钢结构防火保护及防火涂料技术的应用

作者简介:王润茜(1980 ),女,山东平度人,学院消防工程系八队学员。

钢结构防火保护及防火涂料技术的应用

王润茜

(学院消防工程系,河北廊坊 065000)

摘 要 钢结构由于不耐火,火灾中极易发生倒塌,因而需要进行防火保护。目前广泛使用的保护方法是喷涂防火涂料,以提高钢结构的耐火极限,延缓其在火灾中强度的降低,为灭火和人员疏散争取时间。 关键词 耐火极限;钢结构;钢结构防火涂料;高温

中图分类号:D631 6 文献标识码:A 文章编号:1008-2077(2003)04-0024-03

钢结构是主要建筑结构之一,因其强度高、自重轻、制造简便、施工速度快、塑韧性好等特点,在我国工业、民用建筑中广泛采用。但是,钢材虽然是不燃烧体,却不耐火,受热温度达到250 以上时强度下降很快,当受热达到600 时,强度仅剩下1/3。作为建筑材料,钢材的耐火极限仅为15min,因而在火灾高温作用下,钢结构很快会失效倒塌。例如1987年4月四川江油发电厂俱乐部火灾和1995年1月20日郑州天然商厦火灾等,造成巨大损失和人员伤亡。因此,必须采取措施,对钢结构进行防火保护。1 钢结构防火保护的目的、原理及方法1.1 钢结构防火保护目的

钢结构防火保护的目的在于将钢结构的耐火极限由0.25h 升高到防火设计规范规定的耐火极限,防止钢结构在火灾中迅速升温产生变形以至倒塌,从而为灭火和人员安全疏散赢得宝贵时间,避免或减少火灾损失。

1.2 钢结构防火保护原理

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。1.3 钢结构防火保护方法

目前,世界各国对钢结构采用多种方法保护,主要有浇筑混凝土外壳保护、不燃材料包覆保护、阻火屏障保护、水喷淋法以及新兴的喷涂法。其中,喷涂法应用最为广泛。所谓喷涂是指在钢构件表面涂抹一层防火涂料。因为喷涂法具有施工简便、重量轻、耐火时间长且不受钢构件几何形状的优点,具有较好的经济实用性,所以正逐步取代其他传统方式。

2 喷涂法原理及分类

喷涂法采用的原料是钢结构防火涂料。按喷涂厚度的不同,可以分为厚涂型防火涂料(H 类)和薄涂型防火涂料(B 类)。

2.1薄涂型防火涂料

薄涂型防火涂料又称膨胀型防火涂料。涂抹厚度一般为2~7mm 。其基料为有机树脂、发泡剂和碳化剂等成分。当涂层受热达到一定温度时,即可膨胀10~100倍,在被涂面与火源之间形成海绵碳化层,如同一个绝热屏障,阻止热量向钢材传导。同时在涂料受热干馏时产生不燃气体,使可燃性底材与助燃气体分隔,以降低其燃烧速度和温度。实验证明,普通薄涂型防火涂料的涂层达到7m m 时,耐火极限即可提高到1.5h,达到耐火等级为二级的建筑

24 2003年8月武 警 学 院 学 报

Aug.2003第19卷第4期

JO UR NAL OF T HE CHIN ESE PEOPL E S AR M ED PO LI CE FORCE A CADEM Y

V ol.19N o.4

薄涂型防火涂料的特点是涂层薄、重量轻、抗震性好,并具有较好的装饰性。英国Nullifire公司生产的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10年之久,仍可正常使用。其缺点是施工时气味大、涂层易老化,若处于吸湿受潮状态,会失去膨胀性。

2.2厚涂型防火涂料

厚涂型防火涂料又称为非膨胀型防火涂料,主要成分为无机绝热材料,遇火不膨胀。其自身具有良好的隔热性,因而也叫隔热性防火涂料。涂层一般为7~50m m,对应耐火极限为0.5~3h以上。

厚涂型防火涂料的防火机理是利用涂层固有的良好绝热性,以及高温下部分成分蒸发分解产生的吸热作用,阻止并消耗火灾热量向钢材传递。并且在高温下形成一种釉状物。这种釉状物结构致密,能有效隔绝氧气并具有反射热量作用,使火灾时产生的热量部分反射,抵消外部热源对钢材的作用。还有些厚涂型防火涂料的成分中含大量卤化物,在高温下分解出大量卤化氢气体,冲淡氧和其他可燃性气体,抑制燃烧和降低反应速度,从而延缓钢构件达到临界温度的时间。厚涂型防火涂料一般无毒、耐老化、耐久性强,较可靠,构件耐火极限可达3h以上,适用于永久性建筑中。

3 钢结构防火保护中防火涂料的应用

3.1 防火涂料的选用

在选用防火涂料时,应考虑建筑结构类型、技术性能、耐火极限要求、工作环境等。以此为依据,再选择厚涂或薄涂型防火涂料。选择时应注意:(1)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力学性能检测报告,具有消防监督机关颁发的生产许可证,方可使用。其质量应符合国家有关标准。(2)室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构,当规定其耐火极限为1.5h以下时,宜选用薄涂型防火涂料;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2.0h 及以上时,应选用厚涂型防火涂料。露天钢结构应选择符合室外钢结构防火涂料产品标准规定的防火涂料。尤其要注意不能将技术性能仅满足室内的防火涂料应用于室外。室外的气候条件较室内恶劣的多,需选用耐水、耐老化、强度高、耐冻的产品。否则,在短时间内就会风化脱落,失去保护作用。(3)不能将饰面型防火涂料用于保护钢结构。消防验收中常常遇到有些建筑公司用防火漆替代钢结构防火涂料的情况。防火漆是一种墙面用装饰材料,其 防火 并非真正防火,只起阻燃作用,不能起到隔热作用,因而无法保护钢结构。

3.2 钢结构防火涂料的施工

防火涂料施工质量的好坏,直接影响防火性能的效果。钢结构的防火喷涂,应由经过培训合格的专业施工队施工,或由专业工程技术人员指导。一来可以保证涂层厚度及均匀,二来可以减少不必要的损耗,节约开支。

通常情况下,应在钢结构安装就位,与其相连的吊杆、管架及其它关联构件安装完毕并经验收合格后,再进行喷涂。若是提前施工,则应在进行安装后,对损坏的涂层及钢结构接点进行补喷。喷涂前应进行除锈防锈处理。除水泥系防火涂料外,其他防火涂料喷涂时环境温度宜在5~38 ,相对湿度不宜大于90%,空气应流通。风速大于5m/s或雨天不宜作业。化学固化干燥的涂料,施工温度、湿度范围可放宽。

薄涂型防火涂料每次喷涂厚度不应大于2.5m m,超薄型不应大于0.5mm。待完全干燥后方能进行后一遍施工。一般喷涂三遍即可。厚涂型防火涂料每次宜为5~10mm,须在前一遍涂层基本干燥或固化后方可进行第二遍施工,一般需2~5次。

4 钢结构防火涂料的消防验收

4.1 资格及产品质量的验收

鉴于目前国内生产和销售防火涂料的厂家较多,质量良莠不齐,所以在消防验收时首先要对产品质量进行验收。防火涂料必须有国家检测机构的耐火性能检测报告,这也是消防验收人员验收其施工质量的重要技术资料。同时施工单位和建设单位应出示产品理化力学性能检测报告和消防监督机关颁发的生产许可证、该涂料的合格证。在大型防火工程中,建设单位还要对所用产品的粘结强度、抗压强度等提供检测报告。

4.2 施工质量验收依据

消防验收人员在验收钢结构工程时,主要依据 钢结构防火涂料应用技术规范 (CECS24-90)和 钢结构防火涂料通用技术条件 (GB14907-94)。同时在涉及有关耐火极限的要求时,应对照产品说明,参考 建筑设计防火规范 (GBJ16-87)和 高层

25

学院学报 2003年第4期(总第102期) 消防研究民用建筑防火规范 (GB50045-95)。

4.3 钢结构防火涂料的验收技术要求

大体上,对钢结构防火涂料的验收包括两部分: (1)目测。即用肉眼对防火涂料质量进行初步检测。主要检查涂层外观颜色是否均匀,有无漏涂、明显裂缝和乳突情况。用手触摸涂层,观察是否明显脱粉。用0.5~1kg的榔头轻击涂层,检查是否粘结牢固,有无空响或块状脱落。(2)测厚仪测量。在使用测厚仪时,主要采取抽测来检验其均匀程度。对不同结构,选点方法不同。楼板和防火墙面的防火涂层,可选两相邻纵、横轴线相交中的面积为一个单元,在其对角线上,按每米长度选一点测试;全框架结构中的梁和柱以及行架结构上下弦,在构件长度内每隔3m取一截面。对于楼板和墙面,在所选面积中,至少测出5个点;对于梁和柱等构件分别测出6或8个点。分别计算平均值,精确到0.5m m。

厚涂型防火涂料质量标准为:涂料平均厚度等于或大于防火设计规定的厚度。有个别部位的厚度低于原定标准,但必须大于标准的85%,且厚度不足部位的连续面积长度不大于1m,并在5m范围内不再出现类似情况。涂层完全闭合,无露底和漏涂。薄涂型防火涂料质量标准为:涂层厚度等于或大于防火设计规定厚度。无漏涂、脱粉、明显裂缝。个别裂缝宽度不应大于0.5mm.

4.4 钢结构防火涂层的维修与保养

使用期间,应做好涂层的维护工作。如遇剧烈震动,机械碰撞及狂风、暴雨袭击,应及时检查。若有的已疏松或脱落,应铲掉重新喷涂;若有的经雨水冲刷,涂层变薄或损失,要再喷加厚。

5 钢结构防火涂料的发展及消防部门的任务

早在20世纪50年代,欧美、日本等发达国家就广泛采用防火涂料保护钢结构。我国从1983年起开始钢结构防火涂料的研究,1985年开始推广使用。为了统一规定钢结构防火涂料的技术性能、耐火极限、设计要求,保证其使用效果,四川消防科研所等单位编制了 钢结构防火涂料应用技术规范 (CECS24-90),取得了良好的指导作用。进入90年代,随着工业技术的进步,钢结构建筑被广泛使用。尤其是新兴厂房,钢结构占九成以上。市场的扩大促进了防火涂料生产和销售的发展,广东、山东、江苏等地都有防火涂料生产和销售厂家。但是,一些问题随之产生。有的建设单位只图眼前利益,偷工减料,减少涂层厚度,使防火涂料的保护作用大打折扣;有的厂家无经营许可证,生产假冒伪劣产品,甚至用滑石粉兑水冒充。针对这种情况,要从两方面入手。一方面要加强行政管理,制定有效完善的法规制度;另一方面,要求消防监督机构切实负起责任,加大监督力度,严格执法,把好验收关,保证国家财产和人民生命安全。

参考文献:

[1]李国强,蒋首超,林桂祥.钢结构抗火计算与设计[M].中国建筑

工业出版社,1999.

[2]蒋永琨.中国消防工程手册[M].中国建筑工业出版社,1998.

[3].中国火灾统计年鉴[M].中国人事出版社,1988-1996.

[4]朱吕通,吴建勋,等.中国消防全书[M].吉林人民出版社,1996.

Fireproof protection and fireproof paints for steel structures

WANG Run-qian

(Dep ar tment o f f ire p rotection engineer ing,The A cademy,Langf ang 065000,China)

Abstract A steel structure is easy collapsed in fire,so it is necessary to do fireproof protection on it.The com mon w ay now adays is fireproof painting.It can enhance the fireproofing of the steel structure and delay the rate of collasing in fire.It also creats more time for escaping and putting out the fire.

Key words duration of fire resistance;steel structure;fireproof paint;fireproof paint for steel structure;high temperature

26

王润茜:钢结构防火保护及防火涂料技术的应用