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EPS彩钢夹芯板的防火措施(活动板房火灾事故的危险性...等)-昕龙春安全人居地产建筑


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    关于落实公安部、住建部等防火等要求的具体行动案例之一:点看  盒子建筑等替代彩钢聚苯板墙板建筑解决方案简要说明(抗震、A级防火等防灾安全环保)

     防火安全常识--昕龙春XLC倡导安全人居、建筑或地产

EPS彩钢夹芯板的防火措施
www.xlc.cn 昕龙春XLC网 收录 来源:网络 2011-6-7 16:46:11

    近些年,为了满足人们对民用建筑的高要求,适应社会经济的快速发展,越来越多的大空间、施工周期短、节约能源、外形美观时尚的钢结构.彩钢夹芯板建筑飞速发展,代替传统建筑材料。众所周知,钢结构建筑的突出弱点是耐火极限低,保温隔热性能差,容易腐蚀等。国内外钢结构建筑物的火灾案例都证明,发生火灾后20min以内钢结构建筑物就会有被烧跨的威胁,变成一片废墟。GB 50016—2006(建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)中也将建筑物的耐火等级划分为四类。未经防火保护的钢结构建筑物的耐火等级仅为四级,火灾危险性大。这一点在前文提及的两起火灾中也可以得到印证。

    很多相关资料都涉及到了钢结构的防火保护措施,从不同方面谈了用什么措施如何保护火灾中的钢结构,而作为新兴起的钢结构一彩钢夹芯板建筑,单单对钢质承重构件进行防火保护是远远不够的,对作为新型墙面材料的彩钢夹芯板也应进行必要的、有效的防火措施,才能从整体上提高整个建筑的耐火等级。
    1、EPS彩钢夹芯板的阻燃
    前面已经提到过未加阻燃剂处理的普通EPS泡沫归类为“易燃类”,遇火即燃烧,而且火焰迅速蔓延到整个表面。在2006年“5·l0”新疆乌鲁木齐华凌市场特大火灾模拟实验中也可以得到印证。模拟实验采用100 mm厚蓝色EPS彩钢屋面夹芯板,置于事先搭好的平台上,用明火烘烤。明火烘烤1 min后,EPS彩钢夹芯板芯材冒出黑色烟气,表面颜色逐渐变黑,3min7 s后,可以从试件缝隙中看见红色火苗,发烟量明显增大,呈浓黑色;3 min31 s后,从试件有缝隙处均可看到红色火苗,芯材开始燃烧,有大量熔滴滴落,烟气呈黑色,进入猛烈燃烧阶段。从模拟实验可以看出,EPS彩钢夹芯板从受到明火烘烤到进入猛烈燃烧阶段仅需3.5 min左右,火灾危险性极大,对其进行有效的阻燃处理已不容忽视。
    1.1、EPS的阻燃处理
    火发生的充分条件有:一定的可燃物浓度;一定的含氧量;一定的着火能量;相互作用 。只要破坏这四个条件中的任何一个,燃烧就不能发生。据此,阻燃机理也可以分为稀释机理、隔离膜机理、冷却机理、终止链锁反应机理四种 ,根据这四种机理,可以从以下两个方面对EPS进行阻燃处理。
    (1)添加阻燃剂。添加磷系阻燃剂。含有磷系阻燃剂的聚合物燃烧时,其中的磷化物受热分解生成磷酸、偏磷酸和聚磷酸,在聚合物的表面形成一层不挥发性保护膜,隔绝空气,起到阻燃作用。主要有磷酸铵、磷酸二氢铵、高效磷酸盐阻燃剂等 。
    添加卤系阻燃剂。卤系阻燃剂的使用是最早出现的,目前仍然是生产和使用量最广泛的一类阻燃剂,但由于其燃烧时产生大量烟气和有毒且具腐蚀性的气体,在很多方面的应用受到不同程度的限制,但在新型更有效且环保的阻燃剂出现之前,卤系阻燃剂的使用仍然有很大空问。
    添加某些含金属离子的阻燃剂,有抑烟作用。三水合铝不仅具有稳定性好、毒性低或无毒、不产生腐蚀性气体、阻燃效果持久等特点,而且最突出的是具有消烟性。氢氧化镁除具三水合铝的优点外,其热稳定性和抑烟性都能明显优于三水合铝“ 。
    (2)外涂防火涂料。可在EPS材料外层喷涂防火涂料,但要注意不要影响EPS材料与金属彩钢板之间的黏合性,造成EPS彩钢夹芯板的质量问题。
    1.2、对金属彩钢面的阻燃
    (1)可以在金属彩钢板表面喷涂防火涂料,达到阻燃的目的。
    (2)可以在金属彩钢板表面喷涂膨胀型防火漆。据试验:将一般油漆和防火漆分别涂在木板上,干燥后,用同样的火焰烘烤,涂一般油漆的木板,不到2 min木板和油漆一道焦灼;而涂非膨胀型防火漆的木板,2 min后仅出现阴燃现象,静置30 s后立即熄灭;涂膨胀型防火漆的木板,即使烘烤15 min,连阴燃现象也未出现 。由此可见,在金属彩钢板表面喷涂膨胀型防火漆,可以有效保护芯材,在一定时间内阻止了火势蔓延,减少了火场上有毒烟气的浓度,降低了对被困人员、在场消防指战员的威胁。
    2、EPS彩钢夹芯板建筑的防火分区
    再回头看这两起火灾,造成直接经济损失较大的一个重要方面就是两栋起火建筑均未划分有效的防火分区。
新疆吐鲁番市新拓商城,属集贸市场,分为商场、批发、餐饮三个区,起火部位位于西侧餐饮区。餐饮区商铺按“日”字形分布,为彩钢板结构,地上一层建筑,占地面积约4 950 m2,建筑面积3 544.6 m2;新疆阿克苏市金洲机电汽配城5号展厅坐西朝东,南北长134.4 m,东西宽19 rn,高8.6 m,总建筑面积2 533.6 m2。根据《建规》第5.1.1和5.1.6的规定,四级耐火等级的民用建筑防火墙应为耐火极限为3.00 h的不燃烧体材料,防火分区的最大允许建筑面积是600 m2(当然火灾后才暴露出起火建筑的耐火等级为四级),那么吐鲁番市新拓商城餐饮区、阿克苏市金洲机电汽配城5号展厅应分别划分6个、4个防火分区,而实际的情况与之大相径庭。
    单单以建筑耐火等级、最大允许建筑面积来划分防火分区,笔者认为不是很妥当,应结合建筑的使用性质、火灾荷载、火灾危险性等因素进行防火分区,也可以在土建过程中提前做好以建筑使用性质为依托,按照图纸设计施工为主要方法、请消防部门指导消防设施建设为有力监督的实施方案,在商户进驻时严格按照图纸设计分配商铺,这样就可以避免建筑使用性质混乱,管理困难的局面,保证用火用电情况复杂的建筑受到有效保护,远离火灾危险。
    另外,《建规》中7.1.6条规定“ :“防火墙的构造应使防火墙任意一侧的屋架、梁、楼板等受到火灾的影响而破坏时,不致使防火墙倒塌。”可见,防火墙的设置在一定程度上可以在钢结构失去支持能力倒塌时保护火灾现场物证不受摧毁性破坏,也可以保护火灾中的被困人员、搜救人员的生命安全,对后期火灾调查工作提供方便。

钢结构防火涂料防火原理浅析
www.xlc.cn 昕龙春XLC 网载 2010 来源:中国钢结构网
 

    摘要:钢结构作为现代建筑的主要形式,在常温下具有质量轻、强度高,抗震性能好,施工周期短,建筑工业化程度高,空间利用率大等优点,为企业节省投资而被投资者大量应用。但钢结构建筑抗火性能差的特点也非常明显,因为钢材虽是一种不燃烧的材料,却是热的良导体,极易传导热量。钢材在温度超过300度以后,屈服点和极限强度显著下降,达到600度时强度几乎等于零。科学试验和实例都表明,未加保护的钢结构在火灾情况下,只需15分钟,自身温度就会上升到540度以上,致使构件本身扭曲变形,导致建筑物坍塌毁坏,变形后的钢结构也无法修复使用。因此,对钢结构必须采取防火保护措施。

    关键词:钢结构防火涂料;防火原理

     一、前言

    钢结构件的防火方法主要有涂料保护、防火板保护、混凝土保护、柔性卷材保护、无机纤维保护、结构内通水冷却保护等。其中,涂刷防火涂料施工方便、重量轻、成本低、不受构件几何形状限制,应用范围最广,效率最高。

    要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足,必须进行防火处理,其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落,其措施是多种多样的,关键是要根据不同情况采取不同方法,如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构,降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。但无论采取何种方法,其原理是一致的。防火涂料就是一种近年来比较先进的防火技术措施。

    二、钢结构防火涂料防火原理及组成

    钢结构防火保护的原理是采用绝热或吸热的材料阻隔火焰直接灼烧钢结构,降低热量向钢材传递的速度,推迟钢结构温升和强度减弱的时间。根据《钢结构防火涂料》(GB14907—2002),钢结构防火涂料定义为施涂于建筑物及构筑的钢结构表面,能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料。目前,国内外钢结构防火涂料主要有基体树脂、催化剂、成碳剂、发泡剂等组成。

    1.基体树脂

    基体树脂与其它组分配伍,既保证了涂料在正常条件下具有各种使用功能,又能在火焰灼烧或高温条件下具有难燃性和优良的膨胀发泡性能。通常情况下,丙烯酸树脂防火涂料的炭化层质量较高,故通常采用丙烯酸树脂作为主成膜物,并对其进行改性,以提高涂料的整体效果。

    2.催化剂

    催化剂是一种能在一定条件下分解出磷酸的物质,分解出的酸使多元醇脱水,从而使之形成不易燃的三维空间结构的炭化层。通常,磷酸三聚氰胺的水溶性较聚磷酸胺小,且兼具催化和发泡双重功效,目前主要选用磷酸三聚氰胺为催化剂。

    3.成碳剂

    成碳剂是涂层在高温下形成不易燃三维空间结构的泡沫碳化层的物质基础,对泡沫炭化层起骨架作用。成碳剂在分解温度上要和催化剂相匹配,当采用聚磷酸胺作催化剂时就应用热稳定性高的含高碳多羟基化合物作成碳剂,如季戊四醇、二戊季醇超薄型防火涂料用于广东大亚湾核电站裸露厂房屋架上已达十几年之久,仍可正常使用。但其缺点是施工时气味大、涂层易老化,淀粉等。使用淀粉做成碳剂,涂层的耐水性问题不易解决,而二季戊四醇由于其价格原因,在国内也很少使用,目前国内普遍采用季戊四醇作为防火涂料的成碳剂。

    4.发泡剂

    膨胀型防火涂料只有在发泡剂的作用下,才能在高温火焰下产生膨胀层。发泡剂遇火分解并释放出氨、水、二氧化碳、卤化氢等不燃性气体,使涂层在到达软化点的情况下发泡膨胀,形成海绵状结构。

    三、存在的技术问题

    1.耐久性

    由于厚型防火涂料存在自重大,装饰性差,因此只能应用在某些对外观要求不高的室外钢结构。广泛应用的是薄型和超薄型钢结构防火涂料,特别是超薄型。此两类涂料所使用的主要原料聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇均耐水性不良,存在随着环境、时间等溶出、分解、降解和老化等问题,因此,此类涂料必定会随着时间的推移防火性能有所下降,而目前还没有找出一种评定防火涂料耐久性的方法。检测报告所给出的耐火极限是涂料涂后保养1至2个月的检验结果,但火灾的发生是不可预测的,火灾可能是在涂料涂后的1年,也可能在涂后的10年发生,因此膨胀型防火涂料最主要的就是耐久性问题。

    2.安全性

    目前的膨胀型钢结构防火涂料遇火有可能释放出氨、HCN、卤化氢、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氯、溴等有毒有害气体。如果这些气体的浓度超过了人体忍受极限,便会对未逃离火场的人员以及消防人员造成危害。

    3.生产、施工国内多数钢结构防火涂料生产企业的规模不大,生产工艺流程自动化水平不高,有部分企业还处于手工作坊式在操作,不少产品的配方工艺大同小异,对专用于防火涂料的原料研究不够,对原材料的检测、控制不够,生产过程的检测手段不全,施工设备有待改进提高,与防锈漆的配套性也不能进行严格的检验。

    4.测试方法

    钢结构防火涂料作为一类功能性涂料,其性能主要有理化和耐火两方面组成。同样耐火极限的防火涂料因其应用环境不同、受火类型不同,对基材的保护作用也就不同。

    5.检测标准方面GB14907-2002《钢结构防火涂料》对同种防火涂料只规定一种涂层厚度的检验报告,而实际工程中由于钢梁、钢柱、钢楼板规范所要求的耐火极限各不相同,例如室内厚度为2mm的超薄型防火涂料检测报告出具耐火极限为1.5h,实际工程要求钢梁、钢板、钢柱耐火极限分别为1.5h、1.0h、2.0h。对钢板、钢柱应采用何种厚度的防火涂料进行保护,目前无论从理论界或是实际工程均缺乏相应的研究。

    6.检测标准构件与实际工程构件的差异性

    耐火极限检验中使用的基材是Q235的标准I36b或I40b热轧普通工字钢梁,而实际工程运用中,钢构件的截面尺寸各种各样。检验报告中描述的钢梁与实际工程中的钢构件并无完全的对应关系,实际使用的钢构件和标准钢梁间应该如何进行换算,如何确定实际使用的钢构件的涂层厚度,国家尚无规定。

    四、相应对策

    1.对钢结构建筑进行科学的防火保护

    目前,我们通常使用的方法有:钢结构表面喷涂防火涂料;用现浇混凝土作外包层;钢构件内充水等,其中应用最为广泛的是钢结构表面喷涂防火涂料。

    2.加大宣传培训教育的力度

    防火工程造成的火险隐患原因是多方面的,但很重要的一个原因是思想认识不到位,轻视火灾预防,对违规施工存在侥幸心理。消防部门应利用报纸、广播等形式广泛宣传钢结构阻燃处理的重要性和必要性,适时组织设计、施工单位进行消防培训,提高设计、施工人员的业务理论水平和执法守法意识。3.加强对防火涂料市场的规范管理

    凡是防火涂料的生产厂家必须有国家检测机构检测合格的报告,方准出厂销售,并应附有使用说明书,标明技术性能、制造批号、储存期限、适用范围;消防监督部门应对每批防火涂料进行出厂前的质量抽检,并检验其包装、标贴、说明等是否符合规定要求。对于防火涂料的施工单位,明确要求持有相关施工资质。

    4.严把审核关

    在受理钢结构审核项目时,要求设计单位在图纸中明确建筑物的使用性质、耐火等级、火灾危险性分类、生产工艺流程、防火涂料的施工方法等消防设计内容。承担消防工程的施工单位应具有相应的资质,并在施工前将施工方案报消防部门审核。对于设计不全、无施工方案的,消防部门可以下发不受理通知单并注明不受理的理由。

    5.正确选用防火涂料品种

    目前市场上防火涂料的品种繁多,其防火性能也不尽相同。不能把组成、制造工艺、质检方法和标准以及施用技术等方面存在明显不同的饰面型防火涂料用于保护钢结构;对钢结构防火涂料应根据钢结构耐火极限要求选用不同的防火涂料:耐火极限不超过1h时,可选用超薄型或薄型防火涂料;耐火极限不超过2.5h时,可选用薄型或厚浆型防火涂料;耐火极限在2.5h以上时,应选用厚浆型防火涂料。裸露部位且装饰效果要求高时,如屋顶承重构件可选用超薄型防火涂料,裸露的柱及网架构件则可选用薄型涂料,隐蔽部位选用厚浆型涂料。不能将技术性能仅满足于室内钢结构防火涂料标准要求的产品未加技术改进就用于保护室外钢结构,露天钢结构防火涂料的选用应考虑其耐水、防冻、防腐等因素,只有这样,才能真正发挥涂料的防火性能。

    6.及时进行施工现场检查

    防火涂料工程施工较快,加强对施工现场的监督检查非常重要。通过施工现场检查,可以掌握施工队伍的情况、工程的进度、施工质量和产品质量。只有实地检查,才能发现隐患并及时督促整改,避免不必要的损失。有条件的地方,还可以从施工现场取样并对样品进行热性能分析、比较、检验,确保工程质量。

    7.严格验收标准

    在工程竣工验收前,消防部门应让建设、施工、监理单位出具质量检测报告,掌握工程施工情况。在工程验收时,不仅要重视消防设施的验收,还应把钢结构防火涂料的验收放在重要位置。消防监督人员不仅要眼看、手摸,还应配置测厚仪等必要的检测设备。对于施工质量达不到要求的,该返工的要返工,该处罚的处罚,确保钢结构消防工程的质量,从根本上消除钢结构工程存在的火灾隐患。

    五、结束语

    由于钢结构防火涂料是如今乃至未来社会很有发展前途的一类产品,只有检验机构、生产、设计、施工、监理和消防监督部门联手共同努力,才能使我国的防火涂料领域健康、有序发展。

    参考文献:

    [1]徐晓楠,周政懋.防火涂料[M].化学工业出版社,2004.

    [2]王华进,王贤明,赵锐.钢结构防火涂料存在的问题及对策[J].中国涂料,2005,(8):11-12.

    [3]钢结构防火涂料应用技术规范.公安部四川消防科学研究所.

    [4]建筑钢结构防火技术规范.中国计划出版社,2006.

    [5]倪建春,梁海.钢结构防火涂料的应用与施工要点[J].涂料技术与文摘,2004,(2):17-19.

活动板房火灾事故的危险性及防火措施

www.xlc.cn 昕龙春XLC网 收录 2010-08-19 15:44:35 来自互联网  

    汶川大地震后,有关方面决定集各方力量,为灾区援建共150万套的活动板房,不少传媒在进行报道时称:活动板房具有整洁、美观、防震、防火等优点。看到相关报道,令我十分担心,其实,活动板房整齐、美观、安全,保温性好、成本低廉、防震是一点不假,但是,说它能防火,我看未必!这要看板房所用的彩钢夹心板芯材是什么,若是岩棉,那可以是防火,若是聚苯乙稀或聚胺脂芯材,那它就存在极大的火灾危险性,如果不对这些活动板房强防火管理,势必会发生火灾,今年的2月16日、3月11日和4月24日,广州市就先后发生三起建筑工地活动板房火灾,可见这类活动板房火灾事件屡见不鲜,应引起我们的重视!(风险管理世界-www.RiskMW.com)

  也许有人问:活动板房的槽基、立柱、屋面架、桁梁均为钢型材,墙板、屋面板为双面彩钢夹心板,整个板房能看见的基本都是金属物料,为什么还能烧起来?而且为什么会在瞬间被烧毁,火又是如何烧起来的?据资料分析,综合有下列原因:一是活动板房的二层楼板是用木夹板铺设,板房内也常存放了大量的纸质资料、衣物行李和其它可燃杂物,这此木夹板及其它可燃物接触火源,(如明火、未灭烟头、电弧电火花)就会发生燃烧。二是活动板房的墙板和屋面板是彩钢夹心板,这彩钢夹芯板,有些由外层彩色涂层钢板和芯材岩棉组成,能防火,但大多数彩钢夹芯板由外层彩色涂层钢板和芯材EPS或聚胺脂组成,外层一般为烘烤涂装型的镀锌钢板;芯材EPS是一种闭孔结构的硬质泡沫塑料,由黏状聚苯乙烯颗粒发泡制成,其燃点是346℃,自燃点是490℃,较易燃烧,生成烟气大,毒性较高。正常情况下,EPS被钢板保护时,小火源不易引燃它,但彩色钢板结构传热系数大,耐火性能差,其耐火性不高,当遇高温或EPS裸露接触一般火源时,EPS就很容易被点燃,加之现有安装方式为板板空间直接相连,着火后容易形成空腔,产生烟囱效应和迅速横向蔓延, EPS燃烧时会产生黄橙色火焰和大量黑烟碳束,并产生大量热(EPS燃烧值为39.4MJ/kg,200mm厚EPS的燃烧值大约相当于17mm厚松木燃烧值)和一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔等气体,反过来也加速燃烧,轻则造成大量财产损失和建筑物坍塌,重则造成人员伤亡。三是在活动板房乱拉乱接电气线路或安装使用了不合格电气产品。这些不合格产品因过载、漏电、短路而燃烧,从而引燃板房,所以,使用芯材为EPS的彩钢夹心板的活动板房,必须要杜绝一切火源!为了防止活动板房发生火灾,我们在安装使用活动板房时,要注意落实下列防火措施:

  一、活动板房内禁止一切明火。

  1、板房不能用作厨房、配电房。

  2、禁止生明火煮食,禁烧香烛,禁躺在床上吸烟,烟头要用不燃器皿装载。避免明火或高温接触木夹板、聚苯乙稀、聚胺脂等而引起火灾。

  3、禁止用电焊、气焊直对彩钢夹必板进行切割和焊接。

  二、活动板房的电气线路安装必须符合规范要求。

  1、所有电线应明敷并套不燃管槽,电线不宜安装在天花板内,要杜绝乱拉乱接电线现象。

  2、灯具要与板墙保持安全距离,日光灯宜用电子镇流器,不宜用线圈电感式镇流器。

  3、电线穿过彩钢夹必板墙板,必须套瓷管或其它不燃的塑管。因为,墙板被开孔,聚苯乙稀裸露,电线如没套管穿墙而过必与之接触,当电线因过负荷、短路、接触电阻过大而着火,“火蛇”必然将聚苯乙稀引燃,造成火灾,

  4、活动板房每个单元和每一栋板房,均要安装合格的,质量过关的漏电保护开关和短路、过载保护开关,当发生漏电、短路、过载时能及时切断电源,避免电线和用电器着火再引燃板房。

  5、板房内应禁止使用电饭煲、电炉、电热杯、电棒等到电热器具。

  6、活动板房要安装防雷装置,钢结构要有接地保护。

  7、禁止利板房金属作电焊接地线。

  三、活动板房禁止存贮煤油、汽油、天那水等易燃易爆化学危险品和其它易燃杂物。板房不能用作危险品仓,不能存放摩托车和燃气瓶。

  四、用作集体宿舍的活动板房,各门、窗扇均应往外掩,二层板房的单扇门、窗往掩阻碍通道时,可改为双扇门,室内床铺布置要合理,留有安全通道,并确保通道畅通。

  五、活动板房栋与栋之间必须留有5米以上安全距离。单栋活动板房面积不宜过大,每排也不宜过长。避免出现火烧连城。

  六、活动板房必须按规定配备二氧化碳、ABC干粉等灭器材并安装消防栓,保证消防供水流量与压力达到自救要求。

  从电视看到,四川灾区使用的板房的彩钢夹芯板的芯材有部分是米黄色,有相当部分是雪白的,雪白的应就是聚苯乙稀(EPS)。如此之大量的火灾危险性极大的活动板房,使用人却是如此欠缺防火知识的灾民,加之有传媒作了误导,其后果的确让人担忧,所以,我在此恳请四川灾区的政府部门,应立即加强对灾区活动板房的防火管理,以避免发生火灾,造成群死群伤,延续那不该延续的灾难。


 
建筑结构用钢性能分析及防火措施指导
www.xlc.cn 昕龙春网 作者:笔记本防盗 2010-12-25 14:20 星期六 晴.

来源:http://www.dongxingcg.com

结构用钢高温力学性能分析及防火技术措施

  摘要:我们多年来一直致力于对建筑采莲的研究和销售,近期,工程师通过对实际工程中最常用的Q235钢的高温力学性能分析,揭示了钢材虽为非燃烧材料,但不耐火,阐明了钢结构防火是钢结构建筑存在的主要安全问题,提出了钢结构防火的技术措施及其优、缺点。
  关键词:天津东兴彩钢;彩钢复合板;力学性能;耐火极限
  问题的提出
  随着工业技术的进步和人民生活水平的提高,建筑中对大跨度空间结构及超高层钢结构的需求不断增加,而钢材是能够满足上述结构要求的主要轻质高强材料之一[1]。目前,我国建筑造型的多样化、多功能化趋势,使得钢结构有了更大的发展空间。由于钢结构构件截面宽展、瘦长,钢材的导热系数大(约为混凝土的40倍),以及钢材的力学性能对温度的敏感性等原因,火灾对钢结构的威胁远大于钢筋混凝土结构。一旦发生火灾,钢结构的承载能力降低,变形增大,在较短的时间(10~20min)内就能达到极限状态以至发生破坏。因此,相对于钢筋混凝土结构而言,钢结构的防火是一个不可回避的安全问题。
  结构用钢高温力学性能分析
  以在实际工程中最常用的钢材Q235钢为例,其屈服强度和弹性模量与常温下对应值之比随火灾温度变化的曲线。
  在火灾条件下,Q235钢的力学性能与常温下相比,有明显不同。
  (1)屈服强度随火灾温度的升高而降低。在200’C时,屈服强度为常温下的82.3%;在400。C时,屈服强度为常温下的49.8%;在600℃时,屈服强度只有常温下的20.4%。
   (2)弹性模量随火灾温度的升高而降低。在200。c时,弹性模量为常温下的95.9%;在400℃时,弹性模量为常温下的83.1%;在600。C时,弹性模量只有常温下的17.1%。
  由此可见,钢材虽为非燃烧材料,但不耐火。在火灾高温条件下,结构钢的强度和刚度都将迅速下降。因此,当建筑采用无防火保护措施的钢结构时,一旦发生火灾,结构很容易发生破坏。例如,2004年10月,河南省某市一家电量贩发生火灾,钢结构屋顶被烧整体倒塌,造成2人被埋压致死。
  钢结构防火技术措施
  3.1设置防火屏障
  在钢构件的迎火面设置防火屏障,将钢构件与火焰隔开,如图2所示。例如,在钢梁下面安装防火平顶,在钢柱外侧设置一定宽度的防火板等。采用这种方法,应特别注意接缝、孑L洞处的密封性,防止窜火。
  3.2砌筑耐火砖或浇筑混凝土
  采用砌筑耐火砖或浇筑混凝土完全封闭钢构件,如图3所示。这种方法的优点是强度高、耐冲击;缺点是占用的空间较大。例如,用C20混凝土保护钢柱,其厚度为5~10cm才能达到1.5~3h的耐火极限。另外,这种方法施工也较麻烦,特别是在钢梁、斜撑上,施工十分困难。国内石化工业厂房过去大多采用砌砖方
  3.3外包耐火轻质板材
  采用耐火轻质板材作为防火外包层。
  耐火轻质板材的主要材料是水泥、石膏、硅酸钙、蛭石、陶瓷纤维、岩棉、砾石这些耐火、无毒的物质,加工成板材以后,通过不同的构造方法制成保护层。板材保护的做法有直接包裹或贴敷、使用加固铁件连接、软性材料缠绕等。例如,有采用软性的陶瓷纤维毡缠绕在钢构件上的,有使用掺无机纤维硅钙板、蒸压轻质混凝土板、无机纤维强化石膏板、挤压成型水泥、预制混凝土板直接贴敷的等。
  采用耐火轻质板材作为防火外包层,具有表面平整、装饰性好、施工方便以及占用空间少、综合造价低等优点。目前,这种方法正逐步得到广泛应用。
  3.4设置喷淋供水管网
  在钢结构顶部设喷淋供水管网,火灾时自动(或手动)开启喷水,在钢构件表面形成一层连续流动的水膜,从而起到保护的作用。
  3.5喷涂防火涂料
  用喷涂机具将防火涂料直接喷涂于钢构件表面,形成保护层。这种方法施工简便,重量轻,耐火时间长,而且不受钢构件几何形状限制,具有较好的经济性和实用性。
  根据高温下涂层变化的情况,钢结构防火涂料可分为膨胀型和非膨胀型两个系列。
  (1)膨胀型防火涂料
   膨胀型防火涂料,又称薄型防火涂料,涂层厚度一般为2~7mill,耐火极限可达0.5~1.5h。膨胀型防火涂料的基料为有机树脂,配方中还含有发泡剂、碳化剂等成分,遇火后自身会发泡膨胀,形成比原涂层厚数十倍的多孔碳质层。多孔碳质层隔热性能极佳,可阻挡外部热源对基材的传热,构成绝热屏障,保护钢构件不受火灾的损毁。
  膨胀型防火涂料具有涂层薄、重量轻、抗振性好、装饰性好等优点,缺点是施工时气味较大,涂层易老化,若处于吸湿受潮状态会失去膨胀性。
  (2)非膨胀型防火涂料
  非膨胀型防火涂料,又称厚型防火涂料,其主要成分为无机绝热材料,遇火不膨胀,自身具有良好的隔热性。非膨胀型防火涂料,利用涂层固有的良好的绝热性,以及高温下部分成分的蒸发和分解等烧蚀反应而产生的吸热作用,来阻隔和消耗火灾热量向基材的传递,从而延缓钢构件达到临界温度的时间。非膨胀型防火涂料,涂层厚度一般为7~50mm,耐火极限可达0•5~3h。非膨胀型防火涂料一般不燃、无毒、耐老化,耐久性较可靠,适用于永久性建筑中。
  非膨胀型防火涂料分为两类:一类以矿物纤维为骨料采用干法喷涂施工;另一类是以膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等颗粒材料为骨料,采用湿法喷涂施工。
  采用干法喷涂纤维材料,涂层容重轻,但施工时容易散发细微纤维粉尘,对施工人员和建筑物内工作人员可能造成健康影响,施工环境较差。另外表面疏松,只适合于完全封闭的隐蔽工程。在国内永久性钢结构建筑中,大量推广应用的非膨胀型防火涂料主要为湿法喷涂工艺。
  目前,采用湿法喷涂的非膨胀型防火涂料有两种:一种是以珍珠岩为骨料,水玻璃(或硅溶胶)为黏结剂,属双组分包装涂料,采用喷涂施工;另一种是以膨胀蛭石、膨胀珍珠岩为骨料,水泥为黏结剂的单组分包装涂料,到现场只需加水拌匀即可,能喷亦能抹。
  因为这种防火涂料可手工涂抹,涂层表面可达到光滑平整。
  选用钢结构防火涂料时,应考虑结构类型、工作环境、耐火极限要求等因素。喷涂的涂料厚度必需达到设计值,节点部位宜适当加厚。喷涂场地要求、构件表面处理、接缝填补、涂料配制、喷涂次数、质量控制及验收要求等均应符合GB14907—1994{钢结构防火涂料通用技术条件》的规定。
  3.6空心钢结构内注水
  在空心钢结构内注水,并与设置在钢结构顶部的水箱相连,形成封闭冷却系统,使钢结构在火灾时保持较低的温度。若发生火灾,钢结构内的水被加热而上升,水箱冷水流下而产生循环,以水的循环将火灾产生的热量带走,以保证钢结构不会升温过高而丧失承载能力。为了防止钢结构生锈,须在水中掺入专门的防绣添加剂,冬天如需防冻,还要加入防冻剂。这种方法由于对结构设计有专门要求,目前实际很少应用。(收录编辑 文悦)


 

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