淺析鋼結(jié)構(gòu)的防火及防火涂料
導(dǎo)讀：鋼結(jié)構(gòu)建筑是繼鋼筋砼建筑之后的最具革命性的建筑新發(fā)展和新應(yīng)用，與普通鋼筋砼相比具有結(jié)構(gòu)斷面小、自重輕、強度高、抗震性能好、質(zhì)量易于保證等優(yōu)點，適用于大跨度，大空間高聳建筑結(jié)構(gòu)以及在軟地基土上進(jìn)行建造。鋼結(jié)構(gòu)具有不耐火性，因此需要對其進(jìn)行防火保護，以減輕鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的破壞，避免結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中由于建筑倒塌對人身安全造成威脅。在各類防火方法中，采用防火涂料進(jìn)行防火的方法是目前為止被認(rèn)為最有效也是應(yīng)用最廣的措施。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)，防火，防火涂料
0、前言
鋼結(jié)構(gòu)建筑是繼鋼筋砼建筑之后的最具革命性的建筑新發(fā)展和新應(yīng)用，與普通鋼筋砼相比具有結(jié)構(gòu)斷面小、自重輕、強度高、抗震性能好、質(zhì)量易于保證等優(yōu)點，適用于大跨度，大空間高聳建筑結(jié)構(gòu)以及在軟地基土上進(jìn)行建造。隨著經(jīng)濟建設(shè)得不斷發(fā)展，我國鋼材的產(chǎn)量和需求量每年也在不斷攀升，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用也越來越廣泛。然而鋼結(jié)構(gòu)在使用過程卻也存在著一些缺點，特別是鋼材的不耐火性。
1、鋼結(jié)構(gòu)的防火性能
1.1 鋼材在高溫條件下的力學(xué)性能
鋼結(jié)構(gòu)屬非燃燒體，其耐熱性能高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但耐火性差，在無防護措施的條件下鋼結(jié)構(gòu)耐火極限只是15分鐘左右。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，隨著溫度的升高，鋼材的性能有很大的變化，鋼材的屈服點、抗壓強度、彈性模量等力學(xué)性能迅速下降。當(dāng)溫度達(dá)150℃以上時就必須采取防護措施;在300~400℃時，鋼材強度開始迅速下降;600℃左右失去承載能力，發(fā)生很大的形變。而一般火災(zāi)現(xiàn)場的溫度都會達(dá)到800~1000℃，在這樣的高溫下裸露的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度會迅速降低，出現(xiàn)塑性變形，產(chǎn)生局部破壞，最終導(dǎo)致辭鋼結(jié)構(gòu)建筑物整體倒塌破壞。
1.2鋼結(jié)構(gòu)建筑防火的措施和方法論
鋼結(jié)構(gòu)具有不耐火性，因此需要對其進(jìn)行防火保護，以減輕鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的破壞，避免結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中由于建筑倒塌對人身安全造成威脅。鋼結(jié)構(gòu)防火的目的就是提高結(jié)構(gòu)的耐火極限,防止鋼材構(gòu)件在火災(zāi)中迅速，為滅火救人爭取時間，以及減少災(zāi)后的修復(fù)費用和結(jié)構(gòu)恢復(fù)時間。目前，提高鋼結(jié)構(gòu)防火性能的主要方法有截流法和疏導(dǎo)法。截流法是截斷或阻滯火災(zāi)產(chǎn)生的熱量向構(gòu)件的傳輸，從而使構(gòu)件在規(guī)定的時間內(nèi)溫度上升不超過其臨界溫度，其做法是構(gòu)件表面設(shè)置一層保護材料。具體有噴涂法，包封法，屏蔽法和水噴淋法。與截留法不同，疏異法則允許熱量傳到構(gòu)件上，然后設(shè)法把熱量引導(dǎo)走或者消耗，使得溫度無法達(dá)到臨界溫度，從而起到保護結(jié)構(gòu)的作用。在各類防火方法中，采用防火涂料進(jìn)行防火的方法是目前為止被認(rèn)為最有效也是應(yīng)用最廣的措施。
2、防火涂料
防火涂料又稱阻燃涂料，主要由成膜物、成炭劑、在炭催化劑、發(fā)泡濟、無機顏料、填料等組成，它不僅具有普通涂料的裝飾性，而且具有防腐蝕、防銹、耐酸堿等性能，且其本身具有不燃性或難燃性，故在火災(zāi)中能阻止或延滯附著物的燃燒。
2.1防火涂料的分類
防火涂料分類方法較多，可按不同的原則劃分。論文發(fā)表。依其防火機理不同可分為非膨脹型與膨脹型兩類。非膨脹型防火的作用是一是涂層自身難燃或不燃，二是在火焰或高溫的作用下能釋放出滅火氣體，并形成非燃?xì)怏w的無機層來隔絕空氣。膨脹型防火涂料遇火膨脹發(fā)泡，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)不直接與空氣污染接觸從而延緩結(jié)構(gòu)燃燒或破壞。按阻燃形式分有阻燃涂料、燒蝕涂料、璃狀熔融。按分散介質(zhì)不同可分為水性防火涂料和溶劑型防火涂料兩大類。使用范圍可分為室內(nèi)防火涂料和室外防火涂料。以添加阻燃劑方式來劃分可分為添加型防火涂料和反應(yīng)型防火涂料。若按其功能與具體的防護基材可分為飾面型防火涂料、電纜防火涂料、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料以及隧道防火涂料。
2.2鋼結(jié)構(gòu)防火涂料
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是將防火涂料涂覆于鋼材表面，以形成耐火隔熱戀保護層，阻礙火焰的侵襲從而提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限。涂料涂層對鋼基材起屏蔽作鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火原理是:①包裹鋼基材火災(zāi)時使其不直接暴露在高溫或火焰中。②防火涂層吸熱后部分物質(zhì)分解放出的.水蒸汽或其他不燃?xì)怏w，消耗部分熱量從而降低了火焰溫度和燃燒速度以及稀釋氧氣的作用。③由于防火涂層輕質(zhì)多孔且受熱后將形成碳化泡沫層，阻止了熱量向鋼基材地傳遞，推遲了鋼基材強度的降低，從而達(dá)到提高了鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限的目的。論文發(fā)表。
2.2.1厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料
厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指其涂層厚度在8~50mm之間，耐火極限一般≥2h。它是利用材料的不燃性、低導(dǎo)熱或涂層中材料的吸熱性來延緩鋼材的溫升。其防火涂料主要是由非膨脹型無機防火涂料組成，具有耐熱戀性、隔熱性和完全不燃、不發(fā)煙等特點。其原料易得，成本較低，施工時采取噴涂或抹涂，可分人室內(nèi)和室外兩種類型。
2.2.2薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料
薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度在3~7mm之間，耐火極限一般2h小時以內(nèi)，通常取用噴涂施工。此類防火涂料主要是以水溶型為主，一般選用合適的水性聚合物作基料，再配以陰燃劑復(fù)合體系、防炎添加劑、耐火纖維等。其具有較的裝飾性和理化性能，裝飾性優(yōu)于厚型防火涂料，稍遜色于超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。火災(zāi)時受火膨脹發(fā)泡，形成耐火隔熱層來延緩鋼材的溫升，起到保護鋼構(gòu)件作用。這類涂料可用于高層民用建筑中的梁，一般工業(yè)與民用建筑中支承單層的柱、梁、樓板和層頂承重構(gòu)件。
2.2.3超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料
超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度3mm以內(nèi)，耐火極限要求2h小時以內(nèi)，以溶型為主，具有良好的裝飾和理化性能，受火時膨脹泡形成致密、強度高的防火隔層，該防火隔層極大地延緩了鋼材溫度的提高，從而提高了鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限，是一類新型防火材料。由于其厚度較薄，在工程中與厚型、薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比用料大大減少，因而可降低工程總費用。該防火涂料可用于一類建筑物中的梁樓板與層頂承重構(gòu)件和二類建筑中的柱、梁、樓板中的鋼結(jié)構(gòu)的保護。
3、結(jié)束語
現(xiàn)今，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑日趨增多，特別是一些大跨度，大空間，超高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)材料尤為廣泛,。然而我們必須意識到這些高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，短時間內(nèi)火將難以撲滅，這就要求在建筑設(shè)計時必須加大對建筑材料的防火保護，同時制定必要的應(yīng)急方案在火災(zāi)發(fā)生的第一時間迅速疏散人群，以減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。我們還需加強新的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究，開發(fā)新型防火涂料，使其充分發(fā)揮防火功能。
參考文獻(xiàn)
[1]甄誠.鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計發(fā)展.低溫建筑技術(shù),2005，(3).
[2]李瑞亮.鋼結(jié)構(gòu)防火淺析.結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究應(yīng)用,2007.
[3]張明華.淺談鋼結(jié)構(gòu)防火涂料使用中存在的問題及對策建筑科學(xué).2007.
[4]陳夙.鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的發(fā)展上海涂料,2008，(12).
【淺析鋼結(jié)構(gòu)的防火及防火涂料】相關(guān)文章：
6.冬季防火通知