4)含氮的防火涂料受熱分解出NO,NH3等基團,與有機游離基化合,中斷連鎖反應(yīng),降低溫度;5)膨脹型防火涂料受熱膨脹發(fā)泡,形成碳質(zhì)泡沫隔熱層封閉被保護的物體,延遲熱量與基材的傳遞,阻止物體著火燃燒或因溫度升高而造成的強度下降。 3、防火涂層的厚度 在標準火升溫狀態(tài)下,鋼結(jié)構(gòu)的防火保護層厚度主要與構(gòu)件承受的有效重力荷載和構(gòu)件的截面系數(shù)有關(guān)。涂裝鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的鋼基層表面應(yīng)嚴格除水、除油,經(jīng)噴砂除銹達到Sa21/2級標準(手工除銹達到St3級以上)后,采用合適的防銹涂料做防腐蝕處理。 根據(jù)CECS24:90鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中,當(dāng)用厚涂型防火涂料(即W1/D122,T19mm)、耐火極限t1h時,計算公式如下: 其中,T1為待噴防火涂層厚度,mm;T2為標準試驗時的涂層厚度,mm;W1為待噴鋼梁重量,kg/m;W2為標準試驗時的鋼梁重量,kg/m;D1為待噴鋼梁防火涂層接觸面周長,mm;D2為標準試驗時鋼梁防火涂層接觸面周長,mm;K為系數(shù)。對鋼梁,K=1;對相應(yīng)樓層鋼柱的保護層厚度,宜乘以系數(shù)K,設(shè)K=1.25。 根據(jù)歐盟的鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范和設(shè)計手冊,適用于鋼結(jié)構(gòu)厚型隔熱防火涂料的涂層厚度計算方法是: 其中,A為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的耐火極限時間內(nèi)所需要的保護層厚度;T為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限;為涂料涂層的導(dǎo)熱系數(shù);為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面系數(shù),即構(gòu)件周長與截面積比值或外周面積與構(gòu)件體積之比。 一般來說,薄的型材需要較厚的防火涂層,而厚的型材的防火涂層厚度相應(yīng)減薄。 4、防火涂料保護面積的計算 4.1 輕鋼結(jié)構(gòu) 輕鋼結(jié)構(gòu)需進行防火處理的部位主要是柱、梁、檁條、連接件。因各部位的防火要求不同,一般應(yīng)分開計算。 4.1.1 柱 柱可分為方形柱和H形柱。方形柱的面積按周長乘以高得出。H形柱主要是H形鋼,先計算出周長(即上下翼緣板的4個面和腹板的2個面),再乘以高度,得出面積。以上計算的是主面積,考慮接頭、伸腿等多余面積,可乘以不超過5%的系數(shù)。 4.1.2 梁 梁的縱斷面一般為H形,但中間的弓高不一定相同,一般按梯形面計算面積。 4.1.3 檁條 一般為C形檁條,例如C20070203的C形檁條,高為200mm,寬為70mm,拐端20mm,壁厚3mm。計算面積為:S=(2002+704+204)L。