Giới hạn chịu lửa của thép trong xây dựng

Cấu kiện thép là một trong những loại cấu kiện được sử dụng rộng rãi trong xây dựng như cột vì kèo, dầm, xà...Khi sử dụng cấu kiện thép sẽ giảm thời gian xây dựng xuống 15-20% tăng năng suất lao động lên 20-25% và giảm rất nhiều chi phí vận chuyển. Việc chế tạo các cấu kiện thép tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt và thi công.

Cấu kiện thép không được bảo vệ chống cháy có giới hạn chịu lửa không cao. Giới hạn chịu lửa của cấu kiện kim loại được xác định bằng thời gian nung nóng cấu kiện đến nhiệt độ tới hạn.

Qua thực nghiệm đối với các kết cấu thật cho thấy nhiệt độ tới hạn trung bình khoảng 280 độ C. Ở nhiệt độ như vậy đặc biệt nguy hiểm đối với kết cấu mái có lớp chống nóng hoặc cách nhiệt bằng vật liệu dễ cháy.

Do vậy đối với tất cả các loại nhà khi sử dụng kết cấu thép cần có các biện pháp bảo vệ chống cháy đặc biệt.

Một số biện pháp làm tăng giới hạn chịu lửa cho cấu kiện thép.

Nhiệt độ tới hạn đối với cấu kiện thép thông thường khoảng 500 độ C, đối với dây cáp chằng mái và nhôm khoảng 300 độ C

Với những điều kiện như vậy, có thể tính được tải trọng chất cháy cho phép chứa trong nhà và công trình với kết cấu thép không được bảo vệ chống cháy.

Biện pháp phổ biến nhất để tăng tính chịu lửa cho cấu kiện kim loại là ốp bên ngoài bằng vật liệu không cháy có hệ số truyền nhiệt thấp. Giới hạn chịu lửa của cấu kiện được bảo vệ chống cháy như vậy phụ thuộc vào loại và chiều dày của vật liệu bảo vệ.

Đối với cột thép, biện pháp truyền thống là xây gạch ốp bên ngoài. Để tránh sự phá hủy lớp bảo vệ do dự nở nhiệt không đều giữa cột và lớp gạch, khi thi công cần để một khe hở nhỏ giữa chúng và đặt neo giữ bằng kim loại được hàn chặt với cột.

Một biện pháp khác là tạo một lớp bê tông có cốt là lưới thép bao bọc bên ngoài cột thép. Biện pháp này đòi hỏi tốn công, làm tưng kích thước và trọng lượng cấu kiện.

Kết quả thử lửa đã chứng minh rằng các loại vật liệu sau có hiệu quả cao trong việc bảo vệ chống cháy cho cấu kiện kim loại:

• Tấm cách nhiệt có thành phần peclit, amiang, vecmiculit, xi măng.
• Tấm cách nhiệt bằng thạch cao khan nước có cốt liệu là bông thủy tinh

Một số biện pháp bảo vệ chống cháy khác cũng có tính ưu việt cao đó là tạo một lớp vữa bảo vệ bên ngoài cấu kiện kim loại. Thành phần các lớp vữa này gồm hỗn hợp của cốt liệu ở dạng xốp(penclit, vecmiculit) và chất kết dính(xi măng, thạch cao, vôi sống, thủy tinh lỏng). Trước khi trát vữa lên bề mặt cấu kiện cần bảo vệ phải làm sạch bụi bẩn, gỉ và tạo cốt bằng lưới thép với kích thước các ô lưới nhỏ hơn 100mm. Lưới thép được liên kết với cấu kiện bằng neo giữ và đặt cách bề mặt cấu kiện 10mm.

Việc tạo lớp vữa bảo vệ chống cháy cho cấu kiện kim loại có thể tiến hành trong nhà máy hoặc trực tiếp ở công trường xây dựng.

Một loại vật liệu chống cháy rất có hiệu quả đối với cấu kiện kim loại đó là sơn chống cháy.

Để làm tăng giới hạn chịu lửa cho kết cấu kim loại chịu lực của mái hoặc sàn ngăn có thể tạo trần treo bằng vật liệu không cháy.

Một biện pháp khác cũng rất có hiệu quả để làm tăng tính chịu lửa của kết cấu kim loại, đó là làm mát bằng nước trực tiếp từ bề mặt bên ngoài hoặc bên trong. Trong trường hợp thứ hai, cấu kiện cần có vị trí rỗng bên trong và làm từ thép có khả năng chống ăn mòn cao.