钢筋结构防火保护新技术

1、 .wd. .wd. .wd. 钢构造防火保护新技术.公安部上海消防科学研究所(200032)边福利 陈栋梁 商德民.摘要 随着大型钢构造建筑的日益增多，钢构造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 一种理想的钢构造耐火保护方式。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 硬硅钙板钢构造防火施工方法 1前言 . 大型钢构造建筑建设工期短，收益快，是建造厂房、库房、商场等首选的建筑构造形式之一 。据1995年的统计资料，我国建成的100幢超高层建筑中钢构

2、造占了7%，如北京156.4米高 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，随着城市规模的开展，钢构造在我国建筑业的应用具有非常广阔的前景。 . 钢构造建筑具有耐火性能差的致命弱点。在未进展防火处理的情况下，其本身虽然不会起火燃烧，但火灾时，强度会迅速下降，一般构造温度到达350、500、600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，使钢构造失去静态平衡稳定性的临界温度为500左右，而一般火场温度到达8001000，在这样高的温度下，裸露的钢构造会 很快出现塑性变形，产生局部破坏，造成钢构造整体倒塌失效。

3、 2 钢构造防火保护方法 . 对于钢构造防火保护材料，无论采取何种方法都应具备以下几点：(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构造；(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. 目前，我国在大型钢构造防火工程中常采用喷涂法，这种方法有利于梁柱结点及桁架的处理 ，但施工时对环境略有污染。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1040 mm，耐火极限可 达053 h，甚至更长时间。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，因此大多用于构造隐蔽工程。而薄型、超薄型防火涂料的喷涂厚度一般1 10 mm，耐火极限亦可达0.52 h，有些性能较好的涂料即使很薄也可到达1.01.5 h的耐火极限。因此某些构造需要暴露、荷载量要求苛刻的钢构造建筑常采用薄型、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2.0 h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而导致涂 料防火性能的降低也是一个不容无视的问题，因此薄型防火涂料长期使用的防火稳定

5、性需进 行深入的研究。 2.2包敷法 . 钢构造防火保护技术中用普通粘土砖、混凝土作钢构造防火保护层，因保护层太厚，增加了 建筑物荷载，目前采用的对比少。国外一些工业兴旺国家，如英国、丹麦、德国、日本等国 较多采用无机防火板材对大型钢构件进展箱式包裹，如石膏板、蛭石板、无石棉硅酸钙隔热 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，是钢构造防火保护 新的开展方向。. 我国从80年代中期着手研究无石棉硅酸钙制品，目前生产的硅酸钙保温材料主要有三类，一 类是托背莫来石(5CaO6SiO26H2O)型

6、硅酸钙保温材料，最高使用温度为650；另一 类是硬硅酸钙石(6CaO6SiO2H2O)型硅酸钙保温材料，其最高使用温度为1100；最 后一类是托背莫来石和硬硅钙石混合晶型的制品，最高使用温度介于6501100之间。由 于硬硅钙石型硅酸钙保温材料可以耐1000以上的高温，因而使用硬硅钙板对钢构件进展包 敷是一种理想的钢构造防火保护新技术。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，一般先将硅质原料和钙质原料在高温(200)、高压

7、(2MPa)条件下经过动态 水热反响制备成硬硅钙石活性浆料，反响过程为 6SiO2+6Ca(OH)2=6CaO6SiO2H2O+5H2O然后在料浆中参加耐碱玻璃纤维、棉纸浆纤维等增强材料，搅拌均匀后压滤成型。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 国内外主要产品的技术性能硬硅钙板技术性能指标 国内外主要产品的技术性能 . 从上表可见，目前国内生产的硬硅钙板已到达国际先进水平，可满足钢构造防火保护的要求 。4 钢构件的防火保护构造 . 根据钢构件种类、外形、安装部位、防火要求的不同，需要有不同的设计构造和施工方法， 科学、合理地设计安装构造

8、，对耐候性能有很大的影响。即使同一种板材，保护一样的钢构件，设计构造不同，会得到迥然不同的结果，科学的钢构造防火保护会大大提高钢构造的耐 候性能。. 一般用板材保护钢构件的典型构造如以下列图。 4.1 钢梁的保护构造：硬硅钙板，15 mm厚 硬硅钙板，20 mm厚 结合缝条 自攻螺丝 钢梁图1 . 图1是用硬硅钙板保护钢梁的示意图，内衬100 mm宽25 mm厚的结合缝条，硬硅钙板通过自攻螺丝固定在结合缝条上，硬硅钙板厚15 mm和20 mm，钢构件耐火极限2.0 h。以以下列图2 图5是不同安装部位的钢梁的包敷方式：4.2 钢柱的保护构造：钢柱硬硅钙板，15 mm厚硬硅钙板，20 mm厚结合

9、缝条自攻螺丝图6 图7安装方法(见图6)安装方法(见图7) 直接包敷钢柱(D12 mm)包敷在轻钢龙骨上 . 图6是硬硅钙板直接包敷钢柱的构造示意图。板材通过自攻螺丝固定，板材厚度15 mm和 20 mm。钢构件耐火极限2.0 h。. 图7是硬硅钙板包敷在轻钢龙骨上的构造示意图。轻钢龙骨规格为40200.6mm或以上。 . 板材通过自攻螺丝固定在轻钢龙骨上，板材厚度15 mm和20 mm。钢构件耐火极限2.0 h。以以下列图8 图10是不同形状钢柱的包敷方式：图8图9图10. 构件的耐候性能和施工性是评价耐火保护构造设计是否先进、科学合理的主要考核指标，好的耐火保护构造应具有施工方便、快捷、高

10、效和耐候性能好等优点，在具体施工过程中应根据现场施工要求和条件选择适宜的施工方式。5 结论. 硬硅钙板是代表90年代国际先进水平的理想钢构造耐火保护新型装饰防火板材，特别适用于 高层(超高层)高级写字楼、高级宾馆、大型商业中心、娱乐中心、计算机房、大型工业厂房 、库房等钢构造建筑及防火重点区域的防火保护和装饰工程。 . 硬硅钙板以CaO和SiO2为主要原料，经高温高压水热反响，配以增强纤维压制成型，具有质轻、强度高、隔热性能好、尺寸稳定等特点，可任意锯、钉、钻、削、刨等加工，可直接在工厂或现场锯裁，现场拼接组装，施工方便。该板材无毒，不含石棉，在高温或发生火灾时不产生有害气体。其主要成分为硬硅钙石，理化性能稳定，可长期使用，为半永久性材料 ，可确保耐火性能几十年 基本不变，它的耐候性能是钢构造防火涂料所无法对比的。. 用硬硅钙板保护钢构造具有施工方便、损耗少、效率高、不受季节和气候影响、无环境污染 、施工费用低、耐久等优点，必将成为设计部门、施工单位和用户的首选方案之一，推广应用前景看好。 参考文献： 1 袁凤林、孙永生，硅钙板用于钢构造防火保护的技术研究，新型建筑材料，3235，1999， (9) 2余志伟，粉石英在微孔硅酸钙保温材料中