淺談鋼結構防火涂料分類及防火機理.doc

淺談鋼結構防火涂料分類及防火機理剛結構 /通過對鋼結構防火保護措施的綜述,介紹了鋼結構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,以期保證鋼結構建筑物的安全性。 關鍵詞:鋼結構,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,鋼結構不僅應用于工業(yè)和大型公共設施中,在民用建筑領域也得到了更加廣泛的應用。近10年來,輕鋼結構發(fā)展尤其迅速。雖然鋼結構具有材質均勻,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,但鋼結構耐火性差,耐銹蝕性差。 常見的鋼結構防火保護措施有以下幾種: 1)外包層:就是在鋼結構外表添加外包層,可以現(xiàn)澆成型,也可以采用噴涂法。現(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)場對鋼結構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、輕混凝土做成預制板,采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結構上。 2)充水(水套):空心型鋼結構內(nèi)充水是抵御火災最有效的防護措施。這種方法能使鋼結構在火災中保持較低的溫度,水在鋼結構內(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:鋼結構設置在耐火材料組成的墻體或頂棚內(nèi),或將構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:采用鋼結構防火涂料保護構件,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制等優(yōu)點,一般不需要添加輔助設施,且涂層質量輕,還有一定的美觀裝飾作用,屬于現(xiàn)代的先進防火技術措施。本文淺談一下鋼結構防火涂料。 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,分為鋼結構、木結構、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,降低溫度;5)膨脹型防火涂料受熱膨脹發(fā)泡,形成碳質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,鋼結構的防火保護層厚度主要與構件承受的有效重力荷載和構件的截面系數(shù)有關。涂裝鋼結構防火涂料的鋼基層表面應嚴格除水、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鋼結構防火涂料應用技術規(guī)范中,當用厚涂型防火涂料(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;對相應樓層鋼柱的保護層厚度,宜乘以系數(shù)K,設K=1.25。 根據(jù)歐盟的鋼結構防火規(guī)范和設計手冊,適用于鋼結構厚型隔熱防火涂料的涂層厚度計算方法是: 其中,A為鋼結構構件在規(guī)定的耐火極限時間內(nèi)所需要的保護層厚度;T為鋼結構構件的耐火極限;為涂料涂層的導熱系數(shù);為鋼結構構件的截面系數(shù),即構件周長與截面積比值或外周面積與構件體積之比。 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減薄。 4、防火涂料保護面積的計算 4.1 輕鋼結構 輕鋼結構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。