建筑構件主要包括建筑內(nèi)的墻、柱、梁、樓板、門、窗等。一般來講,建筑構件的耐火性能包括 兩部分內(nèi)容:一是構件的燃燒性能,二是構件的耐火極限。耐火建筑構配件在火災中起著阻止火勢蔓延、延長支撐時間的作用。
一、建筑構件的燃燒性能
建筑構件的燃燒性能,主要是指組成建筑構件材料的燃燒性能。而某些材料的燃燒性能因已有共 識而無須進行檢測,如鋼材、混凝土、石裔等;但有些材料,特別是一些新型建材,則需要通過試驗 來確定其燃燒性能。通常,我國把建筑構件按其燃燒性能分為三類,即不燃性、難燃性和可燃性。
1.不燃性
用不燃燒性材料做成的構件統(tǒng)稱為不燃性構件。不燃燒材料是指在空氣中受到火燒或高溫作用時 不起火、不微燃、不炭化的材料,如鋼材、混凝土、磚、石、砌塊、石裔板等。
2.難燃性
凡用難燃燒性材料做成的構件,或用燃燒性材料做成而用非燃燒性材料做保護層的構件統(tǒng)稱為難
燃性構件。難燃燒性材料是指在空氣中受到火燒或高溫作用時難起火、難微燃、難炭化,當火源移走 后燃燒或微燃立即停止的材料,如瀝青混凝土、經(jīng)阻燃處理后的木材、塑料、水泥、刨花板、板條抹 灰墻等。
3.可燃性
凡用燃燒性材料做成的構件統(tǒng)稱為可燃性構件。燃燒性材料是指在空氣中受到火燒或高溫作用時 立即起火或微燃,且火源移走后仍繼續(xù)燃燒或微燃的材料,如木材、竹子、刨花板、保麗板、塑料等。
為確保建筑物在受到火災危害時在一定時間內(nèi)不垮塌,并阻止、延緩火災的蔓延,建筑構件多 采用不燃燒材料或難燃材料。這些材料在受火時,不會被引燃或很難被引燃,從而降低了結構在短 時間內(nèi)被破壞的可能性。這類材料如混凝土、粉煤灰、爐渣、陶粒、鋼材、珍珠巖、石裔以及一些 經(jīng)過阻燃處理的有機材料等不燃或難燃材料。在建筑構件的選用上,總是盡可能地不增加建筑物的火災荷載。
二、建筑構件的耐火極限
(一)耐火極限的概念
耐火極限是指建筑構件按時間-溫度標準曲線進行耐火試驗,從受到火的作用時起,到失去支持能 力,或完整性,或隔火作用時止的這段時間,用小時(h)表示。其中,支持能力是指在標準耐火試驗 條件下,承重或非承重建筑構件在一定時間內(nèi)抵抗垮塌的能力;耐火完整性是指在標準耐火試驗條件 下,當建筑分隔構件某一面受火時,能在一定時間內(nèi)防止火焰和熱氣穿透或在背火面出現(xiàn)火焰的能力; 耐火隔熱性是指在標準耐火試驗條件下,當建筑分隔構件某一面受火時,能在一定時間內(nèi)其背火面溫 度不超過規(guī)定值的能力。
(二)影響耐火極限的要素
在火災中,建筑耐火構配件起著阻止火勢蔓延擴大、延長支撐時間的作用,它們的耐火性能直接 決定著建筑物在火災中的失穩(wěn)和倒塌的時間。影響建筑構配件耐火性能的因素較多,主要有材料本身 的屬性、構配件的結構特性、材料與結構間的構造方式、標準所規(guī)定的試驗條件、材料的老化性能、 火災種類和使用環(huán)境要求等。
1.材料本身的屬性
材料本身的屬性是構配件耐火性能主要的內(nèi)在影響因素,決定其用途和適用性。如果材料本身 就不具備防火甚至是可燃燒的材料,就會在熱的作用下出現(xiàn)燃燒和煙氣,而建筑中可燃物越多,燃 燒時產(chǎn)生的熱量越高,帶來的火災危害就越大。建筑材料對火災的影響有四個方面:一是影響點燃 和轟燃的速度,二是造成火焰的連續(xù)蔓延,三是助長火災的熱溫度,四是產(chǎn)生濃煙及有毒氣體。在 其他條件相同的情況下,材料的屬性決定了構配件的耐火極限;當然,材料的理化力學性能也應符 合要求。
2.建筑構配件結構特性
構配件的受力特性決定其結構特性(如梁和柱),在其他條件相同時,不同的結構處理得出的耐 火極限是不同的,尤其是對節(jié)點的處理,如焊接、鉚接、螺釘連接、簡支、固支等方式;球接網(wǎng)架、 輕鋼桁架、鋼結構和組合結構等結構形式;規(guī)則截面和不規(guī)則截面,暴雑的不同側面等;結構越復 雜,高溫時結構的溫度應力分布越復雜,火災隱患越大。因此,構件的結構特性決定了保護措施選 擇方案。
3.材料與結構間的構造方式
材料與結構間的構造方式取決于材料自身的屬性和基材的結構特性,即使使用品質(zhì)優(yōu)良的材料, 構造方式不恰當也同樣難以起到應有的防火作用。如厚涂型結構防火涂料在使用厚度超過一定范圍后 就需要用鋼絲網(wǎng)來提升涂層與構件之間附著力;薄涂型和超薄型防火涂料若在一定厚度范圍內(nèi)耐火極 限達不到工程要求,而增加厚度并不一定能提髙耐火極限時,則可采用在涂層內(nèi)包裹建筑纖維布的辦 法來增強已發(fā)泡涂層的附著力,提高耐火極限,滿足工程要求。
4.標準所規(guī)定的試驗條件
標準規(guī)定的耐火性能試驗與所選擇的執(zhí)行標準有關,其中包括試件養(yǎng)護條件、使用場合、升溫條 件、試驗爐壓力條件、受力情況、判定指標等。在試件不變的情況下,試驗條件越苛刻,耐火極限越 低。雖然這些條件厲于外在因素,但卻是必要條件,任何一項條件不滿足,得出的結果均不科學準確。不同的構配件由于其作用不同會有試驗條件上的差別,由此得出的耐火極限也有所不同。
5.材料的老化性能
各種構配件雖然在工程中發(fā)揮了作用,但能否持久地發(fā)揮作用則取決于所使用的材料是否具有良 好的耐久性和較長的使用壽命,在這方面,我們的研究工作有待深化和加強,尤其以化學建材制成的 構件、防火涂料所保護的結構件最為突出,因此建議盡量選用抗老化性好的無機材料或那些具有長期 使用經(jīng)驗的防火材料做防火保護。對于材料的耐火性能衰減應選用合理的方法和對應產(chǎn)品長期積累的 應用實際數(shù)據(jù)進行合理的評估(以便在發(fā)生火災時能根據(jù)其使用年限、環(huán)境條件來推算現(xiàn)存的耐火極 限,從而為制定合理的撲救措施提供參考依據(jù))。
6.火災種類和使用環(huán)境要求
應該說,由不同的火災種類得出的構配件耐火極限是不同的。構配件所在環(huán)境決定了其在耐火試 驗時應遵循的火災試驗條件,應對建筑物可能發(fā)生的火災類型進行充分的考慮;引人設計程序時,應 在各方面保證構配件耐火極限符合相應的耐火等級要求?,F(xiàn)有的已掌握的火災種類有:普通建筑纖維 類火災、電力火災、部分石油化工環(huán)境及部分隧道火災、海上建(構)筑物、儲油罐區(qū)、油氣田等環(huán) 境的快速升溫火災、隧道火災。我國現(xiàn)有工程防火設計中對構件耐火性能的要求大多數(shù)都是以建筑纖 維類火災為條件而確定的,當實際工程存在更嚴酷火災發(fā)生環(huán)境時,按普通建筑纖維類火災進行的設 計就不能滿足快速升溫火災的防火保護要求,因此應對相關防火措施進行相應的調(diào)整。