С быстрым развитием строительной отрасли конструкции зданий постоянно совершенствуются. Стальные конструкции получили широкое распространение благодаря высокой прочности, легкому весу, хорошей сейсмостойкости, быстрому строительству, низким затратам на фундамент, небольшой площади основания и высокой степени индустриализации. Хотя сталь негорюча, она обладает высокой теплопроводностью. Когда ее температура достигает 540 ℃ или выше, ее механические свойства быстро снижаются, а при 600 ℃ ее прочность практически равна нулю. Предел огнестойкости голой стали обычно составляет всего 15-30 минут. В соответствии с соответствующими китайскими стандартами проектирования противопожарной защиты зданий, требования к пределу огнестойкости колонн, балок, перекрытий и несущих элементов кровли варьируются от 0,5 до 3,0 часов. 5 мая 1998 года крупный пожар в Мебельном городе на кольцевой дороге Юцюаньин в Пекине привел к полному обрушению здания из легкой стальной конструкции площадью 13 000 м² из-за неадекватной противопожарной защиты, что привело к прямым экономическим потерям в размере 20,87 млн юаней. После шокирующего "инцидента 11 сентября" эксперты проанализировали, что самолеты фактически не разрушили здания, а скорее то, что удар повредил противопожарное покрытие стальных конструкций, вызвав взрывы и пожары, которые подвергли стальные конструкции воздействию сильного пламени. Спустя более часа конструкции размягчились, потеряли прочность и обрушились. Поэтому противопожарная защита стальных конструкций необходима для повышения их предела огнестойкости.

Существуют различные меры противопожарной защиты стальных конструкций. В прошлом методы включали отливку бетонных оболочек, использование огнестойких кирпичей для создания противопожарных барьеров, покрытие негорючими материалами, такими как гипсокартон, или использование полых труб, заполненных водой для охлаждения. В настоящее время более распространенным является нанесение огнезащитных покрытий на стальные конструкции. Этот метод широко используется благодаря хорошим огнезащитным и теплоизоляционным свойствам, применимости к различным геометрическим формам конструкций без необходимости дополнительных устройств, простоте реализации и эстетическому декоративному эффекту. Однако существуют проблемы в выборе, долговечности и качестве строительства огнезащитных покрытий стальных конструкций, что создает трудности для пожарного надзора.

I. Выбор огнезащитных покрытий для стальных конструкций

(I) Классификация огнезащитных покрытий для стальных конструкций

В соответствии с GB14907-2002 "Общие технические условия для огнезащитных покрытий стальных конструкций", огнезащитные покрытия стальных конструкций классифицируются на три типа в зависимости от толщины покрытия и эксплуатационных характеристик: ультратонкие, тонкие и толстые. Ультратонкие огнезащитные покрытия стальных конструкций (тип CB) имеют толщину покрытия не более 3 мм, тонкие покрытия (тип B) имеют толщину 3-7 мм. Эти два типа покрытий поглощают тепло и расширяются и вспениваются во время пожара, образуя пенообразный карбонизированный теплоизоляционный слой, который предотвращает передачу тепла на стальную конструкцию, задерживая повышение температуры и обеспечивая противопожарную защиту. Их обычно называют покрытиями с расширением при нагреве. Толстые огнезащитные покрытия стальных конструкций (тип H) имеют толщину покрытия 7-45 мм, демонстрируя зернистую поверхность с низкой плотностью. Покрытие не вспенивается при нагревании, полагаясь на свою низкую теплопроводность для задержки повышения температуры стальной конструкции, обеспечивая противопожарную защиту с пределом огнестойкости 0,5-3,0 часа. Этот тип обычно называют огнезащитным теплоизоляционным покрытием. Два типа покрытий имеют разные эксплуатационные характеристики и подходят для разных применений. Все огнезащитные покрытия стальных конструкций классифицируются на внутренние и наружные типы.

(II) Проблемы при выборе огнезащитных покрытий для стальных конструкций

Основные проблемы при выборе огнезащитных покрытий для стальных конструкций заключаются в следующем: Во-первых, ультратонкие огнезащитные покрытия стальных конструкций стали объектом исследований и разработок многих предприятий в Китае. Как правило, на растворителях, они обеспечивают лучшую отделку и более тонкие покрытия, чем толстые и тонкие типы, значительно уменьшая количество используемого материала и общую стоимость проекта, что делает их популярными на рынке. Однако существует тенденция к использованию все более тонких покрытий, а продвижение ультратонких покрытий является односторонним, что вредит обеспечению надежной безопасности зданий. Поскольку ультратонкие покрытия в основном полагаются на физико-химические реакции органических компонентов в формуле, любой фактор, влияющий на свойства карбонизации и расширения, будет влиять на их противопожарную эффективность, что затрудняет гарантирование противопожарной защиты более чем на 2,0 часа после длительного периода применения.

Во-вторых, проектировщики часто просто указывают на использование огнезащитных покрытий для стальных конструкций, не детализируя тип. Во время строительства часто приоритет отдается цене и эстетике, что приводит к неправильному выбору. В-третьих, часто игнорируется окружающая среда и использование здания. Наружные стальные конструкции подвергаются воздействию солнца и дождя, а те, что находятся на верхних этажах высотных зданий с полупрозрачными панелями, подвергаются воздействию интенсивного солнечного света, что требует использования наружных покрытий. В-четвертых, покрытия, отвечающие только внутренним требованиям, используются на открытом воздухе.

(III) Правильный выбор огнезащитных покрытий для стальных конструкций

1. Огнезащитные покрытия с расширением при нагреве не подходят для наружного применения.

Первоначально используемые для деревянных конструкций, покрытия с расширением при нагреве обладают плохой атмосферостойкостью при наружном применении, склонны к старению и отслаиванию. Их надежность во влажной и коррозионной среде, а также образование дыма и токсичных газов во время высокотемпературного вспенивания делают их непригодными для туннелей, открытых площадок и зданий с частым пребыванием людей, если не приняты специальные меры. Толстые огнезащитные покрытия следует использовать в первую очередь в проектах атомной, энергетической, нефтехимической и химической промышленности.

2. Осторожное использование тонких огнезащитных покрытий для стальных конструкций и строгий контроль над использованием ультратонких покрытий.

Строгий контроль должен осуществляться над всеми стальными конструкциями, особенно стальными колоннами, балками, перекрытиями и эвакуационными лестницами в больших общественных зданиях. Для основных конструктивных элементов, таких как стальные колонны, перекрытия и эвакуационные лестницы, следует отдавать предпочтение таким материалам противопожарной защиты, как железобетон с использованием стальной проволочной сетки. Если это затруднительно, следует использовать толстые огнезащитные покрытия, с осторожным использованием тонких покрытий и строгим контролем над ультратонкими покрытиями. В высотных стальных конструкциях и многоэтажных стальных цехах не следует использовать тонкие или ультратонкие покрытия.

3. Выбор огнезащитных покрытий в зависимости от раздела здания и требований к пределу огнестойкости.

Для скрытых стальных конструкций в зданиях, где качество внешнего вида покрытия не является высоким требованием, следует по возможности использовать толстые стальные огнезащитные покрытия. Для открытых стальных каркасов, стальных ферм и несущих конструкций кровли, когда предел огнестойкости, требуемый кодом, составляет менее 1,5 ч, можно выбрать тонкие или ультратонкие стальные огнезащитные покрытия; когда требование к пределу огнестойкости превышает 2,0 ч, следует выбирать толстые стальные огнезащитные покрытия.

II. Долговечность и управление огнезащитными покрытиями стали

(I) Долговечность огнезащитных покрытий стали

Независимо от типа огнезащитного покрытия, предел огнестойкости, указанный в его протоколе испытаний, является результатом испытаний до его использования. Однако после нескольких лет эксплуатации остается вопрос, сохраняется ли противопожарная эффективность огнезащитного покрытия. В настоящее время отсутствует научная оценка срока службы различных типов огнезащитных покрытий в инженерных условиях. Производители огнезащитных покрытий не могут указать в описании продукта срок службы и циклы замены в различных условиях эксплуатации. Использование огнезащитных покрытий для стали всегда происходит с "одноразовым" подходом. Исследование долговечности огнезащитных покрытий стали стало неотложной задачей. Следует разработать соответствующие стандарты и методы оценки долговечности огнезащитных покрытий для научного определения цикла или срока замены или ремонта огнезащитных покрытий. Кроме того, ремонт огнезащитных покрытий - это не просто повторное нанесение покрытия. Может ли повторное нанесение покрытия на старую основу огнезащитного покрытия соответствовать техническим требованиям? Как преодолеть трудности строительства при повторном нанесении огнезащитных покрытий, особенно для скрытых работ? Это вопросы, требующие дальнейшего исследования.

(II) Управление использованием огнезащитных покрытий стали

Многие производители в Китае производят огнезащитные покрытия для стали, и ассортимент также смешанный. Единых технических стандартов пока нет. Ассортимент высококачественных ультратонких огнезащитных покрытий для стали и наружных огнезащитных покрытий для стали невелик, поэтому при их использовании следует соблюдать осторожность.

Модель покрытия должна быть утверждена проектным подразделением, строительным подразделением, строительным подразделением и пожарной службой. Огнезащитные покрытия также должны обладать долговременной функциональностью наряду с длительной эксплуатацией зданий. Поэтому после строительной приемки огнезащитных покрытий следует уделять внимание и их техническому обслуживанию. Во-первых, следует избегать повреждений от других операций или случайных ударов, износа, дождя и загрязнений.