礦用防火柵欄門(mén)結(jié)構(gòu)和選材分析

吳桂陳

摘要：根據(jù)礦用防火柵欄門(mén)鋼結(jié)構(gòu)部分和防火材料部分，確定了一般企業(yè)可自行制造的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)和所需的制造材料，分析了防火柵欄門(mén)所具備的防火性能。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)；柵欄門(mén)；防火性能

引言

煤礦永久性井下中央變電所和井底車場(chǎng)內(nèi)的其他機(jī)電設(shè)備硐室必須裝設(shè)向外開(kāi)的防火鐵門(mén)，鐵門(mén)全部敞開(kāi)時(shí)，不得妨礙運(yùn)輸，鐵門(mén)上應(yīng)裝設(shè)便于關(guān)嚴(yán)的通風(fēng)孔。一般煤礦企業(yè)都是直接采購(gòu)防火柵欄門(mén)，如果能自制加工，可以節(jié)省一定的費(fèi)用開(kāi)支，實(shí)現(xiàn)企業(yè)成本降低。目前大多數(shù)使用的防火柵欄門(mén)存在關(guān)門(mén)后密封不嚴(yán)、密封老化、密封不嚴(yán)等問(wèn)題，本文給出了簡(jiǎn)易防火柵欄門(mén)的自制方案和對(duì)使用材料的相關(guān)要求。

1.整體結(jié)構(gòu)

防火柵欄門(mén)結(jié)構(gòu)件主要由門(mén)框、左右大門(mén)門(mén)扇、左右小門(mén)門(mén)扇、鉸鏈及閉鎖裝置組成。大小門(mén)扇開(kāi)門(mén)方式均為向外開(kāi)啟，大門(mén)扇上部開(kāi)柵欄門(mén)，并設(shè)置小門(mén)扇。門(mén)框采用槽鋼整體焊接設(shè)計(jì)，留預(yù)埋件安裝固定孔；大小門(mén)扇邊框、柵欄窗邊框均采用角鋼做骨架結(jié)構(gòu)；柵欄窗設(shè)置在門(mén)扇上部，與門(mén)扇等寬，高度約為門(mén)扇1/2；大小門(mén)扇面板采用鋼板焊接加工，內(nèi)部填充防火材料。大門(mén)扇與門(mén)框、小門(mén)扇與柵欄框接合處在角鋼一側(cè)內(nèi)壁安裝防火密封條。

2.各組成部件

2.1門(mén)框結(jié)構(gòu)：以煤礦常用變配電室安裝的斷面尺寸2500mm×2200mm防火柵欄門(mén)為例，門(mén)框采用14#槽鋼焊接制作，在左右位置和上梁位置打孔可與基礎(chǔ)預(yù)埋件固定。

2.2門(mén)扇結(jié)構(gòu)：大門(mén)門(mén)扇結(jié)構(gòu)架由60×60×5角鋼制作，門(mén)板為雙層3mm鋼板，全部焊縫采用連續(xù)角焊，兩層門(mén)板中間空心區(qū)域可填充阻燃材料。在門(mén)扇上方預(yù)留通風(fēng)柵欄門(mén)，柵欄為鋼筋網(wǎng)，并按尺寸設(shè)置防火窗。

2.3防火窗結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)架由50×50×4角鋼制作，窗板為雙層3mm鋼板，與門(mén)扇結(jié)構(gòu)相同，中間空心區(qū)域可填充阻燃材料。

2.4門(mén)縫結(jié)構(gòu)：兩門(mén)扇關(guān)閉后接合處安裝門(mén)縫擋板，用于門(mén)縫處密封膠條的安裝固定。

2.5門(mén)軸、窗軸結(jié)構(gòu)：門(mén)軸由軸套、滾珠、軸三部分組成，窗軸與門(mén)軸結(jié)構(gòu)類似。

2.6密封件：防火窗和門(mén)扇四周安裝10mm厚阻燃密封膠條，防火窗膠條寬度為35mm，門(mén)扇膠條寬度為42mm。使用時(shí)將防火密封條安裝在門(mén)扇的框上。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)， 密封條膨脹發(fā)泡將分隔構(gòu)件密封處的縫隙堵塞，起防止火焰和煙霧穿透的作用。

3.材料的選用及性能

3.1鋼結(jié)構(gòu)材料：門(mén)框、門(mén)扇、防火窗所用槽鋼、角鋼、鋼板采用Q235材質(zhì)；門(mén)軸采用45#圓鋼；柵欄網(wǎng)采用鋼板網(wǎng)：厚3mm（網(wǎng)孔25X20）。

3.2填充材料：按照《防火門(mén)》（GB12955—2008）要求，防火門(mén)的門(mén)扇內(nèi)填充對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害的防火隔熱材料，應(yīng)經(jīng)國(guó)家認(rèn)可授權(quán)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)達(dá)到《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》（GB 8624-2006）規(guī)定燃燒性能A1級(jí)要求和《材料產(chǎn)煙毒性危險(xiǎn)分級(jí)》（GB/T 20285-2006）規(guī)定產(chǎn)煙毒性危險(xiǎn)分級(jí)ZA2級(jí)要求。填充材料選用防火門(mén)常用的珍珠巖材料。以無(wú)機(jī)黏結(jié)材料為主要原料的珍珠巖防火板具備強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小、容重適中、憎水性能好、耐酸堿耐鹽、耐凍融、耐高溫、隔音減震彈性好、隔熱阻燃、烘锫無(wú)黑煙、高溫高明火燃后無(wú)毒氣等特點(diǎn)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采購(gòu)時(shí)要求供應(yīng)廠家提供國(guó)家認(rèn)可授權(quán)檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的有效檢驗(yàn)報(bào)告。

3.3密封膠條材料：按照《防火門(mén)》（GB12955—2008）要求，防火密封件應(yīng)經(jīng)國(guó)家認(rèn)可授權(quán)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)合格，其性能應(yīng)符合《防火膨脹密封件》（GB 16807-2009）的規(guī)定。密封膠條材料選用膨脹石墨，膠條中間為空心，當(dāng)火災(zāi)溫度較低時(shí)通過(guò)壓縮膠條實(shí)現(xiàn)隔火、隔煙，當(dāng)溫度升高時(shí)膠條膨脹?？膳蛎浭谑軣釛l件下，體積急劇膨脹，窒息了火焰，同時(shí)生成的膨脹物覆蓋在基材表面，使得達(dá)到隔絕火源、延遲或中斷火蔓延的作用，另外，可膨脹石墨膨脹時(shí)，其夾層釋放出的酸根粒子不但促進(jìn)了塑料材料的脫水碳化，而且其與鏈反應(yīng)中的自由基粒子結(jié)合，中斷了鏈反應(yīng)的進(jìn)行，達(dá)到熱量緩釋的效果，另一方面本身不燃，并能夠吸收環(huán)境熱量，是多種阻燃機(jī)理集于一身的阻燃劑。市場(chǎng)常見(jiàn)的膨脹石墨密封主要性能如下：①膨脹溫度：起始膨脹溫度199℃，主體膨脹溫度347℃；②線性膨脹倍數(shù)：大于等于原膨脹體厚度的3倍；③耐高溫和燃燒性能：溫升至980℃并保持30min，不燃燒、不灰化；④防煙性能：耐火試驗(yàn)進(jìn)行72min，門(mén)安裝密封件的左、右及上側(cè)縫隙處無(wú)明顯漏煙，防煙性能大于72min.

3.4粘接劑：按照《防火門(mén)》（GB12955—2008）要求，防火門(mén)所用粘結(jié)劑應(yīng)是對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害的產(chǎn)品。防火門(mén)所用粘接劑應(yīng)經(jīng)國(guó)家認(rèn)可授權(quán)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)達(dá)到GB/T 20285-2006規(guī)定產(chǎn)煙毒性危險(xiǎn)分級(jí)ZA2級(jí)要求。

密封膠條粘接劑選用阻燃型有機(jī)膠粘劑，可減少可燃成分、隔斷所需氧氣、降低反應(yīng)溫度、中斷燃燒反應(yīng)，通過(guò)物理和化學(xué)方式達(dá)到切斷燃燒循環(huán)的目的。選用阻燃型有機(jī)膠粘劑無(wú)苯氯丁阻燃膠粘劑（CN1206720A）是由氯丁橡膠、ZnO、MgO、酚醛樹(shù)脂、萜烯樹(shù)脂、ZT阻燃劑等組成，無(wú)苯毒，阻燃，主要優(yōu)點(diǎn)如下：a）使用性能好，在-25℃情況下不凍結(jié)、涂刷省力、可用于橡膠、金屬板粘接；b）氣味小、無(wú)苯毒；c）粘結(jié)力強(qiáng)，抗老化性能好，阻燃。

3.5防火涂層：待涂基材表面先行除銹處理，刷防銹漆一遍，再噴涂防火涂料。防火涂料選用符合GB14907-2002 《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》要求的室內(nèi)超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。具備遇火發(fā)泡膨脹隔熱的優(yōu)異防火性能及優(yōu)良的粘結(jié)性、耐沾污性、耐水性、耐化學(xué)性及抗老化性。防火涂料前期膨脹實(shí)現(xiàn)化學(xué)隔熱，在溫度達(dá)到350-400℃左右后，防火涂料膨脹體完全形成，此時(shí)防火性能主要來(lái)自于膨脹體的物理隔熱。防火涂料設(shè)計(jì)厚度1.5mm，耐火極限大于1h。

4.外觀質(zhì)量要求

4.1 外觀應(yīng)平整、光潔、無(wú)明顯凹痕或機(jī)械損傷；

4.2 焊接應(yīng)牢固、焊點(diǎn)分布均勻，不允許有假焊、燒穿、漏焊、夾渣或疏松等現(xiàn)象，外表面焊接應(yīng)打磨平整；

4.3 涂層、鍍層應(yīng)均勻、平整、光滑，不應(yīng)有堆漆、麻點(diǎn)、氣泡、漏涂以及流淌等現(xiàn)象；無(wú)漏涂、脫粉、明顯裂縫等。如有個(gè)別裂縫，其寬度不大于0.5mm；涂層與鋼結(jié)構(gòu)基材之間和各涂層之間，硬粘結(jié)牢固，無(wú)脫層、空鼓等情況；顏色與外觀符合設(shè)計(jì)要求，輪廓清晰，接搓平整。

4.4 密封膠條安裝螺栓緊固，無(wú)明顯突出，膠條粘接牢固，無(wú)脫膠現(xiàn)象。

5.耐火性能

5.1耐火性能分類：按GBT 7633-2008 《門(mén)和卷簾的耐火試驗(yàn)方法》的規(guī)定進(jìn)行耐火試驗(yàn)，耐火性能判斷條件：

（1）耐火完整性：a）依據(jù)GBT 9978.1-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》8.4.1進(jìn)行試驗(yàn)，棉墊被點(diǎn)燃；b）依據(jù)GBT 9978.1-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》8.4.2的規(guī)定，縫隙探棒可以穿過(guò)；c）背火面出現(xiàn)火焰并持續(xù)時(shí)間超過(guò)10s。

（2）耐火隔熱性：a）試件背火面平均溫升超過(guò)試件表面初始溫度140℃，則判定試件失去耐火隔熱性；b）試件背火面最高溫升超過(guò)試件表面初始平均溫度180℃，則判定試件失去耐火隔熱性；c）門(mén)和門(mén)框上的最高溫升超過(guò)其表面初始平均溫度360℃，則判定試件失去耐火隔熱性。

5.2耐火性能分析：

結(jié)構(gòu)選用的鋼材在200℃以內(nèi)性能沒(méi)有很大變化，430-540℃之間強(qiáng)度急劇下降，鋼結(jié)構(gòu)本身溫度超過(guò)550℃，屈服強(qiáng)度就會(huì)降低50%以上，到600℃時(shí)強(qiáng)度很低不能承擔(dān)荷載。通?；馂?zāi)10分鐘溫度達(dá)600℃，炙熱的高溫使鋼結(jié)構(gòu)在很短時(shí)間內(nèi)就失去剛性和強(qiáng)度。Q235鋼失效溫度在560℃-587℃范圍內(nèi)，裸鋼耐火時(shí)間只有15～30分鐘，加1.5mm-3mm耐火涂料后耐火時(shí)間約為70-90分鐘。參照耐火性能分類表，此設(shè)計(jì)防火柵欄門(mén)應(yīng)該屬于：非隔熱防火門(mén)（C類）：耐火完整性≥1.00 h 代號(hào)：C1.00

6.結(jié)語(yǔ)

按照此方法制造加工的簡(jiǎn)單礦用防火柵欄門(mén)，實(shí)際防火性能需要在制造完成后通過(guò)國(guó)家檢測(cè)中心進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)認(rèn)證，確定防火等級(jí)，根據(jù)井下防火柵欄門(mén)內(nèi)外（主水泵房、中央變電所）火災(zāi)形式及預(yù)防原則最后確定是否滿足使用要求。

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