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木結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計(jì)


2010年08月06日

發(fā)表日期:2007年1月27日 作者:蔣昌松 編著

一、木材的燃燒

木材受熱,溫度100攝氏度 以下時(shí),只蒸發(fā)水分,不發(fā)生分解。繼續(xù)加熱,溫度在100-200OC時(shí),木材開始分解,但分解速度很慢,分解出的主要是水蒸汽和二氧化碳,同時(shí)還有少量的一氧化碳和有機(jī)酸氣體。因此,2000C以下,對(duì)木材加熱,個(gè)吸熱過程,不會(huì)發(fā)生燃燒。

沒有空氣的條件下,木材加熱超越2000C時(shí),即開始分解,最初比較緩慢,隨著溫度的提高,分解加速,當(dāng)溫度達(dá)到260OC~3300C時(shí),木材分解到達(dá)最高峰。木材急劇分解時(shí),放出可燃?xì)怏w,如一氧化碳、甲烷、甲醇以及高燃點(diǎn)的焦油成分等,而剩余物為木炭。木材在溫度達(dá)到400~450oC時(shí)完全碳化。木材在急劇分解的同時(shí)放出大量的反應(yīng)熱,故此過程屬于放熱反應(yīng)過程。

木材受熱分解時(shí),放出的可燃?xì)怏w和剩余物,若與氧氣或氧化劑相遇,則發(fā)生氧化反應(yīng),放出熱和光的化學(xué)反應(yīng)稱為燃燒。木炭與氧氣發(fā)生的反應(yīng)稱為緞燒。燃燒發(fā)生的熱進(jìn)一步使周圍的木材受熱分解,連續(xù)放出可燃?xì)怏w,使燃燒擴(kuò)展。

木材受熱分解而急速放出可燃?xì)怏w時(shí),氧氣在木材外表碳化層的擴(kuò)散受到阻礙,因而氣相燃燒通常是離木材外表一定距離處進(jìn)行的由于木炭層傳熱性低,故木材外表形成碳化層后,對(duì)木炭層下面的木材與其外面氣相燃燒產(chǎn)生的熱起隔離作用,延緩內(nèi)層的木材達(dá)到熱解溫度,可燃?xì)怏w也因而不急速放出,這就導(dǎo)致燃燒緩慢,也使木材碳化速度減慢,若離開明火作用,就有可能逐步停止燃燒。這就是罕見的大截面木構(gòu)件雖沒有防火處置卻相當(dāng)能耐火的原因。

二、木結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)原則

木材是一種可燃材料,規(guī)范規(guī)定凡處于下列生產(chǎn)、使用條件的房屋和構(gòu)筑物不應(yīng)采用木結(jié)構(gòu):

1極易引起火災(zāi)危險(xiǎn)的

2受生產(chǎn)性高溫影響,木材外表溫度高于50OC

設(shè)計(jì)木結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)采取防火情施。防火措施有建筑設(shè)計(jì)構(gòu)造防火處置和使用化學(xué)防火劑處理兩種。

木結(jié)構(gòu)房屋的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)造防火處置,應(yīng)遵照現(xiàn)行《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16-87有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過控制木結(jié)構(gòu)的使用范圍、層數(shù)、長度、面積、防火間距,并規(guī)定必要的平安措施(如設(shè)置平安入口、防火墻等)以預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生,或在已發(fā)生災(zāi)情地區(qū)控制火災(zāi)蔓延及減少火災(zāi)損失。

木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:設(shè)計(jì)上除應(yīng)遵守現(xiàn)行《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定外,尚應(yīng)采取下列構(gòu)造措施:

1有火源的房屋內(nèi),須設(shè)置防止火焰、火星及輻射熱危害的防火設(shè)施(如防火隔墻、防火幕、石棉隔板等)使木結(jié)構(gòu)與火源隔開,被隔開的木結(jié)構(gòu)仍應(yīng)具有通風(fēng)條件,不得將結(jié)構(gòu)包裹在防產(chǎn)層內(nèi)。

2當(dāng)房屋中有采暖或炊事的磚煙囪時(shí),與木構(gòu)件相鄰部位的煙囪壁厚應(yīng)加厚至240mm

煙囪外表面與木構(gòu)件之間的凈距,不應(yīng)小于下列規(guī)定:

對(duì)于磚或混凝土煙囪120mm

對(duì)于金屬煙囪240mm

當(dāng)煙囪穿過木屋蓋的吊頂時(shí),煙囪周圍500mm范圍內(nèi),不得采用可燃資料作保溫層。

3當(dāng)房屋有采暖管道通過木構(gòu)件時(shí),其管壁外表應(yīng)與木構(gòu)件堅(jiān)持不小于50mm凈距(若采暖管道的溫度超越100'C此凈距尚應(yīng)適當(dāng)加大)或用非燃燒資料隔熱。4木屋蓋吊頂內(nèi)的電線,應(yīng)采用金屬管配線,或使用帶金屬維護(hù)層的絕緣導(dǎo)線。白熾燈、鹵鎢燈、熒光高汞燈及其鎮(zhèn)流器等不應(yīng)直接裝置在木構(gòu)件上。

5有可能遭受火災(zāi)危險(xiǎn)的木結(jié)構(gòu),宜采用刨光的方木(包括膠合木)或原木制作;木屋蓋的吊頂及木隔墻等應(yīng)采用抹灰或設(shè)置水泥石棉板、石膏板等防火措施;保溫和隔音資料宜采用非燃燒材料(如礦棉、爐渣等)制作。

用化學(xué)防火劑處理是用某些化合物注入木材,以提高木材的抗火性;或者在木材外表涂以抗火涂氣以防止木結(jié)構(gòu)起火或延緩木結(jié)構(gòu)的燃燒速度。對(duì)有可能遭受火災(zāi)危險(xiǎn)的建筑物以及對(duì)防火要求較高的木結(jié)構(gòu),除應(yīng)在構(gòu)造上采取防火措施外,尚宜用防火劑進(jìn)行處理。

一、木材防火劑

良好的木材防火劑應(yīng)具有較高的防火效力、對(duì)人畜無害,且價(jià)格便宜,對(duì)木材的主要性能(如吸濕性、尺寸穩(wěn)定性、木材強(qiáng)度、油漆和膠合等)無不良影響,對(duì)金屬不產(chǎn)生腐蝕,并具有抗流失和對(duì)防蟲防腐有利等作用。

可用作浸漬防火劑的資料很多,目前廣泛使用的多為無機(jī)化合物。這些無機(jī)化合物的主要優(yōu)點(diǎn)是防火效力高且價(jià)格低廉,但它對(duì)材性略有不良影響。用作這類防火劑的無機(jī)化合物主要有:磷酸氫二錢、硫酸按、氯化鋅、硼砂、硼酸和三氧化二銻等。磷酸氫二按和磷酸二氫餒抑制燃燒效果好。硼酸防止灼熱很有效,但抑制燃燒較差。翻酸與硼砂混合能抑制燃燒。由于各種化合物具有不同的特性,故采用多種化合的復(fù)合物作防火劑往往效果最好。

硅酸鈉(水玻璃)常用做防火涂料的主要成分,并加入惰性資料如高嶺土、石棉等混合使用。尿醛樹脂和磷酸鐵為基礎(chǔ)的混合物,也常用作防火涂料。

二、木材化學(xué)防火處置方法

木材化學(xué)防火處置方法可分為浸漬和外表涂復(fù)兩種。

1.防火劑浸漬處理

防火劑浸漬處理的作用,主要是起火時(shí),能阻止或延緩木材溫度的升高,降低火焰蔓延的速度以及減低火焰穿透木材的速度。

防火劑浸漬方法與防腐劑浸漬方法相似,不同乏處是防火劑需要很高的注入量,故常用壓力浸注法;對(duì)容易浸注的木材,也可采用熱冷槽法浸注。

2.外表涂覆處理

防火劑涂覆在木材外表的主要作用是將木材與熱源隔開,以阻止木材的受熱分解和放出可燃?xì)庑?,此外還可防止空氣直接與木材接觸。外表涂覆處置多用于提高已建成的木結(jié)構(gòu)的防火能力。

承重木結(jié)構(gòu)使用的防火劑的應(yīng)是對(duì)人畜無毒,且經(jīng)消防部門鑒定合格、批準(zhǔn)生產(chǎn)的產(chǎn)品。

選用防火劑時(shí),應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定和設(shè)計(jì)要求,按建筑物耐火確定所采用的防火劑。如采用防火浸漬劑,則應(yīng)依此確定等級(jí)對(duì)木構(gòu)件耐火極限的要求,浸漬的等級(jí)。木材防火浸漬劑的特性和用途列于表9一8o

編號(hào) 名稱 配方組成%特性 適用范圍 處置方法 1銨氟合劑 磷酸銨 27硫酸銨 62氟化鈉 11空氣相對(duì)濕度超越80%時(shí)易吸濕,降低木材強(qiáng)度10~15%不受潮的木結(jié)構(gòu) 加壓浸漬 2氨基樹脂1384型 甲醛 46尿素 4雙氰胺 18磷酸 32空氣相對(duì)濕度在100%以下,溫度為250C時(shí),不降低木材強(qiáng)度 不受用的細(xì)木制品 加壓浸漬 3氨基樹脂OP144型 甲醛 26尿素 5雙氰胺 7磷酸 28氨水 34空氣相對(duì)濕度在85%以下,溫度為200C時(shí),不降低木材強(qiáng)度 不受潮的細(xì)木制品 加壓浸漬 注:① 木材防火浸漬等級(jí)的要求分為三級(jí):

一級(jí)浸漬-吸收量應(yīng)達(dá)80kg/m3保證木材無可燃性:

二級(jí)浸漬-吸收量應(yīng)達(dá)48kg/m3保證木材緩燃,

三級(jí)浸漬-吸收量應(yīng)達(dá)20kg/m3露天火源作用下,能延遲木材燃燒起火。

② 經(jīng)過試驗(yàn),且經(jīng)消防部門鑒定合格、批準(zhǔn)生產(chǎn)的其他防火浸漬劑亦允許采用。

涂覆用的防火劑又稱防火涂料或防火漆。涂刷在可燃建筑結(jié)構(gòu)上,遇小火不燃燒,火勢(shì)不大時(shí),具有阻滯延燃能力,從而減緩火焰?zhèn)鬟_(dá)速度;離開明火后能自行熄滅,可提高材料的耐火能力,防止火災(zāi)迅速蔓延擴(kuò)大,但不能完全阻止和消滅火災(zāi)。用于木材的防火涂料--丙烯酸乳膠涂料,每平方米的用量不得少于0.5kg這種涂料無抗水性,可用于頂棚、木屋架及室內(nèi)細(xì)木制品。經(jīng)過試驗(yàn),且經(jīng)消防部門鑒定合格、批準(zhǔn)生產(chǎn)的其他防火涂料亦允許采用,其用量應(yīng)按該種涂料的使用說明要求執(zhí)行。

對(duì)于露天結(jié)構(gòu)或易受潮的木構(gòu)件,經(jīng)防火劑處理后,尚應(yīng)加防水層維護(hù)

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