มาตรการป้องกันอัคคีภัยสำหรับโครงสร้างเหล็ก

 1. ขีดจำกัดความทนไฟและความทนไฟของโครงสร้างเหล็ก 

ข้อดีของความแข็งแรงสูงและความยืดหยุ่นสูงทำให้โครงสร้างเหล็กมีคุณสมบัติเด่นคือ น้ำหนักเบา ทนทานต่อแผ่นดินไหวได้ดี และรับน้ำหนักได้มาก นอกจากนี้ โครงสร้างเหล็กยังสามารถแปรรูปได้ในสถานที่ก่อสร้าง ระยะเวลาก่อสร้างสั้น และวัสดุสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ดังนั้น อาคารโครงสร้างเหล็กจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในและต่างประเทศ

แต่โครงสร้างเหล็กมีจุดอ่อนคือ ความต้านทานต่อไฟต่ำ เพื่อรักษาความแข็งแรงและความแข็งแกร่งของโครงสร้างเหล็กในสภาวะไฟไหม้เป็นเวลานาน และเพื่อรับประกันความปลอดภัยของชีวิตและทรัพย์สินของผู้คน จึงมีการนำมาตรการป้องกันไฟไหม้หลากหลายวิธีมาใช้ในโครงการต่างๆ ตามหลักการป้องกันไฟไหม้ที่แตกต่างกัน มาตรการป้องกันไฟไหม้แบ่งออกเป็นวิธีการต้านทานความร้อนและวิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำ วิธีการต้านทานความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นวิธีการพ่นและวิธีการห่อหุ้ม (วิธีการห่อหุ้มแบบกลวงและวิธีการห่อหุ้มแบบทึบ) ส่วนวิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำมีวิธีการเทน้ำระบายความร้อนและวิธีการฉีดน้ำระบายความร้อน ในบทความนี้ จะกล่าวถึงมาตรการป้องกันไฟไหม้ต่างๆ โดยละเอียด และเปรียบเทียบข้อดีข้อเสียของแต่ละวิธี รวมถึงความต้านทานและความต้านทานต่อไฟ
ขีดจำกัดความทนไฟของโครงสร้างเหล็ก หมายถึง ระยะเวลาที่ชิ้นส่วนนั้นสูญเสียความมั่นคงหรือความสมบูรณ์ และความต้านทานต่อไฟแบบอะเดียแบติกในระหว่างการทดสอบความทนไฟตามมาตรฐาน

แม้ว่าเหล็กจะไม่ติดไฟโดยตรง แต่คุณสมบัติของวัสดุเหล็กจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากอุณหภูมิ โดยความเหนียวของเหล็กจะลดลงที่อุณหภูมิ 250℃ และเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 300℃ จุดครากและความแข็งแรงสูงสุดจะลดลงอย่างมาก ในสถานการณ์ไฟไหม้จริง สภาพการรับน้ำหนักยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และอุณหภูมิวิกฤตที่โครงสร้างเหล็กสูญเสียเสถียรภาพสมดุลสถิตจะอยู่ที่ประมาณ 500℃ ในขณะที่อุณหภูมิไฟไหม้ทั่วไปจะสูงถึง 800 ~ 1000℃ ส่งผลให้โครงสร้างเหล็กจะเกิดการเสียรูปพลาสติกอย่างรวดเร็วภายใต้อุณหภูมิไฟไหม้สูง ทำให้เกิดความเสียหายเฉพาะจุด และในที่สุดจะนำไปสู่การพังทลายของโครงสร้างเหล็กทั้งหมด มาตรการป้องกันไฟไหม้จึงต้องดำเนินการในอาคารโครงสร้างเหล็กเพื่อให้ตัวอาคารมีความทนทานต่อไฟเพียงพอ ป้องกันไม่ให้โครงสร้างเหล็กมีอุณหภูมิสูงขึ้นถึงอุณหภูมิวิกฤตอย่างรวดเร็วในขณะเกิดไฟไหม้ ป้องกันการเสียรูปมากเกินไปจนทำให้อาคารพังทลาย เพื่อให้ได้เวลาอันมีค่าในการดับเพลิงและการอพยพเพื่อความปลอดภัยของบุคลากร และหลีกเลี่ยงหรือลดความสูญเสียที่เกิดจากไฟไหม้

2. มาตรการป้องกันอัคคีภัยสำหรับโครงสร้างเหล็ก

มาตรการป้องกันอัคคีภัยสำหรับโครงสร้างเหล็กตามหลักการแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ วิธีการต้านทานความร้อน และวิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำ จุดประสงค์ของมาตรการเหล่านี้เหมือนกัน คือ การรักษาอุณหภูมิของชิ้นส่วนไม่ให้สูงเกินอุณหภูมิวิกฤตในเวลาที่กำหนด ความแตกต่างคือ วิธีการต้านทานความร้อนป้องกันไม่ให้ความร้อนถ่ายเทไปยังชิ้นส่วน ในขณะที่วิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำจะยอมให้ความร้อนถ่ายเทไปยังชิ้นส่วนแล้วระบายออกไปเพื่อจุดประสงค์ดังกล่าว

2.1 ความร้อนจากความต้านทาน

วิธีการต้านทานความร้อนตามความต้านทานความร้อนและความทนทานต่อความร้อนของวัสดุเคลือบนั้น การเคลือบสารหน่วงไฟแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ วิธีการพ่น และวิธีการเคลือบแบบพ่นเคลือบ โดยวิธีการพ่นเคลือบจะสร้างชั้นเคลือบหน่วงไฟเพื่อป้องกัน และสามารถแบ่งออกเป็นวิธีการเคลือบแบบกลวงและวิธีการเคลือบแบบทึบ 

2.1.1 วิธีการพ่น

โดยทั่วไปแล้วจะใช้การเคลือบสีกันไฟหรือพ่นสีลงบนพื้นผิวเหล็ก เพื่อสร้างชั้นป้องกันฉนวนทนไฟ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความทนไฟของโครงสร้างเหล็ก วิธีนี้ทำให้วัสดุทนไฟมีน้ำหนักเบาและใช้งานได้นาน และไม่ควรจำกัดรูปทรงของชิ้นส่วนเหล็ก มีความประหยัดและใช้งานได้จริง จึงมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง การเคลือบสารกันไฟสำหรับโครงสร้างเหล็กมีหลากหลายประเภท โดยแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลักๆ คือ ประเภทแรกคือการเคลือบสารกันไฟแบบบาง (ประเภท B) หรือวัสดุกันไฟที่ขยายตัวได้สำหรับโครงสร้างเหล็ก และประเภทที่สองคือการเคลือบฟิล์มหนา (ประเภท H) การเคลือบสารกันไฟประเภท B มีความหนาโดยทั่วไป 2-7 มม. ทำจากเรซินอินทรีย์ มีผลในการตกแต่ง เมื่ออุณหภูมิสูง การขยายตัวของวัสดุทนไฟจะอยู่ที่ 0.5 ~ 1.5 H การเคลือบสารกันไฟแบบบางและน้ำหนักเบาสำหรับโครงสร้างเหล็กจะทนต่อการสั่นสะเทือนได้ดี เหมาะสำหรับโครงสร้างเหล็กเปลือยภายในอาคารและโครงสร้างเหล็กหลังคาเบา เมื่อค่าความทนไฟอยู่ที่ 1.5 H หรือต่ำกว่า ควรเลือกการเคลือบสีกันไฟแบบ H ที่มีความหนาเหมาะสม โดยทั่วไปแล้ว วัสดุฉนวนกันความร้อนอนินทรีย์ที่มีความหนา 8-50 มม. มักมีส่วนประกอบหลักเป็นเม็ดเล็กๆ บนพื้นผิว มีค่าการนำความร้อนต่ำและมีความหนาแน่นต่ำ ขีดจำกัดการทนไฟอยู่ที่ 0.5-3.0 ชั่วโมง การเคลือบสารหน่วงไฟสำหรับโครงสร้างเหล็กที่มีความหนา 8-50 มม. โดยทั่วไปแล้วจะไม่เน้นความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพจากการเผาไหม้ ความทนทาน และความน่าเชื่อถือ เหมาะสำหรับโครงสร้างเหล็กที่ซ่อนอยู่ภายในอาคาร โครงสร้างเหล็กทั้งหมด และโครงสร้างเหล็กของอาคารโรงงานหลายชั้น เมื่อข้อกำหนดเกี่ยวกับขีดจำกัดการทนไฟสูงกว่า 1.5 ชั่วโมง ควรเลือกใช้การเคลือบสารหน่วงไฟสำหรับโครงสร้างเหล็กที่มีความหนา

2.1.2 วิธีการเคลือบ

1) วิธีการหุ้มแบบกลวง: โดยทั่วไปจะใช้แผ่นกันไฟหรืออิฐหุ้มตามขอบด้านนอกของชิ้นส่วนเหล็ก โครงสร้างเหล็กแบบห่อหุ้มในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีในประเทศส่วนใหญ่ใช้วิธีการก่ออิฐหุ้มชิ้นส่วนเหล็กเพื่อป้องกัน วิธีนี้มีข้อดีคือมีความแข็งแรงสูง ทนต่อแรงกระแทก แต่ข้อเสียคือใช้พื้นที่มาก การก่อสร้างยุ่งยากกว่า ควรใช้แผ่นวัสดุทนไฟ เช่น แผ่นยิปซัมเสริมใยไฟเบอร์แบบชั้นเดียวในการหุ้มป้องกันไฟสำหรับชิ้นส่วนเหล็กขนาดใหญ่ มีต้นทุนต่ำ พื้นผิวเรียบ ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ทนต่อการเสื่อมสภาพ และมีข้อดีอื่นๆ จึงมีแนวโน้มที่ดีสำหรับการพัฒนา 2) วิธีการหุ้มแบบทึบ: โดยทั่วไปจะเทคอนกรีตหุ้มชิ้นส่วนเหล็ก โครงสร้างเหล็กแบบปิดสนิท เช่น เสาเหล็กของศูนย์กลางการเงินโลก เซี่ยงไฮ้ผู่ตง วิธีนี้มีข้อดีคือมีความแข็งแรงสูง ทนต่อแรงกระแทก แต่ข้อเสียคือใช้พื้นที่มาก การก่อสร้างยุ่งยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนคานเหล็กและเหล็กค้ำยันเอียง

2.2 วิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำ

วิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำประกอบด้วยวิธีการเทน้ำระบายความร้อนและวิธีการเติมน้ำระบายความร้อน

2.2.1 วิธีการอาบน้ำเย็น

วิธีการระบายความร้อนด้วยการพ่นน้ำ คือการติดตั้งระบบพ่นน้ำอัตโนมัติหรือแบบใช้มือที่ส่วนบนของโครงสร้างเหล็ก ในกรณีเกิดเพลิงไหม้ ระบบพ่นน้ำจะเริ่มทำงานเพื่อสร้างฟิล์มน้ำต่อเนื่องบนพื้นผิวของโครงสร้างเหล็ก เมื่อเปลวไฟลุกลามไปยังพื้นผิวของโครงสร้างเหล็ก การระเหยของน้ำจะช่วยระบายความร้อนและชะลอไม่ให้โครงสร้างเหล็กถึงอุณหภูมิสูงสุด วิธีการระบายความร้อนด้วยการพ่นน้ำนี้ถูกนำมาใช้ในอาคารวิทยาลัยวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยถงจี้

2.2.2 วิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำ

วิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำ คือการเติมน้ำเข้าไปในชิ้นส่วนเหล็กกลวง ความร้อนที่เหล็กดูดซับไว้จะถูกดูดซับผ่านการไหลเวียนของน้ำในโครงสร้างเหล็ก ดังนั้น โครงสร้างเหล็กจึงสามารถรักษาอุณหภูมิให้ต่ำได้แม้ในขณะเกิดไฟไหม้ และจะไม่สูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนักเนื่องจากอุณหภูมิสูงเกินไป เพื่อป้องกันสนิมและการแข็งตัว จึงมีการเติมสารยับยั้งการเกิดสนิมและสารป้องกันการแข็งตัวลงในน้ำ เสาเหล็กของอาคาร US Steel Company สูง 64 ชั้นในเมืองพิตต์สเบิร์ก ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ

3. การเปรียบเทียบมาตรการป้องกันอัคคีภัย

วิธีการต้านทานความร้อนสามารถชะลอความเร็วในการนำความร้อนไปยังชิ้นส่วนโครงสร้างผ่านวัสดุที่ต้านทานความร้อน โดยทั่วไปแล้ว วิธีการฉนวนกันความร้อนนั้นประหยัดและใช้งานได้จริง และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการต่างๆ ส่วนวิธีการระบายความร้อนด้วยน้ำเป็นมาตรการป้องกันอัคคีภัยที่มีประสิทธิภาพ แต่ยังไม่ได้รับการส่งเสริมอย่างดีในวงการวิศวกรรมเนื่องจากข้อกำหนดพิเศษในการออกแบบโครงสร้างและต้นทุนที่สูง

วิธีการต้านทานความร้อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการป้องกันอัคคีภัยของโครงสร้างเหล็ก ดังนั้นต่อไปนี้จะเน้นการเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของวิธีการพ่นและวิธีการหุ้มในการวัดความต้านทานความร้อน

3.1 ความทนทานต่อไฟ

ในแง่ของความทนไฟ วิธีการหุ้มผนังนั้นเหนือกว่าวิธีการพ่น ความทนไฟของคอนกรีต อิฐทนไฟ และวัสดุหุ้มอื่นๆ นั้นดีกว่าสารเคลือบกันไฟทั่วไป นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการกันไฟของแผ่นกันไฟแบบใหม่ยังเหนือกว่าสารเคลือบกันไฟ ขีดจำกัดความทนไฟของมันสูงกว่าวัสดุฉนวนกันไฟโครงสร้างเหล็กที่มีความหนาเท่ากันอย่างเห็นได้ชัด และสูงกว่าการขยายตัวของสารเคลือบกันไฟด้วย

3.2 ความทนทาน

เนื่องจากวัสดุหุ้มผนัง เช่น คอนกรีต มีความทนทานดีกว่า จึงไม่เสื่อมสภาพง่ายเมื่อเวลาผ่านไป แต่ความทนทานนี้มักเป็นปัญหาที่การเคลือบสารหน่วงไฟสำหรับโครงสร้างเหล็กยังแก้ไม่ตก ไม่ว่าจะใช้ภายนอกหรือภายในอาคาร ส่วนประกอบอินทรีย์ของสารเคลือบกันไฟแบบบางและบางมาก อาจก่อให้เกิดการสลายตัว การเสื่อมสภาพ การเสื่อมสภาพตามอายุ และปัญหาอื่นๆ ทำให้สารเคลือบหลุดลอกเป็นผงหรือสูญเสียประสิทธิภาพในการกันไฟ

3.3 การก่อสร้าง

วิธีการพ่นสารกันไฟสำหรับโครงสร้างเหล็กนั้นง่ายและสามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือที่ซับซ้อน แต่การควบคุมคุณภาพการก่อสร้างด้วยสารเคลือบกันไฟนั้นทำได้ไม่ดี การกำจัดสนิมของวัสดุพื้นฐาน ความหนาของสารเคลือบกันไฟ และความชื้นในสภาพแวดล้อมการก่อสร้างนั้นควบคุมได้ยาก ส่วนวิธีการก่อสร้างด้วยการหุ้มนั้นซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการค้ำยันเอียงและคานเหล็ก แต่การก่อสร้างนั้นสามารถควบคุมได้และคุณภาพสามารถรับประกันได้ง่าย ขีดจำกัดการกันไฟสามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนความหนาของวัสดุหุ้มอย่างแม่นยำ

3.4 การปกป้องสิ่งแวดล้อม

วิธีการพ่นสารเคมีก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมในระหว่างการก่อสร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง ซึ่งอาจก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นอันตรายได้ อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่ก่อให้เกิดการปล่อยสารพิษในระหว่างการก่อสร้าง สภาพแวดล้อมการใช้งานปกติ และอุณหภูมิสูงขณะเกิดเพลิงไหม้ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการรักษาสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยของบุคลากรในกรณีเกิดเพลิงไหม้

3.5 เศรษฐกิจ

วิธีการพ่นนั้นง่าย ระยะเวลาก่อสร้างสั้น และต้นทุนการก่อสร้างต่ำ แต่ราคาของสารเคลือบกันไฟนั้นสูง และเนื่องจากสารเคลือบมีข้อเสีย เช่น การเสื่อมสภาพ ทำให้ต้นทุนการบำรุงรักษาสูงขึ้น ส่วนวิธีการห่อหุ้มนั้น ต้นทุนการก่อสร้างสูง แต่ราคาวัสดุถูก และต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำ โดยทั่วไปแล้ว วิธีการห่อหุ้มมีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจที่ดี

3.6 การนำไปใช้

วิธีการพ่นไม่จำกัดด้วยรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นส่วน และใช้กันอย่างแพร่หลายในการป้องกันคาน เสา พื้น หลังคา และชิ้นส่วนอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับการป้องกันอัคคีภัยของโครงสร้างเหล็กเบา โครงสร้างแบบตะแกรง และโครงสร้างเหล็กรูปทรงพิเศษ ส่วนวิธีการหุ้มนั้นมีความซับซ้อนในการก่อสร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับคานเหล็กและชิ้นส่วนค้ำยันเอียง วิธีการหุ้มโดยทั่วไปมักใช้กับเสามากกว่า และไม่ค่อยได้ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการพ่น

3.7 พื้นที่ที่ใช้ไป

ปริมาณสารเคลือบกันไฟที่ใช้โดยวิธีการพ่นมีน้อย ในขณะที่วิธีการห่อหุ้มโดยใช้วัสดุห่อหุ้ม เช่น คอนกรีต อิฐกันไฟ จะใช้พื้นที่มากและลดการใช้พื้นที่ นอกจากนี้คุณภาพของวัสดุห่อหุ้มก็มีมากกว่าด้วย

 4. สรุป

จากบทสนทนานี้สามารถสรุปได้ดังนี้:

1) การนำมาตรการป้องกันอัคคีภัยมาใช้กับโครงสร้างเหล็ก ควรพิจารณาถึงอิทธิพลของหลายปัจจัย เช่น ประเภทของส่วนประกอบ ความยากในการก่อสร้าง ข้อกำหนดด้านคุณภาพการก่อสร้าง ข้อกำหนดด้านความทนทาน และผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

2) เมื่อเปรียบเทียบวิธีการพ่นกับวิธีการห่อหุ้ม ข้อดีหลักของวิธีการพ่นคือขั้นตอนการก่อสร้างที่ง่าย และรูปลักษณ์ของชิ้นส่วนไม่เปลี่ยนแปลงมากนักหลังการพ่น ส่วนข้อดีหลักของวิธีการห่อหุ้มคือต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพการทนไฟที่ดี และความทนทาน

3) มาตรการป้องกันอัคคีภัยทุกชนิดล้วนมีข้อดีและข้อเสีย ในการนำไปใช้ทางวิศวกรรม มาตรการเหล่านี้สามารถเรียนรู้ซึ่งกันและกันและชดเชยข้อบกพร่องของกันและกันได้ และสามารถใช้มาตรการที่แตกต่างกันเพื่อสร้างแนวป้องกันอัคคีภัยหลายชั้นได้

ด้วยคลังสินค้าและโรงงานแปรรูปที่ทันสมัยในภาคเหนือของประเทศจีน เราสามารถจัดหาผลิตภัณฑ์เหล็กหลากหลายประเภทให้แก่คุณได้ ไม่ว่าจะเป็นเหล็กแผ่นรีดร้อนและรีดเย็น รวมถึงเหล็กเส้น เหล็กโครงสร้าง และเหล็กท่อหลากหลายชนิด ด้วยเครื่องตัดพลาสม่า เลเซอร์ และออกซิเจน เครื่องเจาะแผ่นเหล็ก CNC และเครื่องทำเครื่องหมายพลาสม่า รวมถึงสายการผลิตเจาะที่ครบครัน เราสามารถจัดหาเหล็กที่ตัด เจาะ ขึ้นรูป และพร้อมใช้งานให้แก่คุณได้

กลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา:

1. ท่อเหล็ก(ทรงกลม / ทรงสี่เหลี่ยม / รูปทรงพิเศษ / SSAW)
2. ท่อร้อยสายไฟฟ้า(EMT/IMC/RMC/BS4568-1970/BS31-1940)
3. ส่วนเหล็กขึ้นรูปเย็น(C /Z /U/ M )
4. เหล็กฉากและคาน(คานรูปตัว V / คานรูปตัว H / คานรูปตัว U)
5. เสาค้ำนั่งร้านเหล็ก
6. โครงสร้างเหล็ก(เฟรมเวิร์ค)
7. กระบวนการผลิตที่แม่นยำบนเหล็กกล้า(การตัด การยืด การรีด การอัด การรีดร้อน การรีดเย็น การปั๊ม การเจาะ การเชื่อม ฯลฯ ตามความต้องการของลูกค้า)

ตั้งแต่เหล็กโครงสร้าง เหล็กกลึง เหล็กท่อ ไปจนถึงท่ออุตสาหกรรมและเหล็กเส้น เรามีเหล็กและบริการครบวงจรสำหรับใช้ในครัวเรือน การค้า และอุตสาหกรรมที่คุณต้องการ

บริษัท เทียนจิน เรนโบว์ สตีล กรุ๊ป จำกัด

ทีน่า

หมายเลขโทรศัพท์มือถือ: 0086-13163118004

อีเมล:tina@rainbowsteel.cn

เวแชท: 547126390

เว็บไซต์:www.rainbowsteel.cn

เว็บไซต์:www.tjrainbowsteel.com