钢结构防火保护及防火涂料的选型
摘 要
钢结构具有强度高、 质量轻、 空间大、 灵活性好等明显的优势， 因此被广泛地应用于建筑、 桥梁、 船舶及采油平台结构等工程中。但由于钢结构耐火极限低， 火灾中极易发生倒塌， 因此必须进行防火保护。
目前普遍使用的保护方法是喷涂防火涂料， 以便提高钢结构的耐火极限和使用安全性， 延缓其在火灾中强度的降低速度， 为灭火救援和人员疏散争取时间。本文着重对钢结构防火涂料的选型进行研究， 为各部门进行有效的火灾预防提供依据。目前我国普遍大量使用钢结构的有：建筑工程、 桥梁工程、 船舶及采油平台结构工程。据相关部门统计, 我国钢结构建筑年建成量已超过 300 万㎡。 因此大量的工程实践证明了钢结构具有强度高、 质量轻、 抗震性能好、施工速度快、工业化程度高且材料可回收利用等优点。
一、 钢结构防火保护措施 经科学试验表明, 未加防火保护的钢结构在火灾温度的作用下,大约 10min左右,自身温度就可达 540℃以上,其力学性能,如屈服点、 挤压强度、 弹性模量以及载荷能力等都迅速下降;当温度达到 350℃、 500℃、 600℃时,其强度分别下降 1/3、 1/2、 2/3,当温度达到600℃以上时,钢结构将完全丧失承载能力。
因此,在火灾作用下,钢结构不可避免发生地扭曲变形,最终导致倒塌,因此倒塌后给消防灭火以及人员疏散带来极大地困难,同时也带来重大人员伤亡和经济损失。因此,必须采取措施对钢结构进行防火保护。
1.钢结构防火保护的具体方法
目前来看，钢结构防火保护广泛使用的是喷涂保护法,这种方法具有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体限制等有点, 一般不需要添加辅助设施,且涂层质量轻,并有一定的装饰作用。应用防火涂料喷涂在钢结构表面,目的是防火隔热,防止钢结构在火灾中迅速升温而挠曲变形倒塌。
其防火原理有三个:一是涂层隔离了火焰,使钢结构不至于直接裸露在火焰或高温中;
二是涂层吸热后,部分物质分解出水蒸气或其它不燃气体,起到降低火焰温度和燃烧速度、 稀释氧气的作用;
三是涂层本身多孔轻质在受热膨胀后形成碳化泡沫层,阻止热量迅速向钢材传递,推迟了钢结构受热升温到极限温度的时间,从而提高钢结构的耐火极限。
钢结构防火保护的原理
钢结构防火保护采用绝热或耐火材料阻隔火焰直接作用钢结构, 降低热量传递的速度,推迟钢结构升温、 强度降低的时间。
钢结构防火保护的目的
钢结构防火保护的目的是在其表面提供一层绝热或耐火材料,隔离火焰直接作用钢结构,阻止热量迅速传向钢材,推迟钢结构温度升高的时间, 使之达到规定的耐火极限要求,以利于消防灭火和人员疏散,减小火灾损失。
二、钢结构防火涂料的选型1.钢结构防火涂料的类型 根据防火涂层厚度来分,可分为薄涂型、 厚涂型、 超薄型。
薄涂型钢结构防火涂料,涂层厚度一般为 2~7mm,有一定的装饰效果,高温时涂层膨胀增厚,具有耐火隔热作用,耐火极限可达0.5~2h。
厚涂型钢结构防火涂料,涂层厚度一般为 8~50mm,粒状表面,密度小,热导率低,耐火极限可达 0.5~3h,又称为钢结构防火隔热涂料。厚涂型防火涂料一般不燃、 无毒、 耐老化、 耐永久性好,适用于永久性建筑中。
超薄型钢结构防火涂料,涂层厚度一般为 1~3mm,与厚涂型和薄涂型钢结构防火涂料相比, 超薄型钢结构防火涂料特点是粒度更小更细,装饰性好,涂层更薄,耐火极限可达0.5~1.0h。
2.钢结构防火涂料的选型原则
选用钢结构防火涂料时,应考虑其钢结构类型、 耐火极限要求、 工作环境等,选用原则具体如下:
（1）钢结构防火涂料必须有国家检测机构的耐火性能检测报告和理化性能检测报告,有消防监督机关颁发的生产许可证。选用的防火涂料质量应符合国家有关标准的规定,有生产厂方的合格证,并应附有涂料品名、 技术性能、 制造批号、 储存期限和使用说明等。（2）民用建筑及大型公用建筑的承重钢结构宜采用防火涂料防火,一般应由建筑师与结构工程师按建筑物耐火极限要求,根据 《钢结构防火涂料应用技术规范》 (CECS24—1990),选用合适的防火涂料。
（3）选用时应优先选用薄涂型防火涂料。选用厚涂型涂料时,其外需要做装饰面层隔护。装饰要求较高的部位可选用超薄型。
（4）室内裸露钢结构, 轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构,若规定其耐火极限在1.5h及以下时,应选用薄涂型。
(5)室内隐蔽钢结构,高层全钢结构及多层厂房钢结构,当规定其耐火极限在2.5h及以上时,应选用厚涂型钢结构防火涂料。
(6)露天钢结构,如石油化工企业的油(汽)罐支撑、 石油钻井平台等钢结构。应选用符合室外钢结构防火涂料产品规定的厚涂型或薄涂型钢结构防火涂料。
与此同时在选用防火涂料时,还应注意下列几点:
（1）由于饰面型防火涂料是保护木结构等可燃基材的阻燃涂料,因而达不到提高钢结构耐火极限的目的，由此饰面型防火涂料不能用于钢结构。
（2）不应把薄涂型钢结构防火涂料用于保护2h以上的钢结构。 薄涂型防火涂料由于自身的原材料和防火原理等因而具有耐火极限低的特点,这类涂料含较多有机成分,涂层在高温下形成炭质泡膜后才起到隔热作用。膨胀泡膜强度有限,易开裂、 脱落,炭质在 100℃高温下会逐渐灰化。因此,要求耐火极限大于2h以上的钢结构必须选用厚涂型钢结构防火涂料。由此说明不应把薄涂型钢结构防火涂料用于保护2h以上的钢结构。（3）由于露天钢结构常年暴露于阳光与大气之中,日晒雨淋,风吹雪盖,必须选用耐水、 耐冻融循环、 耐老化,并能经受酸、 碱、 盐等化学腐蚀的室外钢结构防火涂料进行保护。因而不得将室内钢结构防火涂料, 在未加改进和采取有效的防水措施下,直接用于喷涂保护室外的钢结构
（4）在一般情况下, 室内钢结构防火保护不要选择室外钢结构防火涂料,因室外钢结构防火涂料为了确保其优异的性能,对原材料要求严格,因而其价格要比室内钢结构防火涂料贵得多。但对于半露天或某些潮湿环境的室内钢结构,则宜选用室外钢结构防火涂料保护。
（5）厚涂型防火涂料具有耐久性和防火性等特点，厚涂型防火涂料基本上由无机质材料构成,涂层稳定,老化速度慢,只要涂层不脱落,防火性能就有保障。
（6）重要的钢柱构件采用防火涂料保护时, 一般应采用厚涂型防火涂料,且节点部位宜做加厚处理。当所用防火涂料的粘接强度小于0.05MPa时,涂层内应设置与钢构件相连接的钢丝网。
（7）承重钢梁构件采用厚涂型防火涂料时, 其重要节点部位宜加厚处理。当有承受冲击振动的钢梁、涂层厚度大于或等于 40mm的梁、 防火涂料粘接强度小于或等于 0.05MPa、 腹板高度超过 1.5m 时,涂层内应设与钢梁相连接的钢丝网。
三、结束语
由此看来，正确的选用钢结构防火涂料，对提高钢结构的耐火极限以及建筑防火起到重要作用。 同时相关部门要切实加强监督作用， 严格执法， 把好钢结构工程的审核关、 监督关、 验收关、 质量关， 保证国家财产及人民生命安全。