Các biện pháp phòng cháy chữa cháy cho kết cấu thép

Các biện pháp phòng cháy chữa cháy cho kết cấu thép

 

 1. Giới hạn chịu lửa và khả năng chịu lửa của kết cấu thép 

Ưu điểm về độ bền và độ dẻo cao quyết định kết cấu thép có đặc điểm trọng lượng nhẹ, khả năng chống động đất tốt và khả năng chịu tải lớn. Đồng thời, kết cấu thép có thể được gia công tại chỗ, thời gian thi công ngắn và vật liệu có thể tái chế. Do đó, cả trong và ngoài nước, các công trình kết cấu thép đều được sử dụng rộng rãi.

Tuy nhiên, kết cấu thép có một điểm yếu chí mạng: khả năng chống cháy kém. Để duy trì độ bền và độ cứng của kết cấu thép trong thời gian dài khi xảy ra hỏa hoạn và đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản của con người, nhiều biện pháp phòng cháy chữa cháy đã được áp dụng trong các dự án thực tế. Theo các nguyên tắc phòng cháy khác nhau, các biện pháp phòng cháy được chia thành phương pháp chịu nhiệt và phương pháp làm mát bằng nước. Phương pháp chịu nhiệt có thể được chia thành phương pháp phun và phương pháp bao bọc (bao bọc rỗng và bao bọc đặc). Phương pháp làm mát bằng nước có phương pháp làm mát bằng cách đổ nước và phương pháp làm mát bằng cách xả nước. Trong bài báo này, các biện pháp phòng cháy chữa cháy khác nhau sẽ được giới thiệu chi tiết và so sánh ưu nhược điểm của chúng. Khả năng chịu nhiệt và khả năng chống cháy
Giới hạn chịu lửa của kết cấu thép đề cập đến khoảng thời gian mà cấu kiện mất đi sự ổn định hoặc tính toàn vẹn và khả năng chịu lửa theo phương pháp đoạn nhiệt trong quá trình thử nghiệm chịu lửa tiêu chuẩn.

Mặc dù bản thân thép sẽ không bốc cháy, nhưng tính chất vật liệu thép bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ. Cụ thể, độ bền va đập của thép giảm ở 250℃, trên 300℃, điểm chảy và cường độ chịu lực giảm đáng kể. Trong điều kiện hỏa hoạn thực tế, điều kiện tải trọng vẫn không thay đổi, và nhiệt độ tới hạn mà tại đó kết cấu thép mất ổn định cân bằng tĩnh là khoảng 500℃, trong khi nhiệt độ đám cháy thông thường đạt 800 ~ 1000℃. Kết quả là, kết cấu thép sẽ nhanh chóng xuất hiện biến dạng dẻo dưới nhiệt độ cháy cao, dẫn đến hư hỏng cục bộ, và cuối cùng dẫn đến sự sụp đổ của toàn bộ kết cấu thép. Cần phải thực hiện các biện pháp phòng cháy chữa cháy trong các công trình kết cấu thép để đảm bảo công trình có đủ giới hạn chịu lửa. Ngăn chặn kết cấu thép nhanh chóng bị nóng lên đến nhiệt độ tới hạn trong đám cháy, ngăn ngừa biến dạng quá mức dẫn đến sụp đổ công trình, để có thêm thời gian quý báu cho việc chữa cháy và sơ tán an toàn cho người dân, tránh hoặc giảm thiểu thiệt hại do hỏa hoạn gây ra.

2. Các biện pháp phòng cháy chữa cháy cho kết cấu thép

Các biện pháp phòng cháy chữa cháy cho kết cấu thép theo nguyên tắc được chia thành hai loại: một là phương pháp chịu nhiệt, loại kia là phương pháp làm mát bằng nước. Mục đích của cả hai biện pháp đều giống nhau: giữ cho nhiệt độ của cấu kiện không tăng vượt quá nhiệt độ tới hạn trong một khoảng thời gian nhất định. Sự khác biệt là phương pháp chịu nhiệt ngăn nhiệt truyền vào các cấu kiện, trong khi phương pháp làm mát bằng nước cho phép nhiệt truyền vào các cấu kiện rồi sau đó được truyền đi để đạt được mục đích bảo vệ.

2.1 Nhiệt điện trở

Phương pháp gia nhiệt dựa trên khả năng chịu nhiệt và độ bền nhiệt của vật liệu phủ, lớp phủ chống cháy được chia thành phương pháp phun và phương pháp phủ. Phương pháp phun phủ được sử dụng để tạo lớp phủ chống cháy bằng cách phủ hoặc phun phủ để bảo vệ, và có thể được chia thành phương pháp phủ rỗng và phương pháp phủ đặc. 

2.1.1 Phương pháp phun

Thông thường, người ta sử dụng sơn chống cháy phủ hoặc phun lên bề mặt thép, tạo thành lớp bảo vệ cách nhiệt chịu lửa, cải thiện khả năng chống cháy của kết cấu thép. Phương pháp này sử dụng vật liệu chịu lửa rất nhẹ, có tuổi thọ cao và không bị hạn chế bởi hình dạng hình học của các cấu kiện thép, có tính kinh tế và thực tiễn tốt, ứng dụng rộng rãi. Sự đa dạng của lớp phủ chống cháy cho kết cấu thép rất phong phú, nhìn chung được chia thành hai loại: một là lớp phủ chống cháy mỏng (loại B), tức là vật liệu chống cháy giãn nở cho kết cấu thép; loại khác là lớp phủ chống cháy dày (loại B), độ dày lớp phủ thường từ 2-7 mm, được làm từ nhựa hữu cơ, có tác dụng trang trí nhất định. Khi nhiệt độ cao, giới hạn giãn nở và độ dày của vật liệu chịu lửa là 0,5 ~ 1,5 H, lớp phủ chống cháy mỏng, nhẹ cho kết cấu thép có khả năng chống rung tốt. Đối với kết cấu thép trần trong nhà và kết cấu thép mái nhẹ, khi giới hạn chống cháy của nó là 1,5 H trở xuống, thì nên chọn lớp phủ chống cháy dày loại H cho kết cấu thép, độ dày lớp sơn phủ từ 8 ~ 50 mm. Thông thường, bề mặt có dạng hạt, thành phần chính là vật liệu cách nhiệt vô cơ, có độ dẫn nhiệt thấp hơn. Lớp phủ chống cháy cho kết cấu thép có mật độ chịu nhiệt từ 0,5 đến 3,0 giờ thường không có khả năng chống cháy, chống lão hóa, độ bền và độ tin cậy cao. Đối với kết cấu thép trong nhà, kết cấu thép của các tòa nhà nhà máy nhiều tầng, khi giới hạn chịu lửa vượt quá 1,5 giờ, nên chọn lớp phủ chống cháy cho kết cấu thép có độ dày cao hơn.

2.1.2 Phương pháp phủ

1) Phương pháp ốp rỗng: Thường sử dụng tấm chống cháy hoặc gạch, dọc theo mép ngoài của các cấu kiện thép, bao bọc kết cấu thép. Trong ngành công nghiệp hóa dầu trong nước, các xưởng kết cấu thép chủ yếu áp dụng phương pháp ốp gạch bao bọc các cấu kiện thép để bảo vệ. Phương pháp này có ưu điểm là độ bền cao, khả năng chịu va đập tốt, nhưng nhược điểm là chiếm nhiều không gian hơn, thi công phức tạp hơn với tấm chịu lửa mỏng, ví dụ như tấm thạch cao cốt sợi đơn lớp dùng để ốp chống cháy cho các cấu kiện thép lớn, có chi phí thấp, bề mặt phẳng, nhẵn mịn, không gây ô nhiễm môi trường, khả năng chống lão hóa tốt, và các ưu điểm khác, phương pháp này có triển vọng tốt để áp dụng. 2) Phương pháp ốp đặc: Thường bằng cách đổ bê tông, bao bọc các cấu kiện thép, che kín hoàn toàn các mảnh kết cấu thép, ví dụ như cột thép Pudong của Trung tâm Tài chính Thế giới Thượng Hải. Ưu điểm của phương pháp này là độ bền cao, khả năng chịu va đập tốt, nhưng nhược điểm là lớp bê tông bao phủ chiếm nhiều không gian, thi công phức tạp, đặc biệt là đối với dầm thép và giằng nghiêng.

 

2.2 Phương pháp làm mát bằng nước

Phương pháp làm mát bằng nước bao gồm phương pháp làm mát bằng cách đổ nước và phương pháp làm mát bằng cách bơm nước vào.

2.2.1 Phương pháp làm mát bằng vòi sen nước

Phương pháp làm mát bằng phun nước là bố trí một hệ thống phun tự động hoặc thủ công ở phần trên của kết cấu thép. Trong trường hợp hỏa hoạn, hệ thống phun sẽ được khởi động để tạo thành một lớp màng nước liên tục trên bề mặt kết cấu thép. Khi ngọn lửa lan đến bề mặt kết cấu thép, sự bay hơi của nước sẽ mang đi nhiệt và làm chậm quá trình kết cấu thép đạt đến nhiệt độ giới hạn. Phương pháp làm mát bằng phun nước được sử dụng trong tòa nhà của Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Tongji.

2.2.2 Phương pháp làm mát bằng nước

Phương pháp làm mát bằng nước là bơm nước vào các cấu kiện thép rỗng. Thông qua sự tuần hoàn của nước trong kết cấu thép, nhiệt lượng mà bản thân thép hấp thụ sẽ được hấp thụ. Nhờ đó, kết cấu thép có thể duy trì nhiệt độ thấp trong đám cháy và sẽ không bị mất khả năng chịu lực do nhiệt độ tăng quá cao. Để ngăn ngừa gỉ sét và đóng băng, nước được thêm chất chống gỉ và chất chống đông. Các cột thép của tòa nhà 64 tầng của Công ty Thép Hoa Kỳ ở Pittsburgh được làm mát bằng nước.

 

3. So sánh các biện pháp phòng cháy chữa cháy

Phương pháp cách nhiệt có thể làm chậm tốc độ dẫn nhiệt đến các cấu kiện kết cấu thông qua vật liệu cách nhiệt. Nói chung, phương pháp cách nhiệt tiết kiệm và thiết thực, được sử dụng rộng rãi trong các dự án thực tế. Phương pháp làm mát bằng nước là một biện pháp bảo vệ hiệu quả chống cháy, nhưng chưa được phổ biến rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật do yêu cầu đặc biệt về thiết kế kết cấu và chi phí cao.

Phương pháp cách nhiệt được sử dụng rộng rãi trong phòng cháy chữa cháy kết cấu thép, vì vậy phần sau tập trung so sánh ưu điểm và nhược điểm của phương pháp phun và phương pháp ốp trong các biện pháp cách nhiệt.

3.1 Khả năng chống cháy

Về khả năng chống cháy, phương pháp ốp lát vượt trội hơn phương pháp phun. Khả năng chống cháy của bê tông, gạch chịu lửa và các vật liệu bao che khác tốt hơn so với lớp phủ chống cháy thông thường. Ngoài ra, hiệu suất chống cháy của tấm chống cháy mới cũng vượt trội hơn so với lớp phủ chống cháy. Giới hạn chịu lửa của nó rõ ràng cao hơn so với vật liệu cách nhiệt chống cháy kết cấu thép có cùng độ dày, và vượt trội hơn so với độ giãn nở của lớp phủ chống cháy.

3.2 Độ bền

Do vật liệu ốp lát như bê tông có độ bền tốt hơn nên không dễ bị xuống cấp theo thời gian. Tuy nhiên, độ bền luôn là vấn đề nan giải mà lớp phủ chống cháy cho kết cấu thép không giải quyết được. Cho dù sử dụng ngoài trời hay trong nhà, thành phần hữu cơ của lớp phủ chống cháy mỏng và siêu mỏng có thể gây ra các vấn đề như phân hủy, xuống cấp, lão hóa, dẫn đến lớp phủ bị bong tróc hoặc mất khả năng chống cháy.

3.3 Xây dựng

Phương pháp phun sơn chống cháy cho kết cấu thép khá đơn giản và không cần dụng cụ phức tạp. Tuy nhiên, việc kiểm soát chất lượng thi công lớp phủ chống cháy phun sơn còn hạn chế, việc loại bỏ gỉ sét trên vật liệu nền, độ dày lớp phủ chống cháy và độ ẩm môi trường thi công khó kiểm soát; phương pháp ốp lát phức tạp hơn, đặc biệt đối với giằng nghiêng và dầm thép, nhưng quá trình thi công dễ kiểm soát và chất lượng dễ đảm bảo. Giới hạn chống cháy có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi chính xác độ dày của vật liệu ốp lát.

3.4 Bảo vệ môi trường

Phương pháp phun gây ô nhiễm môi trường trong quá trình thi công, đặc biệt là dưới tác động của nhiệt độ cao, có thể làm bay hơi các khí độc hại. Phương pháp này không phát thải chất độc hại trong quá trình thi công, môi trường sử dụng bình thường và trong điều kiện hỏa hoạn ở nhiệt độ cao, có lợi cho việc bảo vệ môi trường và an toàn cho người lao động trong trường hợp hỏa hoạn.

3.5 điểm kinh tế

Phương pháp phun sơn đơn giản, thời gian thi công ngắn và chi phí thấp. Tuy nhiên, giá thành lớp phủ chống cháy cao, và do lớp phủ có nhược điểm là dễ bị lão hóa nên chi phí bảo trì cao hơn. Phương pháp bọc kín có chi phí thi công cao hơn, nhưng giá vật liệu rẻ và chi phí bảo trì thấp. Nói chung, phương pháp bọc kín có hiệu quả kinh tế tốt hơn.

3.6 Phạm vi áp dụng

Phương pháp phun không bị giới hạn bởi hình dạng hình học của các cấu kiện và được sử dụng rộng rãi để bảo vệ dầm, cột, sàn, mái và các cấu kiện khác. Phương pháp này đặc biệt thích hợp cho việc phòng cháy chữa cháy đối với kết cấu thép nhẹ, kết cấu lưới và kết cấu thép có hình dạng đặc biệt. Phương pháp ốp lát phức tạp hơn trong thi công, đặc biệt đối với dầm thép và các thanh giằng nghiêng. Phương pháp ốp lát thường được sử dụng nhiều hơn cho cột và không được sử dụng rộng rãi cho phương pháp phun.

3.7 Diện tích chiếm dụng

Phương pháp phun sử dụng lượng lớp phủ chống cháy nhỏ, trong khi phương pháp bao phủ sử dụng vật liệu bao phủ như bê tông, gạch chống cháy, sẽ chiếm nhiều diện tích, làm giảm hiệu quả sử dụng không gian. Hơn nữa, chất lượng vật liệu bao phủ cũng cao hơn.

 4. Tóm tắt

Từ cuộc thảo luận, có thể rút ra những kết luận sau:

1) Việc áp dụng các biện pháp phòng cháy chữa cháy cho kết cấu thép cần xem xét ảnh hưởng của nhiều yếu tố, chẳng hạn như loại cấu kiện, độ khó thi công, yêu cầu chất lượng thi công, yêu cầu về độ bền và lợi ích kinh tế;

2) Khi so sánh phương pháp phun với phương pháp đóng gói, ưu điểm chính của phương pháp phun là quy trình thi công đơn giản, và hình thức bên ngoài của các bộ phận không thay đổi nhiều sau khi phun. Ưu điểm chính của phương pháp đóng gói là chi phí thấp, khả năng chống cháy tốt và độ bền cao.

3) Tất cả các biện pháp phòng cháy chữa cháy đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong ứng dụng kỹ thuật, chúng có thể học hỏi lẫn nhau và bù đắp những thiếu sót của nhau, từ đó có thể áp dụng các biện pháp khác nhau để thiết lập nhiều lớp phòng cháy chữa cháy.

 

Với kho bãi và cơ sở chế biến hiện đại ở miền Bắc Trung Quốc, chúng tôi có thể cung cấp cho bạn một loạt các sản phẩm thép đa dạng: thép cán nóng và thép cán nguội, bao gồm nhiều loại thép thanh thương phẩm, sản phẩm kết cấu và ống. Với máy cắt plasma, laser và oxy, máy khoan tấm CNC và máy khắc plasma cùng dây chuyền khoan được trang bị đầy đủ, chúng tôi có thể cung cấp cho bạn tất cả các sản phẩm thép đã được cắt, khoan, dập và sẵn sàng sử dụng.

 

Dòng sản phẩm của chúng tôi:

  1. Ống thép(Hình tròn / Hình vuông / Hình dạng đặc biệt / SSAW)
  2. Ống dẫn điện(EMT/IMC/RMC/BS4568-1970/BS31-1940)
  3. Thép định hình nguội(C /Z /U/ M )
  4. Thép góc và dầm(Góc chữ V / Dầm chữ H / Dầm chữ U)
  5. Cột chống giàn giáo thép
  6. Kết cấu thép(Khung)
  7. Quy trình chính xác trên thép(Cắt, duỗi thẳng, làm phẳng, ép, cán nóng, cán nguội, dập, khoan, hàn, v.v. Theo yêu cầu của khách hàng)

Từ thép kết cấu, thép gia công và thép ống đến ống thép thương phẩm và thanh thép, chúng tôi cung cấp đầy đủ các vật tư và dịch vụ thép dân dụng, thương mại và công nghiệp mà bạn có thể cần.

Công ty TNHH Tập đoàn Thép Cầu Vồng Thiên Tân

Tina

Di động: 0086-13163118004

E-mail:tina@rainbowsteel.cn

WeChat: 547126390

Trang web:www.rainbowsteel.cn

Trang web:www.tjrainbowsteel.com

 

 

Thời gian đăng bài: 02/07/2020