钢材的防火

钢材属于不燃性材料，但这并不表明钢材能够抵抗火灾。在高温环境情况下，钢材的性能会发生很大的变化。如果以钢材制作的构件不采取保护措施，在火灾中有可能因失去承载能力而引起整个建筑物的倒塌。2001年发生在美国的“9·11”恐怖袭击事件中，世贸大厦在飞机燃油燃烧的高温作用下，短短的数十分钟，突然发生倒塌，造成近3000人伤亡，举世震惊。

试验结果表明：温度在200℃以内，可以认为钢材的性能基本不变；当温度超过300℃以后，屈服强度和抗拉强度开始急剧下降，应变急剧增大；当温度达到600℃时，钢材开始失去承载能力。耐火试验和火灾案例表明：如果以失去承载能力为标准，无保护层时钢屋架和钢柱的耐火极限只有0．25h，而裸露钢梁的耐火极限仅为0．15h。因此，没有防火保护层的钢结构是不耐火的。

由于钢材的耐火极限很低，与国家有关防火规范对建筑构件的耐火极限要求相差很远，如表8－20所示，因此对于钢结构，尤其是可能经历高温环境的钢结构，应当进行必要的防火处理。

表8－20 建筑构件的耐火极限要求

钢结构防火的基本原理是采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速度。钢结构的防火保护方法主要有涂覆涂料法、包封法和水冷却法等。

(一)涂覆涂料法

涂施于建筑物和构筑物钢结构构件的表面，能形成一层耐火隔热保护层，以提高钢结构耐火极限的涂料，称为钢结构防火涂料。按防火涂料的涂层厚度不同，又可分为厚型防火涂料、薄型防火涂料和超薄型防火涂料三种。

1．厚型防火涂料

厚型防火涂料也称非膨胀型防火涂料，其涂层厚度一般为8～50mm，呈粒状面，密度较小，导热率低，耐火极限可达0．5～3．0h，又称为钢结构防火隔热涂料。为了保证防火涂料牢固包裹钢构件，可在涂层内埋设钢丝网，并使钢丝网与构件表面的净距保持在6mm左右。

厚型防火涂料适合于建筑物或构筑物竣工后，已经被围护、装饰材料遮蔽、隔离，防火保护层的外观要求不高，但其耐火极限要求在1．5h以上的防火构件。

2．薄型防火涂料

薄型防火涂料也称膨胀型防火涂料，其涂层厚度一般为2～7mm，覆着力较强，并同时具有一定的装饰作用。在遇到高温时，涂层立刻发泡膨胀，因此又称为膨胀型防火涂料，其耐火极限可达0．5～1．5h。

薄型防火涂料适合于建筑物或构筑物竣工后仍然裸露的钢结构，如体育场馆、工业厂房等的钢结构。

3．超薄型防火涂料

我国最新研制生产的超薄膨胀型钢结构防火涂料，主要有SCA型涂料和SCB型涂料两个品种。SCA超薄型防火涂料，当其涂层厚度为1．61mm时，耐火极限为63min；SCB超薄型防火涂料，当其涂层厚度为2．69mm时，耐火极限为147min。

以上这两种超薄型防火涂料适用于工业厂房、体育馆、候机楼、高层建筑装饰性的钢柱、钢梁、钢框、钢格、钢网的防火保护。

(二)包封法

包封法是将钢结构用防火隔热材料包封起来，使钢结构免受火灾高温的作用。在钢结构工程中常用的防火隔热材料有石膏、石棉、岩棉、玻璃纤维、蛭石、珍珠岩等材料，也可以用砂浆及混凝土。这些隔热防水材料，有的能吸收热量，有的能释放结晶水，有的导热能力小，有的隔热作用强等。

在工程上一般是采用以上材料所制成的板材，用胶粘剂或钢钉、钢箍等固定在钢结构的构件上。

(三)水冷却法

对于空心钢柱可在其内部充循环冷却水，当发生火灾时传递给钢柱的热量被循环冷却水带走，使钢柱的温度不会升至变形的程度。这种方法在一般建筑工程中很少应用，其最大的缺点是设备费用高，不仅需设置蓄水池、冷却系统，而且还必须采取可靠的防锈措施，因此实际应用受到很大限制。