新型材料在建筑防火設計方面的利與弊

申獻兵

（荊州市城市規劃設計研究院　湖北荊州　434000）

新型材料在建筑防火設計方面的利與弊

申獻兵

（荊州市城市規劃設計研究院湖北荊州434000）

隨著我國城市化的不斷發展，高樓大廈隨處可見，這給消防安全帶來了新的挑戰，而建筑材料是關系到建筑自身安全的一個重要因素。只有對各種建筑材料的用途和性能進行充分掌握，才能對其進行科學的選用。本文主要對幾種新型建筑防火材料在建筑防火設計方面的利與弊進行分析。

建筑防火材料；燃燒性能；特征

隨著城市建筑的發展較快，高樓大廈的不斷涌現，消防安全面臨著新的問題與挑戰。據有關報道，2009年2月9日晚央視大樓發生特大火災，整個建筑持續燃燒近6h，各個方向的外墻裝修材料差不多徹底燒盡，被火燒過的面積多達10萬m2，而釀成大火的罪魁禍首就是該樓外墻的保溫材料。同年的12月5日凌晨，俄羅斯某夜總會也發生大型火災事故，該事故導致死亡人數超過100多人，造成事故如此嚴重的一個重要原因就是該建筑內部使用了許多可燃材料進行裝修。建筑防火材料作為決定建筑自身安全的極其重要因素，對人民生命財產安全有著重要影響。只有了解各種新型材料的性質和用途并掌握其在建筑防火設計方面的利與弊，才能夠合理科學的使用它們，以確保建筑的消防安全，降低發生火災的概率。目前，各種新型防火建筑材料不斷涌現，本文對這類新型材料進行了分析和探討。

1　石膏

石膏制品具有質輕、保溫隔熱、耐火性和吸聲性能好等一系列優點。各種石膏制品的主體是無機質材料石膏。二水石膏經硬化后含21%的結晶水，一旦遇到火災的時候，結晶水會脫出然后吸收大量熱能，并且蒸發出來的結晶水覆蓋在石膏制品表面從而形成水蒸氣氣幕，這樣便能防止火勢進一步蔓延。脫水后形成的無水石膏仍是阻燃物和熱的不良導體。石膏制品有纖維石膏板、紙面石膏板、石膏裝飾板、石膏空心條板、石膏吸聲板、石膏珍珠巖空心板、石膏刨板、石膏硅酸鹽空心條板等。石膏制品作為建筑材料，在防火設計時其具有凝結硬化快（約5min初凝，20～30min終凝，一星期左右完全硬化）和水化快、硬化后具有吸聲和保溫隔熱功能、防火功能優良等優點。但是在設計和使用過程中也存在一些缺陷，如硬化后強度較低以及孔隙率較大、水化硬化過程中體積稍有膨脹、制品耐水性比較差，這一點也是石膏制品的致命弱點。所以，使用石膏制品時通常還需要采取防潮措施，在制品中摻入硬脂酸、石蠟乳液、機硅等，還可以在板材表面粘貼防水護面紙來防潮。現代的很多建筑物中，特別是高層建筑的吊頂和墻體，石膏制品的使用非常廣泛。

2　金屬板材和金屬復合板材

金屬復合板又被稱之為金屬夾心板，將薄金屬板作為上下面層，而芯材為既可保溫又有剛度而強度相對比較低的材料，通過專用自動化生產線生產復合而成，是一種承載能力很好的結構板材。有金屬復合板材、金屬微穿孔吸聲板、金屬板材。而金屬復合板材有鋁塑復合板、巖棉夾芯復合板、聚氨酯夾芯復合板、聚苯乙烯復合夾芯板等。在鋼結構廠房的屋頂、外墻得到廣泛的應用，體育館設計建設時的輕質屋頂，干凈整潔廠房的潔凈區頂板、內部隔斷，冷庫的分隔板材和箱體，建筑工人集體宿舍和建筑工地的辦公室，抗震救災時的安置房等。金屬板材有鋁及鋁合金波紋板和彩色壓型鋼板等，這些板材都屬于不燃板材。如果根據一定要求和工藝將其做成復合板材那么阻燃燒性能會顯著提高，同時耐火性能也非常好，完全能夠滿足難燃材料的要求，甚至有的能夠達到符合A級要求，但是問題在于復合A級材料在施工過程中，其現場安裝施工和預制方法等對材料的燃燒性能會造成較大影響，一旦發生火災，受火溫度和時間作用的環境非常復雜，材料的產煙情況以及完整性還有不確定，在設計時不能將此類復合A級材料作為防火材料用在建筑中的重要構件和部位中。金屬復合板材在使用過程中其火災險性主要為易熔融滴落、易燃可燃、易變形失去整體性、高發煙；金屬面巖棉夾芯板燃燒性能和耐火性能都可以，且保溫性能尚好，但問題在于其牢固程度還達不到一定要求，對環境也有不同程度的影響；金屬面石膏夾芯板既牢固又耐火，但是保溫性能又不是很好，并且價格不菲；不燃型硬質聚氨酯金屬面夾芯板使用費用高。

3　硅酸鋁纖維

硅酸鋁纖維又被稱之為耐火纖維，通俗的叫法為陶瓷棉，是新型的特殊輕質耐火材料，生產的主要原料為天然焦寶石，將其加工成棉絲狀無機纖維耐火材料，硅酸鋁纖維制品可用于各類玻璃幕墻填充隔熱材料、防火門的芯材、通風空調管道保溫材料、吊頂板材等，起到的作用為防火隔熱。硅酸鋁纖維絕熱制品70年代在我國研制成功，具有一些列優點，如導熱系數小、抗壓強度高、可反復使用、施工方便等。但硅酸鋁纖維制品在使用過程中最大缺陷在于一旦受熱后會迅速膨脹，非常容易導致自身開裂、焊縫發生錯動等；此外，硅酸鋁纖維制品在使用時還得留有一定的空間，這樣就會使得冷空氣進去，熱空氣冒出來，雖然外護表面溫度不會很高，但是由此造成的熱損比較大。

4　無機復合板

無機復合板也是防火材料中極其重要的一員。就防火的性能而言，無機復合板具有非常卓越的性能，目前在建筑工程中應用也比較廣泛。此外，無機復合板的生產使用成本較低，其生產原材料是一種普通材料，非常容易獲得，所以說該防火材料具有一定的成本優勢，推廣和應用價值較高。另外，無機復合板也較為容易加工成型。無機復合板在上世紀末一經推出，就得到了廣泛的推崇和應用，隨著時代的發展，無機復合板的綜合性能和技術水平也在逐漸提升，從而促進了建筑防火事業的發展。雖然無機復合板得到了廣泛的應用和推廣，但是無機復合板同樣存在弊端，主要表現在其生產還主要依靠手工來進行，具有較低的機械化的水平和程度，對無機復合板的進一步發展非常不利，所以不滿足現代化大生產的需求，另外無機復合板的生產工藝也不符合時代發展的需求，材料的質量和水平都比較低。

5　防火玻璃

在發生火災時，防火玻璃的主要作用就是防止并且控制火勢的蔓延以及起到隔煙作用，防火玻璃的防火效果用耐火性能來進行評價。目前防火玻璃主要可以分為以下五種：①高強度單層銫鉀防火玻璃；②中空防火玻璃；③特種防火玻璃；④夾絲防火玻璃；⑤夾層復合防火玻璃。防火玻璃的作用就是作為耐火構件的配件使用，其應用范圍主要為防火窗和防火門，此外，作為防火分隔時也可以應用到高層建筑的疏散走道兩側的隔墻以及非承重外墻等位置。但是防火玻璃在應用實踐以及工程設計中還存在著一些尚未解決的問題：①不同的設計和施工人員在理解或者認識防火玻璃有關標準時存在偏差，這就造成工程設計或者施工時不能正確區分防火玻璃隔墻以及防火玻璃的特點、種類的區別，導致出現耐火極限不足、選用標準不準確、概念混淆等諸多問題；②防火玻璃應用中封堵材料和支撐框架耐火極限不足，實際工程中的耐火試驗和尺寸不符，這些都會造成實際防火效果不能符合標準檢測時的要求。

6　結束語

現有新型防火材料雖然種類很多，但是由于每類材料都不是萬能的，仍然存在這樣或者那樣的缺陷，使得其在設計和使用過程中還無法滿足實際需求。隨著我國經濟社會的快速發展，未來對防火材料的要求會越來越高、需求量也會越來越大。因此，研制新型防火材料，強化防火材料質量，降低防火材料的生產成本，對提升我國建筑業的整體水平具有非常重要的實際意義。

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TU227

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2015-7-2