淺析鋼結(jié)構(gòu)的防火及防火涂料
導讀：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行建造。鋼結(jié)構(gòu)具有不耐火性，因此需要對其進行防火保護，以減輕鋼結(jié)構(gòu)在火災中的破壞，避免結(jié)構(gòu)在火災中由于建筑倒塌對人身安全造成威脅。在各類防火方法中，采用防火涂料進行防火的方法是目前為止被認為最有效也是應用最廣的措施。
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。當火災發(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、彈性模量等力學性能迅速下降。當溫度達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。而一般火災現(xiàn)場的溫度都會達到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，因此需要對其進行防火保護，以減輕鋼結(jié)構(gòu)在火災中的破壞，避免結(jié)構(gòu)在火災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)件在火災中迅速，為滅火救人爭取時間，以及減少災后的修復費用和結(jié)構(gòu)恢復時間。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法。截流法是截斷或阻滯火災產(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)法把熱量引導走或者消耗，使得溫度無法達到臨界溫度，從而起到保護結(jié)構(gòu)的作用。在各類防火方法中，采用防火涂料進行防火的方法是目前為止被認為最有效也是應用最廣的措施。
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，并形成非燃氣體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.水蒸汽或其他不燃氣體，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，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，同時制定必要的應急方案在火災發(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
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