鋼結(jié)構(gòu)防火防腐技術(shù)

1、1鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐技術(shù)鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐技術(shù) 21 鋼結(jié)構(gòu)的防火鋼結(jié)構(gòu)的防火 1.1 1.1 鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)技術(shù)原理鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)技術(shù)原理 1.2 1.2 鋼構(gòu)件的耐火極限鋼構(gòu)件的耐火極限 1.3 1.3 防火保護(hù)材料防火保護(hù)材料 1.4 1.4 防火措施與構(gòu)造防火措施與構(gòu)造 2 鋼結(jié)構(gòu)的防腐鋼結(jié)構(gòu)的防腐 2.1 2.1 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的特點(diǎn) 2.2 2.2 鋼結(jié)構(gòu)的防腐措施鋼結(jié)構(gòu)的防腐措施31 鋼結(jié)構(gòu)的防火鋼結(jié)構(gòu)的防火 鋼材耐火性能差，它的機(jī)械性能，如屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度及彈鋼材耐火性能差，它的機(jī)械性能，如屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度及彈性模量，隨溫度升高而降低，因而出現(xiàn)強(qiáng)度下降、變形加大等問(wèn)性模

2、量，隨溫度升高而降低，因而出現(xiàn)強(qiáng)度下降、變形加大等問(wèn)題。試驗(yàn)研究表明，低碳鋼在題。試驗(yàn)研究表明，低碳鋼在200以下時(shí)拉伸性能變化不大，但以下時(shí)拉伸性能變化不大，但在在200以上時(shí)彈性模量開(kāi)始明顯減小，以上時(shí)彈性模量開(kāi)始明顯減小，500時(shí)彈性模量時(shí)彈性模量E值為值為常溫的常溫的50，近，近700時(shí)時(shí)E值則約為常溫的值則約為常溫的20。屈服強(qiáng)度的變化。屈服強(qiáng)度的變化大體與彈性模量的變化相似，超過(guò)大體與彈性模量的變化相似，超過(guò)300以后，應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲以后，應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線就沒(méi)有明顯的屈服臺(tái)階，在線就沒(méi)有明顯的屈服臺(tái)階，在400 500時(shí)鋼材內(nèi)部再結(jié)晶，使強(qiáng)時(shí)鋼材內(nèi)部再結(jié)晶，使強(qiáng)度下降明顯加快，

3、到度下降明顯加快，到700時(shí)屈服強(qiáng)度已所剩無(wú)幾。所以鋼材在時(shí)屈服強(qiáng)度已所剩無(wú)幾。所以鋼材在500時(shí)尚有一定的承載力，而到時(shí)尚有一定的承載力，而到700時(shí)則基本失去承載力，故時(shí)則基本失去承載力，故700被認(rèn)為是低碳鋼失去強(qiáng)度的被認(rèn)為是低碳鋼失去強(qiáng)度的臨界溫度臨界溫度。4 1.1 1.1 鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)技術(shù)原理鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)技術(shù)原理 應(yīng)用防火涂料涂覆在鋼基材表面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行防火隔熱應(yīng)用防火涂料涂覆在鋼基材表面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行防火隔熱保護(hù)，其原理為：一是涂層對(duì)鋼基材起屏蔽作用，隔離了火焰，保護(hù)，其原理為：一是涂層對(duì)鋼基材起屏蔽作用，隔離了火焰，使鋼構(gòu)件不直接暴露在火焰或高溫之中；二是涂層吸熱后，

4、部分使鋼構(gòu)件不直接暴露在火焰或高溫之中；二是涂層吸熱后，部分物質(zhì)分解出水蒸氣或其他不燃?xì)怏w，起到消耗熱量、降低火焰溫物質(zhì)分解出水蒸氣或其他不燃?xì)怏w，起到消耗熱量、降低火焰溫度和燃燒速度、稀釋氧氣的作用；三是涂層本身多孔輕質(zhì)或受熱度和燃燒速度、稀釋氧氣的作用；三是涂層本身多孔輕質(zhì)或受熱膨脹后形成炭化泡沫層，阻止了熱量迅速向鋼基材傳遞，推遲了膨脹后形成炭化泡沫層，阻止了熱量迅速向鋼基材傳遞，推遲了鋼基材受熱后溫度升到極限溫度的時(shí)間。鋼基材受熱后溫度升到極限溫度的時(shí)間。51.2 1.2 鋼構(gòu)件的耐火極限鋼構(gòu)件的耐火極限 構(gòu)件耐火極限是指構(gòu)件在耐火試驗(yàn)中，從受到火的作用構(gòu)件耐火極限是指構(gòu)件在耐火試驗(yàn)中

5、，從受到火的作用時(shí)起，到失去穩(wěn)定性或完整性或時(shí)起，到失去穩(wěn)定性或完整性或絕熱性止，這段抵抗火作用絕熱性止，這段抵抗火作用的時(shí)問(wèn)。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的時(shí)問(wèn)。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GBJ 16一一1987)、高、高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB 50045-1995)，石油化工，石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范(CB 501601992)等國(guó)家規(guī)范對(duì)各類建等國(guó)家規(guī)范對(duì)各類建筑構(gòu)件的燃燒性能耐火極限的要求，鋼構(gòu)件的筑構(gòu)件的燃燒性能耐火極限的要求，鋼構(gòu)件的耐火極限耐火極限不應(yīng)不應(yīng)低于低于下表的規(guī)定下表的規(guī)定61.3 1.3 防火保護(hù)材料防火保護(hù)材料 (1)防火涂料。防火涂

6、料。膨脹型防火涂料膨脹型防火涂料又稱為薄涂型涂料，涂層厚度又稱為薄涂型涂料，涂層厚度一般為一般為27mm，有一定的裝飾效果，所含樹(shù)脂和防火劑只在受，有一定的裝飾效果，所含樹(shù)脂和防火劑只在受熱時(shí)有防火效果。當(dāng)溫度升至熱時(shí)有防火效果。當(dāng)溫度升至150350時(shí)，涂層能迅速膨脹時(shí)，涂層能迅速膨脹510倍，從而形成保護(hù)層。倍，從而形成保護(hù)層。非膨脹型涂料非膨脹型涂料為厚涂型防火涂料，它為厚涂型防火涂料，它由耐高溫硅酸鹽材料、高效防火添加劑組成，是一種預(yù)發(fā)泡高效由耐高溫硅酸鹽材料、高效防火添加劑組成，是一種預(yù)發(fā)泡高效能的防火涂料。涂層厚度一般為能的防火涂料。涂層厚度一般為850mm，通過(guò)改變涂層厚度可，通

7、過(guò)改變涂層厚度可以滿足不同的耐火極限要求。以滿足不同的耐火極限要求。 (2)由厚板或薄板構(gòu)成的外包層防火。常用的有由厚板或薄板構(gòu)成的外包層防火。常用的有石膏板石膏板、水泥水泥蛭石板蛭石板、硅酸鈣板硅酸鈣板和和巖棉板巖棉板，使用時(shí)通過(guò)膠粘劑或緊固件固定在，使用時(shí)通過(guò)膠粘劑或緊固件固定在鋼構(gòu)件上，膠粘劑應(yīng)在預(yù)計(jì)耐火時(shí)間內(nèi)受熱而不失去粘結(jié)作用。鋼構(gòu)件上，膠粘劑應(yīng)在預(yù)計(jì)耐火時(shí)間內(nèi)受熱而不失去粘結(jié)作用。7 (3)外包混土保護(hù)層。可以現(xiàn)澆成型也可以用噴涂法，在外包層外包混土保護(hù)層?？梢袁F(xiàn)澆成型也可以用噴涂法，在外包層內(nèi)埋設(shè)鋼絲網(wǎng)或用小內(nèi)埋設(shè)鋼絲網(wǎng)或用小截面鋼筋加強(qiáng)以限制收縮裂縫和遇火爆裂截面鋼筋加強(qiáng)以限制

8、收縮裂縫和遇火爆裂81.4 1.4 防火措施與構(gòu)造防火措施與構(gòu)造 (1)鋼柱。一般采用厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其涂層厚度應(yīng)滿足鋼柱。一般采用厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其涂層厚度應(yīng)滿足構(gòu)件的耐火極限要求。構(gòu)件的耐火極限要求。施工噴涂時(shí)，節(jié)點(diǎn)部位宜作加厚處理。對(duì)施工噴涂時(shí)，節(jié)點(diǎn)部位宜作加厚處理。對(duì)噴涂的技術(shù)要求和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)均應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料噴涂的技術(shù)要求和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)均應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(CECS24：1990)的規(guī)定。的規(guī)定。 防火板材包裹保護(hù)：當(dāng)采用石膏板、蛭石板、硅酸鈣板、巖防火板材包裹保護(hù)：當(dāng)采用石膏板、蛭石板、硅酸鈣板、巖棉板等硬質(zhì)防火板材保護(hù)時(shí)，板材可

9、用膠粘劑或緊固鐵件固定若棉板等硬質(zhì)防火板材保護(hù)時(shí)，板材可用膠粘劑或緊固鐵件固定若柱子為開(kāi)口截面柱子為開(kāi)口截面(如工字形截面如工字形截面)，則在柱翼緣之間嵌入一塊厚度較，則在柱翼緣之間嵌入一塊厚度較大的防火材料作橫隔板。當(dāng)包覆層數(shù)等于或大于兩層時(shí)，各層板大的防火材料作橫隔板。當(dāng)包覆層數(shù)等于或大于兩層時(shí)，各層板應(yīng)分別固定，板的水平縫至少應(yīng)錯(cuò)開(kāi)應(yīng)分別固定，板的水平縫至少應(yīng)錯(cuò)開(kāi)500mm。9 外包混凝土保護(hù)層：可采用外包混凝土保護(hù)層：可采用C20混凝土或加氣混凝土，混凝土內(nèi)混凝土或加氣混凝土，混凝土內(nèi)宜用細(xì)箍筋或鋼筋網(wǎng)進(jìn)行加固，以固定混凝土，防止遇火剝落。宜用細(xì)箍筋或鋼筋網(wǎng)進(jìn)行加固，以固定混凝土，防止

10、遇火剝落。 鋼絲網(wǎng)抹灰保護(hù)層：其做法是在柱子四周包以鋼絲網(wǎng)，纏上細(xì)鋼鋼絲網(wǎng)抹灰保護(hù)層：其做法是在柱子四周包以鋼絲網(wǎng)，纏上細(xì)鋼絲，外面抹灰，邊角另加保護(hù)鋼筋。絲，外面抹灰，邊角另加保護(hù)鋼筋。 另外，還可將鋼柱包以礦棉氈另外，還可將鋼柱包以礦棉氈(或巖棉氈或巖棉氈)，并用金屬板或其他不，并用金屬板或其他不燃性板材包裹起來(lái)。燃性板材包裹起來(lái)。 (2)鋼梁。鋼梁的防火保護(hù)措施可參照鋼柱的做法。當(dāng)采用噴涂鋼梁。鋼梁的防火保護(hù)措施可參照鋼柱的做法。當(dāng)采用噴涂防火涂料時(shí)，遇下列情況應(yīng)在涂層內(nèi)設(shè)置與鋼構(gòu)件相連的鋼絲網(wǎng)：受防火涂料時(shí)，遇下列情況應(yīng)在涂層內(nèi)設(shè)置與鋼構(gòu)件相連的鋼絲網(wǎng)：受沖擊振動(dòng)荷載的梁；涂層厚度等于

11、或大于沖擊振動(dòng)荷載的梁；涂層厚度等于或大于40mm的梁；腹板高度超過(guò)的梁；腹板高度超過(guò)1.5m的梁；粘結(jié)強(qiáng)度小于的梁；粘結(jié)強(qiáng)度小于0.05MPa的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。 (3)屋蓋與中庭。采用鋼結(jié)構(gòu)承重時(shí)，其吊頂、面板、保溫材料等屋蓋與中庭。采用鋼結(jié)構(gòu)承重時(shí)，其吊頂、面板、保溫材料等均應(yīng)采用不燃燒材料，以減少發(fā)生火災(zāi)時(shí)對(duì)屋頂鋼構(gòu)件的威脅。屋頂均應(yīng)采用不燃燒材料，以減少發(fā)生火災(zāi)時(shí)對(duì)屋頂鋼構(gòu)件的威脅。屋頂鋼構(gòu)件應(yīng)采用噴涂防火涂料、外包不燃燒板材或設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系鋼構(gòu)件應(yīng)采用噴涂防火涂料、外包不燃燒板材或設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等保護(hù)措施，使其達(dá)到規(guī)定的耐火極限要求。統(tǒng)等保護(hù)措施，使其達(dá)到

12、規(guī)定的耐火極限要求。102.1 2.1 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的特點(diǎn) 在大氣環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件只要與水分和氧氣同時(shí)直接接觸，在大氣環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件只要與水分和氧氣同時(shí)直接接觸，就會(huì)在表面形成許多微小的陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，使鋼材的表面發(fā)生就會(huì)在表面形成許多微小的陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，使鋼材的表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。鋼材表面的電化學(xué)腐蝕產(chǎn)物中，最初生侵入，所以，電化學(xué)腐蝕。鋼材表面的電化學(xué)腐蝕產(chǎn)物中，最初生侵入，所以，鋼材的銹蝕是連續(xù)不斷的。另一方面，由于鋼材在銹蝕過(guò)程中形鋼材的銹蝕是連續(xù)不斷的。另一方面，由于鋼材在銹蝕過(guò)程中形成的許多銹坑，進(jìn)一步增加了鋼材與水分及氧氣的接觸表面積，成的許多銹坑，進(jìn)一步增

13、加了鋼材與水分及氧氣的接觸表面積，加劇了銹蝕的速度，所以，鋼材的銹蝕具有擴(kuò)散性?？諝鉂穸取⒓觿×虽P蝕的速度，所以，鋼材的銹蝕具有擴(kuò)散性。空氣濕度、空氣中存在的硫化物、灰塵、煤塵及鹽分的污染物等，均對(duì)鋼結(jié)空氣中存在的硫化物、灰塵、煤塵及鹽分的污染物等，均對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速度有影響。其中，空氣相對(duì)濕度是影響鋼結(jié)構(gòu)腐蝕速構(gòu)的腐蝕速度有影響。其中，空氣相對(duì)濕度是影響鋼結(jié)構(gòu)腐蝕速度的主要因素，而且，當(dāng)鋼材表面出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物后，即使相度的主要因素，而且，當(dāng)鋼材表面出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物后，即使相11 對(duì)濕度較低，腐蝕過(guò)程也會(huì)加劇；氣體及灰塵等污物對(duì)鋼材腐蝕速度對(duì)濕度較低，腐蝕過(guò)程也會(huì)加?。粴怏w及灰塵等污物對(duì)鋼材腐蝕速度

14、的影響，主要是通過(guò)提高鋼材表面水膜的導(dǎo)電性及增強(qiáng)鋼材表面和腐的影響，主要是通過(guò)提高鋼材表面水膜的導(dǎo)電性及增強(qiáng)鋼材表面和腐蝕產(chǎn)物的吸濕性；大氣環(huán)境中的氯化物氣體、硫化物氣體以及灰塵均蝕產(chǎn)物的吸濕性；大氣環(huán)境中的氯化物氣體、硫化物氣體以及灰塵均會(huì)加劇鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。因此，會(huì)加劇鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。因此，在防腐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮環(huán)境影響。在防腐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮環(huán)境影響。122.2 2.2 鋼結(jié)構(gòu)的防腐措施鋼結(jié)構(gòu)的防腐措施 鋼結(jié)構(gòu)的防腐方法有以下幾種：鋼結(jié)構(gòu)的防腐方法有以下幾種： (1)改善鋼材材性的防腐蝕方法。它改善鋼材材性的防腐蝕方法。它是指在鋼材中加入合金元素，以達(dá)到阻是指在鋼材中加入合金元素，以達(dá)到阻緩

15、鋼材腐蝕的目的。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件緩鋼材腐蝕的目的。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)選用耐候鋼等抗腐蝕能力強(qiáng)的鋼材就時(shí)選用耐候鋼等抗腐蝕能力強(qiáng)的鋼材就屬于這種方法。屬于這種方法。 (2)電化學(xué)防腐蝕保護(hù)方法。主要是電化學(xué)防腐蝕保護(hù)方法。主要是指指陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法。從。從20世紀(jì)世紀(jì)50年代起，年代起，隨著陰極保護(hù)技術(shù)日趨完善，它已成為隨著陰極保護(hù)技術(shù)日趨完善，它已成為地下鋼鐵設(shè)施保護(hù)的最重要、最經(jīng)濟(jì)的地下鋼鐵設(shè)施保護(hù)的最重要、最經(jīng)濟(jì)的措施。措施。13 (3)在鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷防腐涂層。這是目前鋼結(jié)構(gòu)防腐的主要措在鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷防腐涂層。這是目前鋼結(jié)構(gòu)防腐的主要措施之一，也是最經(jīng)濟(jì)和最簡(jiǎn)便的防腐方法。根據(jù)涂層

16、組成材料的不同，施之一，也是最經(jīng)濟(jì)和最簡(jiǎn)便的防腐方法。根據(jù)涂層組成材料的不同，其防護(hù)作用可以是阻隔性、電化學(xué)性及阻隔電化學(xué)復(fù)合性，通過(guò)涂其防護(hù)作用可以是阻隔性、電化學(xué)性及阻隔電化學(xué)復(fù)合性，通過(guò)涂刷或噴涂油漆的辦法，在鋼材表面形成保護(hù)膜，在涂料中加入鋅粉、刷或噴涂油漆的辦法，在鋼材表面形成保護(hù)膜，在涂料中加入鋅粉、鋁粉，或在鋼構(gòu)件上噴鍍鋅、鋁，能起到對(duì)鋼材電化學(xué)保護(hù)的作用，鋁粉，或在鋼構(gòu)件上噴鍍鋅、鋁，能起到對(duì)鋼材電化學(xué)保護(hù)的作用，使促進(jìn)腐蝕的各種外界條件如水分、氧氣等盡可能與鋼材表面隔離開(kāi)使促進(jìn)腐蝕的各種外界條件如水分、氧氣等盡可能與鋼材表面隔離開(kāi)來(lái)，從而阻止鋼材銹蝕。來(lái)，從而阻止鋼材銹蝕。1

17、4 把要保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，另外用不溶性電極作為輔助陽(yáng)極，把要保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，另外用不溶性電極作為輔助陽(yáng)極，兩者都放在電解質(zhì)溶液里，接上外加直流電源通電后，大量電子被兩者都放在電解質(zhì)溶液里，接上外加直流電源通電后，大量電子被強(qiáng)制流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面產(chǎn)生負(fù)電荷（電子）的積累，強(qiáng)制流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面產(chǎn)生負(fù)電荷（電子）的積累，只要外加足夠強(qiáng)的電壓，金屬腐蝕而產(chǎn)生的原電池電流就不能被輸送，只要外加足夠強(qiáng)的電壓，金屬腐蝕而產(chǎn)生的原電池電流就不能被輸送，因而防止了鋼鐵的腐蝕因而防止了鋼鐵的腐蝕 151617181920 由于非膨脹性的防火涂料一般比膨脹型防火涂料的涂層厚，由于非膨脹性的防火涂料一般比膨脹型防火涂料的涂層厚，因而其單位面積用量大，使用成本高，裝飾效果差，并且其防火因而其單位面積用量大，使用成本高，裝飾效果差，并且其防火隔熱效果不及膨脹型防火涂料，所以現(xiàn)在