9 防火保护措施

9.1 保护措施及其选用原则

9.1.1 本节中所指钢结构包含钢结构及组合构件。钢材作承重构件时,虽然具有不燃性,但是在火灾的高温作用下,当温度上升到一定程度时,强度会大幅度下降。当温度达到约500℃时,钢材的强度就只有常温下强度的一半。钢构件在升温过程中会逐渐丧失其承载力,在标准时间-升温曲线的试验条件下,钢构件的耐火极限仅为0.25h。
    为了确保人员安全疏散,保证消防人员扑救建筑火灾的需要和便于火灾后的修复,必须保证钢承重构件具有一定的耐火极限。钢结构防火保护的目的就是提高钢构件的耐火极限。
    钢结构防火保护方法就其本质可分为两类:第一类是在钢构件外表涂敷、包覆、包裹防火材料,阻止或隔断热量向基材扩散、传播,以延长钢构件的耐火极限;第二类是在钢管内部灌注液体或混凝土等材料,及时从钢基材吸走热量,使钢材温度缓慢上升,延长钢材升温至临界温度的时间。
    表16列出了第一类的各种防火保护措施及其特点和适用范围。

表16 钢结构构件防火保护方法的特点和适用范围

    近年来出现的钢管混凝土新型构件,在火灾时,钢管的核心混凝土具有吸收钢管表面热量的作用,核心混凝土体积越大,吸热越多,钢管表面和核心混凝土中心温度愈低,因此,提高了钢管混凝土在高温下的耐火极限,其防火保护层厚度比纯钢构件也大为减少。

9.1.2 本条所述确定防火保护方法的原则,是从经济、实用、安全、合理考虑的。设计人员必须立足于保护有效的条件下,针对现场的具体情况,考虑构件的具体承载形式、空间位置和环境因素,选择施工简便、易于保证施工质量的方法。

9.1.3 防火涂料根据膨胀性能分为两种,即膨胀型(薄涂型)和非膨胀型(厚涂型)。
    非膨胀型防火涂料是以多孔绝热材料(如蛭石、珍珠岩、矿物纤维等)为骨料和粘结剂配制而成。由于导热系数小,热绝缘良好,厚涂型防火涂料是以物理隔热方式阻止热量向钢基材传递。其粘着性能好,防火隔热性能也有保证。由于非膨胀型(厚涂型)防火涂料基本上用无机物构成,涂层的物理化学性能稳定,其使用寿命长,已应用20余年尚未发现失效的情况,所以应优先选用。但由于该类型涂料涂层厚,需要分层多次涂敷,而且上一层涂料必须待基层涂料干燥固化后涂敷,所以施工作业要求较严格;另外,由于涂层表面外观差,所以适宜于隐蔽部位涂敷。
    膨胀型防火涂料是由粘接剂、催化剂、发泡剂、成碳剂和填料等组成,涂层遇火后迅速膨胀,形成致密的蜂窝状碳质泡沫组成隔热层。这类涂料在涂敷时厚度较薄,火灾高温条件下,涂料中添加的有机物质会发生一系列物理化学反应而形成较厚的隔热层。但是涂料中添加的有机物质,会随时间的延长而发生分解、降解、溶出等不可逆反应,使涂料“老化”失效,出现粉化、脱落。但目前尚无直接评价老化速度和寿命标准的量化指标,只能从涂料的综合性能来判断其使用寿命的长短。不过有两点可以确定:一是非膨胀型涂料的寿命比膨胀型涂料长;二是涂料所处的环境条件愈好,其使用寿命愈长。所以本规范对膨胀型涂料的使用范围给予一定限制。
    这里应指出,严禁将饰面型防火涂料当作上述两类涂料用于钢构件的防火保护。饰面型防火涂料是用于涂敷木结构等可燃基材的阻燃涂料。
    为了提高涂料的耐火能力,现行国家标准《钢结构防火涂料》GB 14907并不排斥在涂层上包玻璃纤维布或铁丝网等方法,并把它们作为涂层结构的一部分。

9.1.4 防火板保护是钢结构防火保护技术的发展方向。由于防火板保护对环境条件、钢基表面的要求不高,施工为干法作业,装饰效果好,具有抗碰撞、耐冲击、耐磨损等优点,因而有较强的应用优势,今后应用会愈来愈广。
    具有其他性能的防火板,是指防火板除具有足够的耐火性能和机械强度外,还具有耐冲击、耐潮湿、隔音、吸音、装饰性、再装饰性、防蛀、耐腐等性能。

9.1.6 采用柔性毡状隔热材料作为防火保护层来保护钢构件,提高其耐火时间,是《高层民用建筑钢结构技术规程》所列的技术措施之一。毡状隔热材料有岩棉、矿棉等。
    复合防火保护是指,用防火涂料外包防火板或毡状隔热材料外包防火板两种方法。复合防火保护主要用于需要作隔热包覆或涂敷防火涂料保护,而又有装饰要求的场合。