2、截流法。在構件的表面設置一層保護材料,截斷或阻滯火災產(chǎn)生的熱流量向構件的傳輸,使構件在規(guī)定的時間內溫升不超過其臨界溫度。由于選用的材料導熱系數(shù)小而熱容量大,可以很好地阻滯熱流向構件的傳輸,從而起到保護作用,包括噴涂法、屏蔽法和包封法等方法。(1)噴涂法。用噴涂機具將防火涂料直接噴在構件表面,形成保護層。噴涂法是一種最簡單、最經(jīng)濟、最有效的做法,其價格低、重量輕、施工速度快、適用于形狀復雜的鋼構件,也是鋼結構廠房中最常采用的防火處理方法之一。(2)屏蔽法。把鋼結構包藏在耐火材料組成的墻體或吊頂內,在鋼梁、鋼屋架下作耐火吊頂,火災時可以使鋼梁、鋼屋架的升溫大為延緩,大大提高鋼結構的耐火能力,而且這種方法還能增加室內的美觀,但要注意吊頂?shù)慕涌p、孔洞處應嚴密,防止竄火。(3)包封法。在鋼結構表面做耐火保護層,將構件包封起來,其具體做法有:用現(xiàn)澆混凝土作耐火保護層,用砂漿或灰膠泥作耐火保護層,用礦物纖維作耐火保護層,用輕質預制板作耐火保護層。
3、疏導法。疏導法是先將熱量傳到構件上,然后設法把熱量導走或消耗掉,同樣可使構件溫度不至升高到臨界溫度,從而起到保護作用。疏導法目前主要是充水冷卻保護這一種方法,水冷卻法是在空心鋼柱內充滿水,高溫時,構件把外界環(huán)境中吸收的熱量傳給水,依靠水的蒸發(fā)消耗熱量或通過循環(huán)把熱量導走,構件的溫度可維持在100℃左右。如美國的堪薩斯州銀行大廈和匹茲堡鋼鐵公司大廈,采用的就是水冷卻進行防火保護。冷卻方法對于鋼管柱的結構體系來說是一種非常有效的防火方法。但為了防止鋼結構生銹,須在水中放入專門的防繡外加劑,冬天還須加入防凍劑而且由于對結構設計有專門的要求,所以目前實際上已很少使用?!?br />
三、鋼結構防火涂料的分類及優(yōu)缺點
對鋼結構材料進行防火處理,其目的就是將鋼結構的耐火極限提高到設計規(guī)范規(guī)定的極限范圍,其措施是多種多樣的。其中,噴涂防火涂料施工方便、重量輕、成本低、不受構件幾何形狀限制,應用范圍最廣,效率最高。所以,噴涂防火涂料是一種比較常見也相對成熟的做法。目前在實際工程應用中,我國鋼結構防火保護方法絕大多數(shù)是采用噴涂防火涂料。
1、鋼結構防火涂料的防火原理。鋼結構防火涂料的防火原理是采用絕熱或吸熱的材料阻隔火焰直接灼燒鋼結構,降低熱量向鋼材傳遞的速度,推遲鋼結構溫升和強度減弱的時間。根據(jù)《鋼結構防火涂料》(GB14907?2002),鋼結構防火涂料定義為施涂于建筑物及構筑的鋼結構表面,能形成耐火隔熱保護層以提高鋼結構耐火極限的涂料。
2、鋼結構防火涂料分類及優(yōu)缺點。鋼結構防火涂料一般可分為厚涂型、薄涂型和超薄型。目前,鋼結構防火涂料代表性的產(chǎn)品有:國內的“SD22”“TN2LG”防火涂料,“SD21”“LB”防火涂料,“SCB”、“SCA”防火涂料。國外的產(chǎn)品如英國 Grace Construction Products的“Monokete Firep roofingU K26”,美國美商華人企業(yè)股份有限公司的“AD”防火涂料,德國Herberts的“Water Based 38320”防火涂料,38091型防火涂料,英國的“Nullifire”防火涂料等等。(1)厚涂型鋼結構防火涂料是指涂層使用厚度在8毫米~50毫米的涂料,這類鋼結構防火涂料主要由多孔絕熱材料如粉煤灰空心微珠、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、石墨、礦物纖維等為骨料配以耐高溫粘結劑而制成。其防火原理就是由于涂層的導熱系數(shù)小,具有良好的熱絕緣性,從而可在火災中有效保護鋼材不受破壞。厚涂型鋼結構防火涂料的耐火極限一般為0.5小時~3小時。厚涂型鋼結構防火涂料的優(yōu)點:耐火極限高,可達3小時;主要組分為無機材料,耐火性能受環(huán)境影響小;原材料來源廣,價格低;遇火時不會放出有毒有害氣體。缺點是涂層厚、自重大,粘結力差,易剝落;表面粗糙,裝飾性差;施工麻煩,水泥基涂料需養(yǎng)護。(2)薄涂型鋼結構防火涂料是指涂層使用厚度在3毫米~7毫米的鋼結構防火涂料。目前國內外所使用的薄涂型鋼結構防火涂料一般均為膨脹型防火涂料。膨脹型防火涂料膨脹組分一般由脫水成炭催化劑、成炭劑和發(fā)泡劑三部分組成。膨脹型防火涂料受熱時,成炭劑在催化劑作用下脫水成炭,炭化物在發(fā)泡劑分解的氣體作用下形成膨松、有封閉結構的炭層,該炭層可以阻止基材與熱源間的熱傳導,另外多孔炭層可以阻止氣體擴散,同時阻止外部氧氣擴散到基材表面,達到防火目的。薄涂型鋼結構防火涂料的優(yōu)點:涂層薄、質輕,粘結力強,干燥快;表面光滑,顏色可調,裝飾性好;單位面積用量少;施工簡便,抗震動、抗撓曲性強。缺點是主要組分為有機材料,遇火時可能會釋放出氨、HCN、鹵化氫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氯、溴等有毒有害氣體;還有耐久性差,存在隨著環(huán)境、時間等溶出、分解、降解和老化等問題,耐火性能受環(huán)境影響大,嚴格意義說不能用于室外。(3)超薄型鋼結構防火涂料是指涂層使用厚度不超過3毫米的鋼結構防火涂料。超薄型鋼結構防火涂料的防火機理與薄涂型完全一致。因目前國內外鋼結構防火涂料的發(fā)展趨勢是涂層超薄、裝飾性強、施工方便、防火性能高、應用范圍廣,對涂料的粘結力和耐水性有較高的要求,因此,超薄型鋼結構防火涂料一般為油性膨脹型防火涂料,本涂料除應具有較好的防火隔熱性能、粘接力好、強度高,能經(jīng)受高低溫循環(huán)的影響外,涂層還應具有良好的耐水性、耐酸性、耐鹽腐蝕性,和不易脫落,貯存穩(wěn)定,裝飾性好,施工方便等特點。這類鋼結構防火涂料受火時膨脹發(fā)泡形成致密的防火隔熱層,該防火隔熱層延緩了鋼材的升溫,提高了鋼構件的耐火極限。與厚涂型和薄涂型鋼結構防火涂料相比,超薄型鋼結構防火涂料粒度更細、涂層更薄、施工方便、裝飾性更好是其突出特點,在滿足防火要求的同時,又能滿足人們高裝飾性要求,特別是對于裸露的鋼結構。超薄型鋼結構防火涂料的優(yōu)點:涂層更好、裝飾性更好,兼具薄型涂料的優(yōu)點,施工受環(huán)境影響小。但同樣具有薄型涂料的缺點?!?br />
3、鋼結構建筑防火涂料存在的問題。盡管鋼結構防火涂料起著主要的作用,在鋼結構建筑工程應用中充分體現(xiàn)了價值,但其除了自身存在的缺點外,其它方面的問題也較為明顯。具體表現(xiàn)在生產(chǎn)、施工方面,國內多數(shù)鋼結構防火涂料生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模不大,生產(chǎn)工藝流程自動化水平不高,對專用于防火涂料的原料研究不夠,對原材料的檢測、控制不夠,生產(chǎn)過程的檢測手段不全,施工設備有待改進提高,與防銹漆的配套性也不能進行嚴格的檢驗。在檢測標準方面,GB14907-2002《鋼結構防火涂料》對同種防火涂料只規(guī)定一種涂層厚度的檢驗報告,而實際工程中由于鋼梁、鋼柱、鋼樓板規(guī)范所要求的耐火極限各不相同,例如室內厚度為2mm的超薄型防火涂料檢測報告出具耐火極限為1.5h,實際工程要求鋼梁、鋼板、鋼柱耐火極限分別為1.5h、1.0h、2.0h。對鋼板、鋼柱應采用何種厚度的防火涂料進行保護,目前無論從理論界或是實際工程均缺乏相應的研究。此外,還存在測試方法,檢測標準構件與實際工程構件的差異性,施工隊伍素質偏低、施工質量差,選型不當,產(chǎn)品質量良莠不齊,檢測機構執(zhí)行標準不嚴格等方面的問題。
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