陈建领
（江西省消防总队抚州市消防支队临川区大队）
关键词：钢结构火灾危险性防火保护防火涂料
预防火灾工作是涉及国计民生的大事，能避免生命财产的巨大损失，有利于国民经济的发展。随着建筑物的高层化、集化、大型化，尤其是钢结构建筑物的发展，预防火灾的要求也越来越高。
1钢结构的火灾危险性
1.1钢结构高温下应力变化
普通建筑用钢在全负荷的情况下失去静态平衡稳定性的临界温度为540℃左右。一般在300—400℃时，其强度开始迅速下降；到500℃左右，其强度下降到40%—50%，钢材的力学性能，诸如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降，低于建筑结构所要求的屈服强度，也就是低于建筑结构的承载许用应力。我国20世纪90年代初对裸露钢梁的耐火极限进行了验证，确认了I36b、I40b标准工字钢梁的耐火极限分别为15min、16min。因此，若用没有防火保护的普通建筑用钢作为建筑物承载的主体，一旦发生火灾，则建筑物会迅速坍塌，对人民的生命和财产安全造成严重的损失。
1.2钢结构建筑的火灾案例
1998年5月5日，北京玉泉营环岛家具城失火，结构防火未达标，造成1.3万m2钢结构轻体建筑全部倒塌，造成直接经济损失达到人民币2087万。2001年9月11日，震惊世界的“911事件”中被飞机撞毁的纽约世界贸易大楼姊妹楼，事后专家分析认为，其实飞机并没有将大楼撞倒，而是由于飞机在撞到大楼的同时破坏了大楼钢结构上的防火涂层，并爆炸起火，使得钢结构暴露在熊熊烈火中，在一个多小时后，结构软化，强度丧失，终于载不动如此沉重的负担，轰然倒下，造成几千人命丧废墟，损失多达几百亿美元。
2.1钢结构防火的意义
2.1.1减轻钢结构在火灾中的破坏，避免钢结构在火灾中局部倒塌造成灭火及人员疏散的困难；钢结构的防火保护的目的是尽可能延长钢结构到达临界温度的过程，以争取时间灭火救人。
2.1.2避免钢结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡；
2.1.3减少火灾后钢结构的修复费用，缩短灾后结构功能恢复周期，减少间接经济损失。
2.2钢结构防火涂料
目前，钢结构的防火保护有多种方法，这些方法主要有：钢结构防火涂料保护、防火板保护、混凝土防火保护、柔性卷材防火保护、耐火钢、结构内通水冷却等。这其中以钢结构防火涂料保护方法应用范围最为广阔，效率最高。柔翼无人机>桩基泥浆比重
钢结构防火涂料刷涂或喷涂在钢结构表面，起防火隔热作用，防止钢材在火灾中迅速升温而降低强度，避免钢结构失去支撑能力而导致建筑物垮塌。钢结构防火涂料施工简便，无须复杂的工具即可施工、重量轻、造价低，而且不受构件的几何形状和部位的限制。国外自上世纪50年代以来就采用防火涂料施涂钢结构表面，火灾时能形成耐火隔热保护层，以提高钢结构的耐火极限，满足建筑防火设计规范要求，减少建筑物钢结构火灾灾害。
2.2.1钢结构防火涂料有效保护案例
1989年3月，在北京国际贸易中心B区宴会厅发生了一次意外火灾，堆在大厅内的1000多立方的管道保温材料被大火化为灰烬，大火持续了近3小时，大厅现浇混凝土楼板被烧蚀6厘米多厚，钢筋全部外露，造
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2005年9月钢结构建筑的火灾危险性和防火涂料保护浅析
大跨度钢梁，经过3小时的火灾，防锈漆颜未变，没有丝毫变形，避免了一次包括大厦可能垮塌的重大经济损失；1993年11月，安徽省马鞍山市体育馆火灾中，经受1小时的火灾考验，喷有防火涂料的球节网架没有变形，防火涂料有效地保护了结构.
2.2.2钢结构防火涂料分类
双柱汽车举升机钢结构防火涂料的类型可根据不同的方法来定义：从所用溶剂来分，可分为溶剂型和水基型钢结构防火涂料；从使用范围分，可分为室内和室外钢结构防火涂料；根据防火机理分，可分为非膨胀型和膨胀型钢结构防火涂料；根据其涂层的厚度及性能特点可分为薄涂型和厚涂型两类。薄涂型钢结构防火涂料B类）的涂层度一般为2mm-7mm，有一定的装饰效果，高温时膨胀增厚，耐火隔热，耐火极限可达0.5h-1.5h，人们又常称这种涂料为钢结构膨胀型防火涂料，厚涂型钢结构防火涂料（H类）的涂层厚度一般为8mm-50mm，呈粒状面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.5h-3.0h。人们常称这种涂料为钢结构防火隔热涂料。
2.2.2.1超薄型钢结构防火涂料
该类钢结构防火涂料涂层超薄（小于3mm），一般为溶剂型体系，具有优越的黏结强度、耐候耐水性好、流平性好，装饰性好等特点；在受火时缓慢膨胀发泡形成致密坚硬的防火隔热层，该防火层具有很强的耐火冲击性，延缓了钢材的温升，有效保护钢构件。超薄膨胀型钢结构防火涂料施工可采用喷
涂、刷涂或辊涂，一般使用在耐火极限要求在2小时以内的建筑钢结构上。目前国内外，已出现了耐火性能达到或超过2小时的超薄型钢结构防火涂料新品种，它主要是以特殊结构的聚甲基丙烯酸酯或环氧树脂与氨基树脂、氯化石蜡等复配作为基料粘合剂，附以高聚合度聚磷酸铵、双、三聚氰胺等为防火阻燃体系，添加钛白粉、硅灰石等无机耐火材料，以200号溶剂油为溶剂复合而成。目前各种轻钢结构、网架等多采用该类型防火涂料进行防火保护。由于该类防火涂料涂层超薄，工程中使用量较厚型、薄型钢结构防火涂料大大减少，从而降低了工程总费用，又使钢结构得到了有效的防火保护，是
2.2.2.2薄型钢结构防火涂料
多聚甲醛配制这类钢结构防火涂料一般是用合适的水性聚合物作基料，再配以阻燃剂复合体系、防火添加剂、耐火纤维等组成，其防火原理同超薄型。对这类防火涂料，要求选用的水性聚合物必须对钢基材有良好的附着力、耐久性和耐水性。其装饰性优于厚型防火涂料，逊于超薄型钢结构防火涂料，一般耐火极限在2小时以内，因此常用在小于2小时耐火极限的钢结构防火保护工程中，常采用喷涂施工。该类产品，在一个时期占有很大的比例，但随着超薄型钢结构防火涂料的出现，其市场份额逐渐被替代。
2.2.2.3厚型钢结构防火涂料
厚型钢结构防火涂料是指涂层厚度为8mm—50mm 的防火涂料，其耐火极限可达0.5—3小时，甚至更
长时间。
由于厚型防火涂料的成分多为无机材料，因此其防火性能稳定，长期使用效果较好，但其涂料组分的颗粒较大，涂层外观不平整，影响建筑的整体美观，因此大多用于结构隐蔽工程。该类防火涂料在火灾中利用材料粒状表面，密度较小，热导率低或涂层中材料的吸热性，延缓钢材的温升，保护钢材。这类防火涂料是用合适的无机胶结料（如水玻璃、硅溶胶、磷酸铝盐、耐火水泥等），再配以无机轻质绝热骨科材料（如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、海抱石、漂珠、粉煤灰等）、防火添加剂、化学药剂和增强材料（如硅酸铝纤维、岩棉、陶瓷纤维、玻璃纤维等）及填料等混合配制而成，具有成本较低的优点。施工常采用喷涂，适用于耐火极限要求在2小时以上的室外内隐蔽钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构。如：高层民用建筑的柱、一般工业与民用建筑中的支承多层的柱的耐火极限均应达到3小时，需采用该厚型防火涂料保护。厚型防火涂料按使用环境来分，有室内和室外两种类型。
2.2.2.4矿物棉类建筑防火隔热涂料是继我国厚涂型建筑防火涂料一珍珠岩系列，氯氧镁水泥系列防火涂料之后的又一重要防火涂料系列，在我国尚属空白，它与珍珠岩类防火涂料相比，其主要特点是作为隔
05江西化工2005年第3期
应用于地震多发的地区或常受震动的建筑物，并能起到防火、隔热、吸音之作用。矿物棉类建筑防火
隔热涂料主要有矿物纤维防火隔热涂料、隔热填料，其主要成分是矿物棉、粘结材料一般是水泥，在现场采用干法喷涂施工，即纤维经分散后与粘结材料一起用高压空气输送至喷口处，然后与分布于喷口。周围的高雾化水混合喷射至待涂表面。能够获得密度较小的涂层，从而能减轻整个建筑物的重量，降低建筑物负荷。目前，国外已广泛使用快干型矿物棉类防火涂料，在施工条件差的建筑工地使用时，具有施工方便、成本低、干燥时间短等优点。
2.2.3防火涂层厚度的确定
涂装钢结构防火涂料的钢基材表面应严格除水、除锈，经喷砂除锈达到Sa2.5级标准，手工除锈达到St3级以上，除锈后的表面采用酚醛红丹或环氧防锈漆作防腐处理。工程设计中是根据防火涂料涂敷在I36b 工字钢钢梁上，耐火试验得出的耐火极限数据以及防火规范规定的耐火极限要求确定防火涂层的厚度，但实际钢结构构件与试件的规格并不相符。在“技术规范”中提供了美国的试验室提出的计算公式并作了简化，使之从只能折算钢梁的涂层厚度，扩大到可以折算钢柱的涂层厚度.当用厚涂型防火涂料（即W1/D1≥22，T1≥9mm）、耐火极限t≥1小时时，其计算式如下：式中T1—待保护涂层厚度，mm
T2—标准试件涂层厚度，mm
W1—待保护钢梁质量，kg/m
W2—标准试验时钢梁质量，kg/m松梢斑螟
D1—待保护钢梁涂层接触面周长，mm
D2—标准试验时钢梁涂层接触面周长，mm
cadjohns
K—系数，对钢梁取1，对相应楼层钢柱取1.25
一般在防火涂料产品的说明书中只列出耐火极限和相应的涂层厚度，只有在耐火极限的试验报告中，才能看出耐火试验时所用的型钢规格及涂层厚度。因此，对超薄型和薄涂型防火涂料层的厚度，一般还是以耐火试验时涂层厚度为依据，并适当留有余地以增加安全性；对厚涂型防火涂料，在石化工程设计中，实际上不可能对不同的构件设计成不同的涂层厚度。
目前在设计中对整个装置的钢结构都是按同一耐火极限设计成同一厚度，为了利于防火，应考虑构件规格因素，在同样涂层厚度时，在选材上对热轧工字钢宜采用较大的型号，对焊接H型钢在同种型号中宜采用腹板较厚的规格。在装置内也应针对不同构筑物的重要性来进行不同耐火极限的设计。
此外，钢结构防火涂料在应用工程中，应按照中国工程建设标准化协会标准CECS24-90《钢结构防火涂料应用技术规范》的规定要求施工。
3总结
虽然钢结构由于其独特的性能被广泛应用于建筑场合，但是由于其固有的不耐火的缺点，我们在应用中，要采取不同的方法手段来解决这个问题，关键是由场合、耐火极限要求、成本等因数综合考虑，可以单独采用一种方法，或采用几种方法配合来达到我们的设计要求。
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2005年9月钢结构建筑的火灾危险性和防火涂料保护浅析
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