膨胀型防火涂料

膨胀型防火涂料膨胀型防火涂料 在英格兰和威尔士 建筑规 buildingrcgulation 的许可文 件 b 中 是这样描述防火安全的 建筑物的设计和建造必须保 证 在发生火灾时 建筑物能保持相当长时间的稳定性 那么 相当长时间 是多长时间呢 在该文件中 依据建筑物不同的高度和用途 规定了不同 的耐火时间 从 30 mm 到 120 mln 不等 耐火时间的长短也与 建筑中是否安装了喷水灭火系统 主动消防 有关 耐火时间是通 过在建筑结构的钢构件上涂敷隔热材料 被动消防 来实现的 许 可文件 b 中明确规定 这些隔热材料必须满足 bs 476 第 21 部 分 火灾试验标准 fire test standard 关于耐火时间的要求 这个试验标准包括 在 namas 许可的实验条件下 钢柱和钢梁 的有载荷和无载荷实验 这个火灾试验方法是基于在燃烧室中 的标准纤维素火 燃烧室温度控制在符合标准加热曲线的水平 根据实验结果就能确定各种情况下 钢材需要的绝热材料厚度 建筑者和设计人员经常青睐的一种重要的防火材料就是膨胀型 防火涂料 膨胀型防火涂料在火灾条件下 厚度能膨胀许多倍 并产 生绝热炭化层或泡沫 炭化层能降低钢材温度升高的速度 从 而延长结构破坏的时间 在英国 除了 建筑规范 有一些要求外 对结构钢组件 在没有气体 油类和化学危险品的场所 目前还没有其他进行 更进一步试验的法定要求 特别是针对爆炸和 或 烃类火影响后 果的实验或许可 也没有具体的规定要求 本文作者也相信 其他欧洲国家和美国 情况也与此相似 而且这些国家只有国 家标准规定的纤维素火实验 2001 年 9 月 11 日纽约世界贸易中心事件后 在全世界范 围内关于高层建筑消防的许多问题被提了出来 为了达到更可 靠的安全程度 同时也为了解答这些特殊问题 利氏涂料公司 leigh s paints 已经开发出了 系列 firetex 膨胀型防火涂料 以应对爆炸和烃类火灾 在世贸中心事故中 先发生爆炸 然后起火 消防没施丧 失厂刈下面结构的保护作用 膨胀型防火涂料必须在爆炸过程 中和爆炸发生后都能保持完好并粘附在钢材 1 上 所以 leigh s paints 就采用了一种 advantica 技术 以前英国的一种气 体技术 来进行气体爆炸实验 以评价薄薄一层膨胀型防火涂料 抵御爆炸的能力 除上述实验外 leigh s 还进行了一项实验 就是将一段涂 有 firetex 膨胀型防火涂料的钢柱放在一个多层实验楼的防火分 区内进行实验 该多层实验楼位于 carding ton 的建筑研究院内 并使该防火分区暴露在高温的自然火中进行实验 1 气体爆炸实验气体爆炸实验 气体爆炸实验是将一些涂有 firetex 膨胀型防火涂料的预 制构件组装成的钢柱放在一个 182 m2 的爆炸室内 平均最大超 压 1697 mbar 平均持续时间 104 ms 这个实验使用的爆炸室在 advantica 该爆炸室横断面 4 5mx4 5m 长 9 0m 其中在 4 5m 见方的一侧面上有一排气孔 其余面都是密封的 爆炸过压的大小与气体浓度和排气孔面积 这两个参数有关 爆炸室内的气体浓度由定位工作台控制 工作台上有直径 0 18 m 的水平管道 每个工作台有多达 10 条管道 最多有 8 个 定位工作台 增加管道数 就增大了浓度 实验中产生的过压 就相应地增大 爆炸室侧面上排气孔的面积也可以改变大小 爆炸室内管 道数保持不变时 减小排气孔尺寸 可以延长持续时间和增大 过压 本实验中共有 54 条管道 排气孔面积小于 10m2 将长度为 1 6m 的 4 根常用的钢柱水平放置在排气孔敞开 的柜架内 这 4 根钢柱分别涂有 1 8mm 厚的 firetex m78 1 5mm 厚的 firetex fbl20 1 8 mm 厚 firetexm782 和 1 21mm 厚的 firelexf908 所有这些涂料都是在真空条件下喷涂 的 放置好试样后 用 500 gauge 0 125 mm 厚 的聚乙烯板将 排气孔封上 防止易燃混合气体外溢 然后 向爆炸室内释放天然气和空气 释放时天然气和空 气独立控制 直到达到要求的气体浓度 在 4 个不同的位置上 用红外线分析仪测量天然气的浓度 以保证达到合适的浓度值 实验用一个单独的小能量电火花点燃 用压力传感器测量 过压 用视频摄像记录实验过程 用压力传感器测得的平均过 压为 1697 mbar 平均持续时间为 104 ms 实验后进行外观检查 结果所有的试样都没有因爆炸产生 过压而损坏的痕迹 而且涂料也保持完好 这就提出了一个问题 其他防火涂料在同样的爆炸条件下 表现会如何呢 是否有足够的保持力提供相应的防火保护呢 将上述实验后的试样放在另一种不同的设备中再进行进一 步的烃类火实验 为了保证下一步实验的试样都来自前面的实 验 每一个试样都作了标记并注明了日期 2 烃类火实验烃类火实验 已经进行过气体爆炸实验和没有进行气体爆炸实验的对照 试样上都装上热电偶 在对照试样上也涂上相同的膨胀型涂料 干膜厚度为进行过爆炸实验试样的 5 以内 将这两种试样进行同样的火灾实验 加热条件按照 1987 版 bs476 标准第 20 部分附录 d 的规定进行 这里规定了一个模 拟烃类燃料燃烧过程温度变化的温度曲线 这个温度曲线介于 精确测定的烃类温度曲线和实际燃烧室中的温度曲线之间 也 可以将这个温度曲线看作是已进行过爆炸实验试样和其对照试 样温度曲线的平均值 所有的 fire tex 膨胀型防火涂料也都进行 烃类火实验 做过爆炸实验的试样 51 min 后平均温度达到了 550 对照试样 53min 后也达到了同样的温度 所以 可以这样认为 气体爆炸对 firetex 膨胀型防火涂料性能的影响可以忽略不计 经历过气体爆炸的涂料与未经过爆炸的具有同样的性能 烃类火一般比纤维素火更猛烈 见图 1 这一点从 bs476 标准第 20 部分的曲线中也可以看出 还必须注意一点 那些设计用于纤维素火的防火涂料的性 能还是非常有效的 在烃类火实验中 这些材料的有效性达到 了在纤维素火中的 60 左右 3 firetex m78 在大规模自然火灾中的性能在大规模自然火灾中的性能 这里要介绍一种膨胀型防火涂料 firetex m78 喷涂在钢柱 上 暴露在几种自然火灾中所表现出的性能 这些性能要用实 验数据来描述 实验按照 bs476 标准第 21 部分的规定进行 长度 1m 的 203x 203uc 52kg 的钢柱 涂上膨胀型防火涂 料 涂料平均厚度 2 35 mm 将这种试样与涂有其他涂料的钢 材试样一起放人防火分区中 为了便于直接对比 还要放人一个未加涂料的试样 在试 样中间高度位置的腹板和翼板上固定热电偶 防火分区地面为 11 mx 7m 高度约为 4m 建筑南侧面上 的窗户提供通风 为限制氧气的进入量 进而延长火的持续时 间 将长度为 2 77 m 的窗户 减小为 1 27 m 从地板到天花板 下方 500mm 处的墙壁用灰泥板围起来 墙顶和组合楼板之间的 缝隙用可压缩纤维堵塞 以适应上面楼板的较大变形 实验火按照最新版欧洲规范火灾部分 bs en1991 1 2 2002 eurocode 1 actions on structures 规定的参数设计 火灾荷载为地板面积每平方米 40 kg 木材 相当于 720 mj m2 的火灾荷载密度 理论预测温度与实际测量温度的差 与 0 043 m 1 的通风系数 av h at 和隔墙的热性能 b 系数 pc 入 714j m2sl 2k 有关 多年来 我们一直根据暴露在标准温度曲线中的相应时间 用时间当量法评定自然火强度 这种方法是使结构构件在一种 自然火中达到的最高温度与在标准实验火中达到相同温度所需 要的时间建立关系 设计人员和规范制定部门都清楚 为了保 护钢结构 这种方法已扩展了其适用范围 并制定了与耐火时 间有关的性能指标 在本实验中 这个时间当量预测是 72min 所以给钢柱试样涂上能提供 90 min 火灾保护的涂料厚 度 认为是合适的 实验的结果是 这个时间当量接近 100min 而不是预计 的 72min 没有涂料保护的试样达到这个通常所说的 极限 温度 的时间 不到 30 min 在几乎整个实验持续过程中 这个试样 的平均保护温度低