【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑日益增多。鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土相比有很多得天獨厚的優(yōu)勢，但不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)耐火極限很低，必須要進(jìn)行防火處理。目前鋼結(jié)構(gòu)的防火材料正朝著低碳環(huán)保、高質(zhì)效能、實用化、多功能化的方向發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；防火材料；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要，鋼結(jié)構(gòu)作為一種理想的建筑結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)已日益增多。鋼結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代建筑的主要形式，在常溫下具有強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好、韌性好、施工周期短、環(huán)境污染少、建筑工業(yè)化強(qiáng)度高、空間利用率大等綜合優(yōu)勢，以及能充分滿足建筑設(shè)計美感造型的需要，因此受到建筑行業(yè)的青睞。在單層及多層的工業(yè)廠房、大型的候機(jī)廳、候車室、高層建筑等都得到了廣泛的應(yīng)用。鋼材雖然是不燃材料，但在火災(zāi)高溫作用下，其力學(xué)性能如屈服點、抗拉及彈性模量等均會因溫度的升高而急劇下降。鋼結(jié)構(gòu)通常在450~650℃溫度中就會失去承載能力發(fā)生很大的形變，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲變形而不能繼續(xù)使用。一般不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為15分鐘左右。要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實際應(yīng)用中克服防火方面的不足，必須進(jìn)行防火處理，將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計規(guī)范規(guī)定的極限范圍，防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落。

2 鋼結(jié)構(gòu)防火材料的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)措施形式是多種多樣的，但原理不外乎采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu)，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結(jié)構(gòu)溫升、強(qiáng)度變?nèi)醯臅r間。防火保護(hù)措施形式一般有外包層法、鋼構(gòu)件內(nèi)充水、屏蔽以及防火涂料等。

2.1 外包層。就是在鋼結(jié)構(gòu)外表面做耐火保護(hù)層，將構(gòu)件包裹起來?？梢袁F(xiàn)澆成型，也可以采用噴涂法。現(xiàn)澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網(wǎng)或鋼筋來加強(qiáng)，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強(qiáng)度。噴涂法可以在施工現(xiàn)場對鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹砂泵以形成保護(hù)層。砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠巖或石棉。同時外包層也可以用珍珠巖、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預(yù)制板，采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結(jié)構(gòu)上。外包層法是目前廣泛使用的一種鋼結(jié)構(gòu)防火方法，該方法施工簡便、造價低、防護(hù)效果好，在實際工程中應(yīng)用非常廣泛，特別是在對鋼梁、鋼柱、樓板保護(hù)中多數(shù)采用此方法。但此方法增加了結(jié)構(gòu)的重量、占用空間，影響美觀，因此對于一些特殊部位，如屋蓋、中庭、大跨度空間、有裝飾需要的場所無法使用此方法。

2.2 鋼構(gòu)件內(nèi)充水?？招男弯摻Y(jié)構(gòu)內(nèi)充水是抵御火災(zāi)最有效的防火措施，這種方法能使鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中保持較低的溫度、水在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)循環(huán)，吸收材料本身受熱的熱量。受熱的水經(jīng)冷卻后可以進(jìn)行再循環(huán)、或由管道引入涼水來取代受熱的水。但在實際應(yīng)用中，該方法對施工要求嚴(yán)格、成本高，特別是對系統(tǒng)復(fù)雜、高度大的建筑，需要十幾套，甚至幾十套系統(tǒng)來維持，而且在使用中需要對系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)常性的維護(hù)保養(yǎng)，維護(hù)費過大。該方法在國內(nèi)外都很少使用。

2.3 屏蔽。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置在耐火材料組成的墻體或頂棚內(nèi)，或?qū)?gòu)件包藏在兩片墻之間的空隙里，只要增加少許耐火材料或不增加即能達(dá)到防火的目的。但在施工中要求工藝較高，吊頂?shù)慕涌p、孔洞處要封閉嚴(yán)密，防止躥火。而且大空間、大跨度的鋼結(jié)構(gòu)將無法使用，應(yīng)用范圍狹窄。

2.4 防火涂料。是一種涂覆在材料表面，具有隔熱、防燃、阻燃功能，并能有效延緩火勢的發(fā)展、阻止火焰蔓延，對基材起到保護(hù)作用的特種涂料。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料按所使用的膠黏劑的不同可分為有機(jī)防火涂料和無機(jī)防火涂料兩類；按涂層厚度分為超薄型、薄涂型和厚涂型三類。超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的涂層厚度不大于3㎜，薄涂型鋼結(jié)構(gòu)涂料涂層厚度一般為3～7㎜，有一定裝飾效果，這兩類涂料在火災(zāi)中能吸熱膨脹發(fā)泡，形成泡沫狀炭化隔熱層，從而阻止熱量向鋼結(jié)構(gòu)傳遞，耐火極限可達(dá)0.5～1.5小時，這種涂料又稱鋼結(jié)構(gòu)膨脹防火材料。厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料厚度一般為8～50㎜， 呈粒狀面，密度較小，涂層受熱不發(fā)泡，依靠其較低的導(dǎo)熱率來延緩鋼結(jié)構(gòu)的溫升，起到防火保護(hù)作用，耐火極限可達(dá)0.5～3小時，這種涂料又稱鋼結(jié)構(gòu)防火隔熱涂料。防火涂料是近幾十年來新興的一項鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)方法。防火涂料與其它保護(hù)方法比較，具有施工簡便、無須復(fù)雜的工具即可施工，涂層質(zhì)量輕、造價低而且不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形體限制，還有一定的美觀裝飾作用，已成為應(yīng)用范圍最為廣闊、效率最高的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法。

3 鋼結(jié)構(gòu)防火材料的發(fā)展趨勢

防火涂料應(yīng)用范圍極為廣泛，基本可以適用各種鋼結(jié)構(gòu)，是近年來比較先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法，其造價相對低廉。以下為鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)造價對比表：

注：造價是以1米長，表面積為0.4平方米的H型鋼結(jié)構(gòu)按總造價折算進(jìn)行估算

國外自上世紀(jì)50年代以來就采用防火涂料施涂鋼結(jié)構(gòu)表面，火災(zāi)時能形成耐火隔熱保護(hù)層，以提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限，滿足建筑設(shè)計規(guī)范要求，減少建筑物鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)災(zāi)害。從20世紀(jì)80年代初期起，在我國興建的由國外設(shè)計的工程開始采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。到1985年左右，國內(nèi)一些科研單位和廠家開始研究生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。經(jīng)過近25年的發(fā)展，無論從產(chǎn)品品牌、質(zhì)量還是應(yīng)用范圍，都有長足的發(fā)展。與此同時，國家也頒布了該產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如GB14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》、中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)CECS24：90《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》等，這對我國發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的應(yīng)用起到了很大的推進(jìn)作用。防火涂料正在向“提高涂膜質(zhì)量、方便施工、節(jié)省資源、節(jié)省能源和適應(yīng)環(huán)境”的方向發(fā)展。今后應(yīng)朝著以下幾個方面發(fā)展。

3.1 開發(fā)復(fù)合高效低水溶性的炭化催化劑、成炭劑和發(fā)泡劑；

3.2 通過樹脂的復(fù)配或接支改性來改善防火涂料的防火性能和各種理化性能；

3.3 將膨脹型和非膨脹型進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，使涂層在高溫下形成低膨脹率的高強(qiáng)度炭化層；

3.4 開發(fā)優(yōu)質(zhì)的無機(jī)膨脹防火涂料，由于其原料易得，價格便宜，環(huán)境污染少，應(yīng)受重視；

3.5 將新技術(shù)應(yīng)用到防火涂料中去。例如將納米阻燃材料加入到防火涂料體系中；

3.6 將廢物利用和防火涂料的開發(fā)有機(jī)的結(jié)合起來。

4 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是如今乃至未來社會很有發(fā)展前途的一類產(chǎn)品，。通過檢驗部門、生產(chǎn)、設(shè)計、施工、監(jiān)理和消防監(jiān)督部門聯(lián)手共同努力，相信我國的防火涂料一定會健康、有序的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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