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鋼材是一種(zhǒng)不會燃燒的建築材料,它具有抗震,抗彎等特性。在實際應用中,鋼材既可以相對增加(jiā)建築物的荷載能力(lì),也可以滿足建(jiàn)築設計美感(gǎn)造型的需要;還避免了混凝土等(děng)建築材料不能彎曲(qǔ),拉伸(shēn)的缺陷。因此鋼材受到(dào)了建築行業的青睞,單(dān)層,多層,摩天大樓,廠房,庫(kù)房,候車室,候機廳等采用鋼材都很普遍(biàn)。但是,鋼材作為建築材料在防火方麵又存在一些難以避免的缺陷,它的機械性能,如屈服點,抗拉及彈性(xìng)模量等均會因溫度的升高而急劇下降。
鋼結(jié)構通常在450~650℃溫度中就會失去承載能力、發生很大的形變、導(dǎo)致鋼柱(zhù)、鋼梁彎曲,結果因過大的形變而不能繼續使用,一(yī)般不加保護的鋼結構的(de)耐火極限為15分鍾左右。這一時間的長短還與構件吸熱的速度有關(guān)
1.超薄型(xíng)結構防(fáng)火塗料
超薄型鋼結構防火塗料是指塗層厚度3 mm(含3 mm)以(yǐ)內,裝飾效果較好,高溫(wēn)時(shí)能膨脹發泡(pào),耐火極限一般在2 h以內的鋼結構防火塗料。該類鋼結構(gòu)防(fáng)火塗料一般為溶劑型體係,具有優越的黏結強度、耐候耐水性好、流平性好、裝飾性好等特點;在受火時緩慢膨脹發(fā)泡(pào)形成致密(mì)堅硬的防火隔(gé)熱層,該防火層具有很強的耐火衝擊性,延緩(huǎn)了鋼材的溫升,有效保護(hù)鋼構件。超薄膨脹型鋼(gāng)結構防火塗料施工可采用噴塗、刷塗(tú)或輥塗,一般使用在耐火極限要求在2 h以內(nèi)的建築鋼(gāng)結構上。已出現了耐火性能達到或超過2 h的超薄型鋼結構防火塗料(liào)新品種,它主要是以特殊結(jié)構的聚甲基丙烯酸(suān)酯或環氧樹脂與氨基樹脂、氯化石蠟等複配作為基料粘(zhān)合劑,附(fù)以高聚合度聚磷酸銨、雙季戊四醇、三(sān)聚氰胺等為(wéi)防火阻燃體(tǐ)係,添加鈦白粉、矽灰石等無機(jī)耐火材料,以200#溶劑油為(wéi)溶劑複合而成。各(gè)種輕鋼結構(gòu)、網架等多采用該類型防火塗料進行防火保護。由(yóu)於該類防火塗料塗層(céng)超(chāo)薄,使得使用量較厚型、薄(báo)型鋼結構防火塗料大大減少(shǎo),從而降低(dī)了工程(chéng)總費用(yòng),又使鋼(gāng)結構得(dé)到了有效的防(fáng)火保護,防火效果很好(hǎo)。
2.薄型鋼結構防火塗(tú)料
薄塗型鋼結構防火塗料是指塗層厚度大(dà)於3mm,小於等(děng)於7 mm,有一定裝飾效果,高溫時膨脹增厚,耐火極限在2 h以內的鋼結(jié)構防火塗料。這類鋼結構防火塗料一般是用合適的水性聚合物作基料,再配以阻燃劑複合體係、防火添加劑、耐火纖維等(děng)組成,其防火原理同超薄型。對這類(lèi)防火塗料,要求(qiú)選用的水性聚合物必須對鋼基材有良好的附著力、耐久性和耐水性(xìng)。其裝飾性優(yōu)於(yú)厚型防(fáng)火塗料,遜(xùn)色於超薄型(xíng)鋼結構防火塗(tú)料,一般耐火極限在2 h以內。因此常用在小於2 h耐火極限的鋼結構防火保護工程中,常采用噴塗施工。在一個時(shí)期占有很(hěn)大的比例,但隨著超薄型鋼結構防火塗料的出現,其市場份額逐漸被替代。
3.厚型鋼結構防火塗料
厚型鋼結構防火塗(tú)料是指塗層厚度大於7 mm,小於等於45 mm,呈粒狀麵,密(mì)度較小,熱導率低,耐火極限在2 h以上的鋼(gāng)結構防火塗料。由於厚型防火塗料的成分多為無機(jī)材料(liào),因此其防火性能穩定,長期使用效果較好,但其塗料組分的顆粒較大,塗層外觀不平整,影響建築的(de)整體美觀,因此大多用於結構隱蔽工程。該類防火塗料在火災中(zhōng)利用材料粒狀表麵,密度較小,熱導率低或(huò)塗層中材料的吸熱性,延緩了鋼材的溫升,保護鋼材。這類(lèi)防火塗料是用合適的無機膠結料(如水玻璃、矽溶膠、磷酸鋁鹽、耐火水泥等),再配以無機輕質絕熱骨(gǔ)料材料(liào)(如膨(péng)脹珍珠(zhū)岩、膨(péng)脹蛭石、海抱石、漂珠、粉煤灰等)、防火添加劑、化學藥劑和增強材料(如矽酸鋁纖維、岩棉、陶瓷(cí)纖維、玻璃纖維等)及填料等混合配製(zhì)而成,具(jù)有成本較低的優點。施工常采用(yòng)噴塗,適用於耐(nài)火極限要求在2 h以上的室內(nèi)外隱蔽鋼(gāng)結構(gòu)、高層全鋼結構及多層廠房鋼結構。如:高層民用建築的柱、一般工業與民(mín)用建築中支承多層的柱的耐火極(jí)限均應達到3 h,需采用該厚型防火塗料保護。
4.礦物棉類建(jiàn)築防火隔熱塗料
礦物(wù)棉類建築防火隔熱塗料(liào)是繼厚塗型(xíng)建築防火塗料— 珍珠岩係列,氯氧鎂水泥係列防火塗料之後的又一重(chóng)要防火塗料係列,尚屬空白,它與(yǔ)珍珠岩類防火塗料相比,其主要特點(diǎn)是作為(wéi)隔熱填料的礦物纖(xiān)維(wéi)對塗層強度(dù)可起(qǐ)到增強作用,可應用於地震多發的地區或常受震動的建築物,並能起到防火、隔熱、吸音之作用。礦(kuàng)物棉類建(jiàn)築防(fáng)火隔熱塗料主要有礦物纖(xiān)維防火隔熱塗料、隔熱填(tián)料,其主要成分是(shì)礦物棉、粘結材料一般是水泥(ní),在現場采用幹法(fǎ)噴塗(tú)施工,即纖維經分散後與粘結材料一起用高壓空氣輸送至噴口(kǒu)處,然後與分布於噴口周圍的高霧化水(shuǐ)混合噴射(shè)至待(dài)塗表麵。能夠獲得密度較小的塗層,從而能減輕整個建築物的重量,降低建築(zhù)物負荷。國外(wài)已(yǐ)廣泛使用快幹(gàn)型礦物棉類防火塗料,在施工條件差的建築工地使用時,具有施工方便、成本低、幹燥時間短等優點。
不足之處
要使鋼結構材料在實際應用中克(kè)服防火方麵的不足,必須進行防火處理,其目的就是將鋼結構的(de)耐火極限提高到設計規範規(guī)定的極限範圍。防止鋼結構在火災中迅速升溫發生形變塌落,其(qí)措施是多種多樣的,關鍵是(shì)要根據不同情況采取不(bú)同(tóng)方法,如采用絕熱、耐(nài)火材料阻隔(gé)火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu),降低熱量傳遞的速度推遲鋼結(jié)構溫升、強度變(biàn)弱的時間等。但無論采取何種(zhǒng)方法,其原(yuán)理是一致的。下(xià)麵介紹幾種不同(tóng)鋼結構的防火保護措施。
一、外包層。就是在鋼結構外表添加外包層,可(kě)以現澆成型,也可(kě)以采用噴塗法。現澆成型(xíng)的實(shí)體混凝(níng)土外包層通常用鋼絲網或鋼筋來加強,以限(xiàn)製收縮裂(liè)縫,並保證外殼的強度。噴塗法可以在施工現場對鋼結構(gòu)表麵塗抹砂泵以形成保護層(céng),砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿,也可以摻入珍珠岩或石棉(mián)。同時外包(bāo)層也可(kě)以用珍珠岩、石棉、石(shí)膏或石棉水泥、輕混凝土做成預製板,采用膠粘劑(jì)、釘子、螺栓固定在鋼結構上。
二、充水(水套),空心型鋼結構(gòu)內充水是抵禦火災最有效的防護措施,這種方法能使鋼結構在火(huǒ)災中保持較低(dī)的溫度、水在(zài)鋼結構內循(xún)環、吸收材料本身受熱的熱量(liàng)。受熱的水(shuǐ)經冷卻後可以進行再循環、或(huò)由管(guǎn)道引入涼水來取代受熱(rè)的水。
三、屏蔽。鋼結構設(shè)置在耐火材料組成的牆體或頂棚內,或將(jiāng)構件包藏在兩片牆之間的空隙裏,隻要增加少許耐火材料或不增加即能達到防火的目的。這(zhè)是一種最為(wéi)經濟的(de)防火(huǒ)方法(fǎ)。
四、膨脹材料。采用鋼結構防火塗料保護構件,這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結構幾何形體限製等優點,一般不需要添加輔助設施,且塗層質量(liàng)輕,還有一定的美觀裝飾作用,屬於現代的(de)先進防火技(jì)術措(cuò)施。
高層鋼結構(gòu)建築日趨增(zēng)多,尤其是一些超高層建築(zhù),采用鋼結構材料更為廣泛。高層建築一旦發生火災事故,火不(bú)是在短時間內就能(néng)撲滅的,這就要求(qiú)我們在建築設計時,加大對建築材料的(de)防火保護,以增強(qiáng)其耐火極限,並(bìng)在建(jiàn)築內部製訂必要的應急方案,以減少人員傷亡和財產損失。