钢结构防火保护新技术.doc

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1、钢结构防火保护新技术公安部上海消防科学研究所(200032)边福利陈栋梁商德民［摘要］随着大型钢结构建筑的日益增多，钢结构的防火保护越来越受到人们的关注。硬硅钙板包敷钢构件的防火保护方法具有强度高、隔热性能好、施工方便、无环境污染、耐久等优点，是一种理想的钢结构耐火保护方式。本文介绍了硬硅钙板的生产工艺、技术性能及施工方法，探讨了这种防护方法的特点及推广前景。［关键词］硬硅钙板钢结构防火施工方法1前言大型钢结构建筑建设工期短，收益快，是建造厂房、库房、商场等首选的建筑结构形式Z—o据1995年的统计资料，我国建成的100幢超高层建筑小钢结构占了7%,如北京156.4米高

2、的国贸中心,183.5米高的京城大厦,上海365米高的金贸大厦，深圳310米高的地王大厦等。可以预测，随着城市规模的发展，钢结构在我国建筑业的应用具有非常广阔的前景。钢结构建筑具有耐火性能差的致命弱点。在未进行防火处理的情况下，其本身虽然不会起火燃烧，但火灾时，强度会迅速下降，一般结构温度达到350°C、500°C600°C时,强度分别下降1/3、1/2、2/3。据理论计算,在全负荷情况下,使钢结构失去静态平衡稳定性的临界温度为500°C左右，而一般火场温度达到800〜1000°C,在这样高的温度下，裸露的钢结构会很快出现塑性变形，产生局部破坏，造成钢结构整体倒塌失效

3、。2钢结构防火保护方法对于钢结构防火保护材料，无论采取何种方法都应具备以下儿点：(1)安全无毒;(2)易于与钢构件结合；(3)在预期的耐火极限内可有效地保护钢结构；(4)在钢构件受火后发生允许变形时，防火保护材料应不至破坏而仍能保持原有的保护作用；(5)经济合理。2.1喷涂法前，我国在大型钢结构防火工程屮常采用喷涂法，这种方法有利于梁柱结点及桁架的处理，但施工吋对环境略有污染。防火涂料包括以无机材料为主的厚型非膨胀涂料，或以有机材料为主的薄型、超薄型膨胀涂料。厚型防火涂料的喷涂厚度一般在10〜40mm,耐火极限可达05〜3h,甚至更长吋间。由于厚型防火涂料的成分多为无机

4、材料，因此其防火性能稳定，长期使用效果较好，但其单位重量较大，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。而薄型、超薄型防火涂料的喷涂厚度一般1〜10mm,耐火极限亦可达0.5〜2h,有些性能较好的涂料即使很薄也可达到1.0〜1.5h的耐火极限。因此某些结构需要暴露、荷载量要求苛刻的钢结构建筑常采用薄型、超薄型防火涂料。但薄型、超薄型防火涂料的耐火极限不高,对于耐火极限要求超过2.0h的钢构件，其使用受到限制。而且薄型防火涂料多属于有机膨胀型，由于有机材料的老化血导致涂料防火性能的降低也是一•个不容忽视的问题，因此薄型防火涂料长期使

5、用的防火稳定性需进行深入的研究。2.2包敷法钢结构防火保护技术屮用普通粘土砖、混凝土作钢结构防火保护层，因保护层太厚，增加了建筑物荷载，H前采用的比较少。国外一些工业发达国家，如英国、丹麦、德国、H本等国较多采用无机防火板材对大型钢构件进行箱式包裹，如石膏板、蛭石板、无石棉硅酸鈣隔热板等，包板的厚度根据耐火极限的要求而定。这种方法具有施工方便、装修面平整光滑、成本低、损耗小、无环境污染、施工周期短、耐老化等优点，推广前景好，是钢结构防火保护新的发展方向。我国从80年代屮期着手研究无石棉硅酸钙制品，H前生产的硅酸钙保温材料主要有三类，一类是托背莫来石(5Ca0-6SiO2

6、-6H20)型硅酸鈣保温材料，最高使用温度为650°C；另一类是硬硅酸钙石(6CaO-6SiO2-H20)型硅酸钙保温材料，其最高使用温度为1100°C；最后—类是托背莫來石和硬硅钙石混合晶型的制品，最高使用温度介于650〜11CXTCZ间。由于硬硅钙石型硅酸钙保温材料可以耐1000°C以上的高温，因血使用硬硅钙板对钢构件进行包敷是-•种理想的钢结构防火保护新技术。3硬硅钙板的生产工艺及性能3.1生产工艺硬硅钙板的原料主要有硅质原料和钙质原料。可用作硅质原料的有粉状石英砂、硅藻土、硅灰、膨润土、稻壳灰等；钙质原料包括生石灰、消石灰及电石渣等。生产硬硅钙板，一般先将硅质原

7、料和钙质原料在高温(200°C).高压(2MPa)条件下经过动态水热反应制备成硬硅钙石活性浆料，反应过程为6Si02+6Ca(0H)2=6Ca0•6SiO2•H20+5H20然后在料浆屮加入耐碱玻璃纤维、棉纸浆纤维等增强材料，搅拌均匀后床滤成型。再将成型后的湿坯烘干，制成容重小、导热系数低的硬硅钙板。硬硅钙板的生产工艺路线如下：3.2内外主要产品的技术性能①硬硅鈣板技术性能指标检验项目密度,g/m3抗折强度，MPa线收缩率,%(1060°CX3h)最高使用温度，€耐火极限min20mm厚25mm厚30mm厚技术指标W450勿・5M2>10