建筑结构材料防火性能的研究和展望

  火在人类文明的发展史中扮演了及其首要的人物。可是，火是一把双刃剑，它在造福人类的一起，也给人类带来了无穷的灾祸。火灾的直接丢失约为地震的五倍，仅次于干旱和洪涝，而且发作的频率居于各灾种之首。很多火灾的发作，除了与消防设施及消防办理存在疑问有关外，防火资料的好坏也起了丧命效果。1994年12月8日，新疆克拉玛依的一场大火，罹难325人，受伤130人；同年11月29日，辽宁阜新的歌舞厅大火构成了200多人丧生，这些火灾的构成与丢失的致使，在很大程度上与修建资料的防火性差有很大联系。由此可见，在修建中选用防火资料、在发作火灾时阻挠火势延伸、延伸构造耐火极限然后为救活赢得宝贵时间具有重大意义。

    一、防火混凝土

    （一）混凝土在焚烧时的做法

    混凝土自身是不燃的，可是在高温效果下，混凝土的强度随温度上升而急剧下降，超越必定温度时强度完全丢失，然后致使构造的垮塌。研讨标明，当温度为600℃时，混凝土的抗压强度仅为室温时的45%摆布，温度超越1000℃时，抗压强度完全丢失；当温度在50~600℃范围内时，混凝土的抗拉强度呈直线下降趋势，到600℃时抗拉强度完全丢失。

    （二）混凝土的防火办法

    为进步钢结构楼梯混凝土的防火功能，能够采纳混凝土构造自防火和辅佐防火两类办法。混凝土构造自防火即选用耐火混凝土，进步其最高运用温度然后到达延伸耐火极限、下降火灾丢失的意图；混凝土构造辅佐防火办法包含在构件外表加设砂浆维护层、加强裂缝封堵以避免发作穿透性裂缝以及喷涂混凝土构造防火涂料等。混凝土构造防火涂料的防火机理与钢结构防火涂料相似。我国混凝土构造防火涂料研讨始于20世纪80年代。混凝土防火涂料可分为胀大型和非胀大型两大类。涂层较厚、装饰性差是制约其运用的首要原因，要由绝热资料、黏合剂和防火添加剂等成分构成,它归于双组分涂料,给出产、运送、施工带来不便利,存在耐火时间短,涂层厚,不能用于野外和污染环境疑问,有适当有些涂料遍及满意不了2006年公安部公布的A98-2005《混凝土构造防火涂料》的请求。胀大型防火涂料由有机资料构成,这些成分在高温下会发生有害气体,而且对湿度灵敏,功能衰减较快,其耐火极限也比较低,在出产、施工进程中对人身健康有极大损害；对于现有的混凝土构造防火涂料存在的疑问。核工业北京地质研讨院的李振涛和中国修建科学研讨院的马道贞研制开发了具有耐火极限高、粘结强度高、耐潮湿、耐冻融杰出、焚烧时不发生有毒气体、归于无机单组分环保的新式混凝土构造防火涂料。广泛适用于公路、铁路、城市地铁、地道等混凝土构造外表的防火维护。它们以海泡石棉为涂料的主体,首要起增强涂层强度和骨架等效果,避免涂料枯燥后和高温下龟裂、掉落状况呈现。然后用B矿藏经改善后作为涂料的防火黏合剂,该防火黏合剂以水为分散介质,可在常温常压下进行水化和凝结,而且可在潮湿基面运用,对涂料的施工极为便利。该防火黏合剂粘结强度高,归于无机胶凝资料,它与混凝土具有杰出的附着力,凝结后具有极好的耐水性和耐候性,且不像水泥等有过期失效景象。

    （三）耐火混凝土

    耐火混凝土是一种能够长期接受高温效果（200℃以上）且在高温下能够保持所需求的物理力学功能（如较高的热稳定性、较小的缩短等）的特种混凝土。该混凝土是由耐火骨料与适当的耐火胶结料（有时还有矿藏掺合料或有机掺合料）和水按必定比例制造而成的。常用的耐火骨料有碎粘土砖、碎高铝砖、碎镁砖及镁砂等；常用的耐火胶结料有陶瓷泥浆胶结料及复合硅酸钠胶结料等。依据胶结料的不同可将耐火混凝土分为硅酸盐耐火混凝土（800℃（最高运用温度，下同）、铝酸盐耐火混凝土（1600℃）、磷酸盐耐火混凝土（1600℃）、硫酸盐耐火混凝土及矾土耐火混凝土（1700℃）等。

    二、防火钢结构

    （一）防火涂料

    防火涂料是一类特制的防火维护涂料，由氯化橡胶、石蜡和多种防火添加剂构成的溶剂型涂料，具有耐火性好的长处。防火涂料施涂于通常电线外表后，遇火能胀大发生200毫米厚的泡沫，炭化成维护层，阻隔火源，因而，适用于发电厂、变电所等级较高的修建物室内外电缆线的防火维护。

    （二）防火涂料的防火机理

    依据防火机理的不同可将防火涂料分为非胀大型防火涂料和胀大型防火涂料两大类。前者的防火机理为：涂覆在基材外表的防火涂料导热系数较小，下降了热量向被维护基材的传递速度。此外，涂猜中的一些组份遇火时彼此反响生成不燃气体的进程是吸热反响，耗费很多的热，有利于下降系统的温度；后者的防火机理为：涂覆在基材外表的防火涂料遇火时胀大炭化发泡，构成是本来涂层厚度几十倍的不易燃的海绵状炭化层。

    （三）钢材在焚烧时的做法

    钢材自身也是不燃的，可是其强度随温度上升而急剧下降且导热系数较大，因而钢结构的耐火功能很差。以通常低碳钢为例，抗拉强度500℃时下降约50%，600℃时下降约70%。现在通常以为钢构件的强度丢失临界温度为540℃。

    涂覆防火涂料是最简略且最有用的进步钢结构耐火极限的办法。GB14907-2002《钢结构防火涂料》依据涂层厚度将钢结构防火涂料分为厚型（7~45mm）、薄型（3~7mm）和超薄型（≤3mm）三类。厚型钢结构防火涂料归于非胀大型防火涂料，遇火时涂层不胀大，依靠其不燃性、低导热性或吸热性来推迟温升、维护钢构件，因而又被称为隔热型钢结构防火涂料。涂层较厚、装饰性差是制约其运用的首要原因。薄型和超薄型钢结构防火涂料归于胀大型防火涂料。超薄型钢结构防火涂料与厚型和薄型比较，具有粒度细、涂层薄、施工便利及装饰性好等长处，是现在备受喜爱的钢结构防火涂料。

    （四）超薄型钢结构防火涂料的研讨进展

    超薄型钢结构防火涂料大有些是溶剂型的，基料以聚丙烯酸酯树脂、氨基树脂及酚醛树脂等为主。这些年无毒环保的水性超薄型钢结构防火涂料逐步增多，基料首要为氯偏乳液、氟碳乳液等。张爱黎等以丙烯酸树脂为基料、可胀大石墨和纳米Mg(OH)2为复合阻燃剂制备了超薄型钢结构防火涂料。