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摘要:钢结构具有强度高、自重轻、延展性好等优点,在国内外建筑业中得到了广泛应用。钢材虽然不具备可燃性,但其导热系数大,耐火性能差,不加防火保护耐火极限只有0.25h,远达不到我国建筑设计防火规范的要求。随着我国对于建筑物防火日益重视,新型钢结构防火涂料的研制高速发展。本文主要对于新型阻燃剂,填充剂,发泡剂,成炭剂等进行探讨。
关键词:钢结构,阻燃剂,填充剂
十一五期间,我国的发展目标从经济高速增长转向人民对于生活品质的追求,高层建筑越来越成为人民住宅办公的首选。高层建筑物外部及室内装饰材料等广泛采用涂饰技术。但是,大多数涂料的可燃性和易燃性,必然导致火灾隐患,并造成巨大损失。据统计,我国在新世纪近十年间,平均每年火灾次数均在35万起,死亡人数约近四千人左右,经济损失达45多亿元。随着人们对钢结构建筑物防火意识的不断增强,对钢结构防火涂料的使用性能要求也越来越高,急切需要使用一种既符合环保要求、装饰性能好、施工方便又是超薄型的新型防火涂料。目前,防火涂料的生产已具有一定的规模,但是在众多的防火涂料生产企业中,防火涂料产品还普遍存在很多问题,比如防火性能不足、容易发生脱落、装饰性差以及质量不稳定,从而使其应用受到了一定的限制。因此,建筑材料不燃化、难燃化、低毒化的问题迫在眉捷,消防问题已经引起各国有关部门的高度重视,积极组织科研力量进行阻燃剂以及防火涂料的研究,并制定相应的防火法规和各种评价燃烧性能的标准。
一、钢结构的防火保护技术和措施
钢结构具有强度高、负载能力强、自身质量轻、性能好、空间小、制造方便、变形性好和施工周期短、抗震性、易于维护等许多特点,在建筑中得到了宽泛的使用。钢结构已经成为建筑行业中发展最迅速的形式。为了减轻火灾损失,提高钢结构的耐火极限,避免钢结构建筑在火灾中局部或整体倒塌造成人员伤亡以及疏散和灭火的困难,对钢结构或混凝土结构建筑进行防火保护是非常重要的。因此,必须对高层、超高层建筑以及受高温作用或受高温威胁的钢结构的建筑物都要求进行严格的防火处理。现在通常是采取对钢结构表面涂刷或喷涂防火材料以及包裹耐火材料等办法保护钢结构不被火焰直接烧烤而提高其防火能力。钢结构构件与其他材料组成的构件一样,必须具备国标要求的耐火能力。未加保护的钢构件的耐火极限一般都在0.25h左右,为了提升其耐火时间,必须对其采取一定的防火保护措施,才能达到建筑防火规范中规定的各类建筑物承重结构耐火极限的具体要求口-柱的耐火极限为2h;梁的耐火极限为2h;楼板的耐火极限为1.5h左右。
1、水套:方法要考虑水对钢结构的腐蚀、水的静压及水的循环控制系统等问题,采用也较少空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防护措施,这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的温度、水在钢结构内循环、吸收材料本身受热的热量。受热的水经过冷却后可以进行再循环或由管道引入凉水来取代受热的水。以此保护钢构件,达到提高耐火极限的目的。。
2、屏蔽:钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内,或将构件包藏在两片墙之间的空隙力,只要增加少许耐火材料就可以阻隔火焰和热量,减缓钢结构的升温速率,进而提高钢结构的耐火极限以达到防火的目的。并且其施工方便、装饰性强,因而得到人们的广泛认可。
3、膨胀材料:采用钢结构防火涂料保护构件,即在钢结构建筑表面喷涂各种防火涂料或防火喷射纤雍等隔热材料,在构件表面形成耐火隔热保护层,隔绝热量的传递,提高钢结构耐火极限。此方法具有施工方便、成本、低装饰性好、低环境污染、维护工作量小等优点,因此得到人们的广泛认可,近年来一直被大量采用近年来,随着工业化的步伐加快。钢结构建筑也日趋增多,尤其是一些超高层建筑,采用钢结构材料更为广泛。对高层建筑而言,一旦发生火灾,在短时间内很难将或扑灭,这就要求我们在建筑设计时,一定要加大对建筑材料的防火保护,以增强其耐火极限,并在建筑内部制定必要的应急方案,从而减少人员伤亡和财产损失。
4、安装自动喷水系统:在火灾发生时,水喷淋系统的洒水喷头自动喷水,直接降低火场温度,可以避免结构达到临界温度,并且洒水能将火直接扑灭,更能减少整个火灾的损失。然而安装水喷淋装置系统的费用较高,对裸露的钢结构而言,水喷淋系统的网还会影响整个结构的美观,所以其应用也受到了一定的限制。
二、膨胀型防火涂料的基本组成
膨胀型防火涂料通常含有成膜剂、成炭剂、成炭催化剂、发泡剂、无机颜填料等。
1、成膜剂
一切能够形成连续薄膜的聚合物,都可以称为成膜剂。成膜剂对膨胀型防火涂料的性能有重大的影响。它与其它组分匹配,既保证涂层在正常工作条件下具有各种使用性能,又能在火焰或高温作用下使涂层具有难燃性和优异的膨胀效果。如丙烯酸树脂改性酪蛋白成膜剂,丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂,聚乙烯、丙烯酸酯改性丁二烯树脂,聚氨酯改性硝酸纤维成膜剂等等。
2、成膜催化剂
成炭催化剂的主要作用是促进和改变涂层的热分解进程,如促进涂层内含经基的有机物脱水炭化,形成不易燃的三维空间结构的炭质层,减少热分解产生的焦油、醛、酮的量,阻止放热量大的炭氧化反应发生等,如聚磷酸铵、多聚磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵等。
3、成炭剂
成炭剂是形成三维空间结构不易燃的泡沫炭化层的物质基础,对泡沫炭化层起着骨架的作用,它们是一些含高碳的多轻基化合物,如淀粉、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、含轻基的树脂等。这些多经基的化合物和脱水催化剂反应生成多孔结构的炭化层。
4、发泡剂
膨胀型防火涂料的特点是涂层遇热时,能放出不燃性的气体,如氨、二氧化碳、水蒸汽、卤化氢等,使涂层膨胀起来,并在涂层内形成蜂窝状泡沫结构。这些是靠发泡剂来实现的。
5、无机颜填料
对膨胀型防火涂料来说,含无机填料的比例较少,因其含量过高,会影响涂层的发泡高度,从而达不到隔热的目的,但少量颜填料却不可少,因其可使泡沫层更致密,强度更好,从而提高其防火性能。防火涂层一般施工厚度大,较低的颜料组分已能满足遮盖力的要求,故不需采用较多的无机颜填料,常用的着色颜料有钦白粉、氧化锌、铁黄、铁红等。
三、钢结构防火保护意义
进入21世纪以后,随着城市人口密度的不断增大、高层住宅建筑的增加和新型建筑材料的广泛使用,引起火灾的可能性在不断增加,火灾事故对人民生命财产的危害己成为当今城市灾害的主要威胁之一。近些年来全国各地频频发生的火灾事故,造成大量人员伤亡和财产损失,令人触目惊心。据不完全统计,我国国内在2009年因钢结构建筑发生火灾而造成的经济损失是非常的巨大的。因此,研制难燃、不燃和防火的建筑材料已迫在眉睫。而防火保护的目的就是为了提高钢结构的耐火极限,减少人员伤亡和经济损失。钢结构防火保护的意义可归结为一下几点:一、发生火灾时,延迟火焰的传递速率,阻止热量传向钢材,防止钢结构因过热而变形,甚至整体垮塌;二、防止火势的蔓延,为营救被困在火灾中的人员以及疏散人员赢得宝贵的时间;三、尽量减少因火灾而发生变形甚至损坏的钢结构修复费用,缩短恢复周期,间接减少经济损失。
参考文献:
【1】李国强等,钢结构抗火计算与设计,北京,中国建筑工业出版社
【2】战凤昌等,专用涂料,北京,化学工业出版社
作者简介:李晓敏(1983.4-),女,汉族,河北石家庄人,石家庄市公安消防支队,主要研究方向:防火监督。
关键词:钢结构,阻燃剂,填充剂
十一五期间,我国的发展目标从经济高速增长转向人民对于生活品质的追求,高层建筑越来越成为人民住宅办公的首选。高层建筑物外部及室内装饰材料等广泛采用涂饰技术。但是,大多数涂料的可燃性和易燃性,必然导致火灾隐患,并造成巨大损失。据统计,我国在新世纪近十年间,平均每年火灾次数均在35万起,死亡人数约近四千人左右,经济损失达45多亿元。随着人们对钢结构建筑物防火意识的不断增强,对钢结构防火涂料的使用性能要求也越来越高,急切需要使用一种既符合环保要求、装饰性能好、施工方便又是超薄型的新型防火涂料。目前,防火涂料的生产已具有一定的规模,但是在众多的防火涂料生产企业中,防火涂料产品还普遍存在很多问题,比如防火性能不足、容易发生脱落、装饰性差以及质量不稳定,从而使其应用受到了一定的限制。因此,建筑材料不燃化、难燃化、低毒化的问题迫在眉捷,消防问题已经引起各国有关部门的高度重视,积极组织科研力量进行阻燃剂以及防火涂料的研究,并制定相应的防火法规和各种评价燃烧性能的标准。
一、钢结构的防火保护技术和措施
钢结构具有强度高、负载能力强、自身质量轻、性能好、空间小、制造方便、变形性好和施工周期短、抗震性、易于维护等许多特点,在建筑中得到了宽泛的使用。钢结构已经成为建筑行业中发展最迅速的形式。为了减轻火灾损失,提高钢结构的耐火极限,避免钢结构建筑在火灾中局部或整体倒塌造成人员伤亡以及疏散和灭火的困难,对钢结构或混凝土结构建筑进行防火保护是非常重要的。因此,必须对高层、超高层建筑以及受高温作用或受高温威胁的钢结构的建筑物都要求进行严格的防火处理。现在通常是采取对钢结构表面涂刷或喷涂防火材料以及包裹耐火材料等办法保护钢结构不被火焰直接烧烤而提高其防火能力。钢结构构件与其他材料组成的构件一样,必须具备国标要求的耐火能力。未加保护的钢构件的耐火极限一般都在0.25h左右,为了提升其耐火时间,必须对其采取一定的防火保护措施,才能达到建筑防火规范中规定的各类建筑物承重结构耐火极限的具体要求口-柱的耐火极限为2h;梁的耐火极限为2h;楼板的耐火极限为1.5h左右。
1、水套:方法要考虑水对钢结构的腐蚀、水的静压及水的循环控制系统等问题,采用也较少空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防护措施,这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的温度、水在钢结构内循环、吸收材料本身受热的热量。受热的水经过冷却后可以进行再循环或由管道引入凉水来取代受热的水。以此保护钢构件,达到提高耐火极限的目的。。
2、屏蔽:钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内,或将构件包藏在两片墙之间的空隙力,只要增加少许耐火材料就可以阻隔火焰和热量,减缓钢结构的升温速率,进而提高钢结构的耐火极限以达到防火的目的。并且其施工方便、装饰性强,因而得到人们的广泛认可。
3、膨胀材料:采用钢结构防火涂料保护构件,即在钢结构建筑表面喷涂各种防火涂料或防火喷射纤雍等隔热材料,在构件表面形成耐火隔热保护层,隔绝热量的传递,提高钢结构耐火极限。此方法具有施工方便、成本、低装饰性好、低环境污染、维护工作量小等优点,因此得到人们的广泛认可,近年来一直被大量采用近年来,随着工业化的步伐加快。钢结构建筑也日趋增多,尤其是一些超高层建筑,采用钢结构材料更为广泛。对高层建筑而言,一旦发生火灾,在短时间内很难将或扑灭,这就要求我们在建筑设计时,一定要加大对建筑材料的防火保护,以增强其耐火极限,并在建筑内部制定必要的应急方案,从而减少人员伤亡和财产损失。
4、安装自动喷水系统:在火灾发生时,水喷淋系统的洒水喷头自动喷水,直接降低火场温度,可以避免结构达到临界温度,并且洒水能将火直接扑灭,更能减少整个火灾的损失。然而安装水喷淋装置系统的费用较高,对裸露的钢结构而言,水喷淋系统的网还会影响整个结构的美观,所以其应用也受到了一定的限制。
二、膨胀型防火涂料的基本组成
膨胀型防火涂料通常含有成膜剂、成炭剂、成炭催化剂、发泡剂、无机颜填料等。
1、成膜剂
一切能够形成连续薄膜的聚合物,都可以称为成膜剂。成膜剂对膨胀型防火涂料的性能有重大的影响。它与其它组分匹配,既保证涂层在正常工作条件下具有各种使用性能,又能在火焰或高温作用下使涂层具有难燃性和优异的膨胀效果。如丙烯酸树脂改性酪蛋白成膜剂,丙烯酸树脂聚氨酯共聚树脂,聚乙烯、丙烯酸酯改性丁二烯树脂,聚氨酯改性硝酸纤维成膜剂等等。
2、成膜催化剂
成炭催化剂的主要作用是促进和改变涂层的热分解进程,如促进涂层内含经基的有机物脱水炭化,形成不易燃的三维空间结构的炭质层,减少热分解产生的焦油、醛、酮的量,阻止放热量大的炭氧化反应发生等,如聚磷酸铵、多聚磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵等。
3、成炭剂
成炭剂是形成三维空间结构不易燃的泡沫炭化层的物质基础,对泡沫炭化层起着骨架的作用,它们是一些含高碳的多轻基化合物,如淀粉、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、含轻基的树脂等。这些多经基的化合物和脱水催化剂反应生成多孔结构的炭化层。
4、发泡剂
膨胀型防火涂料的特点是涂层遇热时,能放出不燃性的气体,如氨、二氧化碳、水蒸汽、卤化氢等,使涂层膨胀起来,并在涂层内形成蜂窝状泡沫结构。这些是靠发泡剂来实现的。
5、无机颜填料
对膨胀型防火涂料来说,含无机填料的比例较少,因其含量过高,会影响涂层的发泡高度,从而达不到隔热的目的,但少量颜填料却不可少,因其可使泡沫层更致密,强度更好,从而提高其防火性能。防火涂层一般施工厚度大,较低的颜料组分已能满足遮盖力的要求,故不需采用较多的无机颜填料,常用的着色颜料有钦白粉、氧化锌、铁黄、铁红等。
三、钢结构防火保护意义
进入21世纪以后,随着城市人口密度的不断增大、高层住宅建筑的增加和新型建筑材料的广泛使用,引起火灾的可能性在不断增加,火灾事故对人民生命财产的危害己成为当今城市灾害的主要威胁之一。近些年来全国各地频频发生的火灾事故,造成大量人员伤亡和财产损失,令人触目惊心。据不完全统计,我国国内在2009年因钢结构建筑发生火灾而造成的经济损失是非常的巨大的。因此,研制难燃、不燃和防火的建筑材料已迫在眉睫。而防火保护的目的就是为了提高钢结构的耐火极限,减少人员伤亡和经济损失。钢结构防火保护的意义可归结为一下几点:一、发生火灾时,延迟火焰的传递速率,阻止热量传向钢材,防止钢结构因过热而变形,甚至整体垮塌;二、防止火势的蔓延,为营救被困在火灾中的人员以及疏散人员赢得宝贵的时间;三、尽量减少因火灾而发生变形甚至损坏的钢结构修复费用,缩短恢复周期,间接减少经济损失。
参考文献:
【1】李国强等,钢结构抗火计算与设计,北京,中国建筑工业出版社
【2】战凤昌等,专用涂料,北京,化学工业出版社
作者简介:李晓敏(1983.4-),女,汉族,河北石家庄人,石家庄市公安消防支队,主要研究方向:防火监督。