新型防火材料在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

摘要：隨著建筑業(yè)的迅速發(fā)展，防火材料的應(yīng)用日益受到關(guān)注。安全可靠的防火材料是提高建筑物安全水平的重要手段之一。本文探討了新型防火材料的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)新型防火材料的種類和應(yīng)用以及新型防火材料在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)化建議進(jìn)行了分析，以期為相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究和工程實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：新型防火材料；建筑設(shè)計(jì)；應(yīng)用

引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，建筑業(yè)也在飛速發(fā)展，建筑消防安全受到了越來(lái)越多的重視。火災(zāi)不僅會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)危害人民群眾的生命安全。因此，如何提高建筑物的防火性能成為建筑設(shè)計(jì)中的重要課題。在這種背景下，新型防火材料在建筑設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用和研究。

一、新型防火材料的優(yōu)點(diǎn)

（一）耐火性

耐火性指材料在高溫或火災(zāi)環(huán)境下保持其結(jié)構(gòu)完整性和功能的能力，對(duì)于建筑安全至關(guān)重要。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，高耐火性的材料能夠有效阻止火勢(shì)蔓延，減少火災(zāi)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞，從而保護(hù)人員生命和財(cái)產(chǎn)安全。新型防火材料的耐火性體現(xiàn)在其優(yōu)異的抗高溫能力上。傳統(tǒng)建筑材料如鋼材和混凝土在高溫下會(huì)迅速失去強(qiáng)度，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)坍塌。新型防火材料，如硅酸鈣板、膨脹型防火涂料等，具有良好的耐高溫性能。這些材料在高溫下能夠形成穩(wěn)定的保護(hù)層，阻止熱量傳遞，有效延緩建筑結(jié)構(gòu)的受熱變形和破壞。例如，膨脹型防火涂料在受熱時(shí)會(huì)迅速膨脹，形成一種隔熱保護(hù)層，能夠在一定時(shí)間內(nèi)阻擋火焰的直接攻擊，保護(hù)基材不受損害。另外，新型防火材料的耐火性還體現(xiàn)在其長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和耐久性上。傳統(tǒng)防火材料在長(zhǎng)時(shí)間使用后，其耐火性可能會(huì)下降。新型防火材料通過(guò)添加特殊的防火成分，能夠在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持其耐火性能。例如，某些復(fù)合防火材料通過(guò)引入納米級(jí)防火顆粒，不僅提高了材料的耐火性能，還增強(qiáng)了其耐久性和抗老化能力，使其在長(zhǎng)期使用中依然能夠提供可靠的防火保護(hù)。

（二）熱釋放性

熱釋放性是衡量材料在火災(zāi)中釋放熱量的能力，直接影響火災(zāi)蔓延速度及其對(duì)建筑物的損害程度。新型防火材料在熱釋放性方面相較傳統(tǒng)材料具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先，新型防火材料通常為高效的隔熱材料，能夠有效降低火焰蔓延速度，從而延長(zhǎng)火災(zāi)初期的燃燒時(shí)間窗口，為應(yīng)急疏散提供寶貴時(shí)間。其次，這些材料在遭受高溫時(shí)釋放的熱量較少，可以降低火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度，減少火災(zāi)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)及內(nèi)部設(shè)施的熱損害，有利于減少重建成本與時(shí)間。在實(shí)際應(yīng)用中，新型防火材料的熱釋放性可以通過(guò)多種方式優(yōu)化和評(píng)估。一種常見的方法是使用熱釋放速率指數(shù)（THR）和熱釋放速率（HRR）來(lái)定量描述材料在不同溫度下釋放熱量的變化趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，設(shè)計(jì)人員可以評(píng)估材料在火災(zāi)條件下的實(shí)際表現(xiàn)，并據(jù)此選擇最合適的防火材料，以提高建筑的整體安全性。

（三）煙氣抑制性

煙氣抑制性直接關(guān)系火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的能見度和呼吸安全[1]。新型防火材料在煙氣抑制性方面的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在降低火災(zāi)發(fā)生后產(chǎn)生的有害煙氣濃度及其對(duì)人體健康的影響。傳統(tǒng)材料在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙霧往往密度大、有毒有害氣體含量高，加劇了火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的混亂與危險(xiǎn)程度。相比之下，新型防火材料能夠有效抑制煙氣的生成，減少有害氣體的釋放，使得火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙氣濃度更低、毒性更小，從而增加了人員的逃生時(shí)間。新型防火材料在設(shè)計(jì)與應(yīng)用過(guò)程中注重?zé)煔庖种菩缘膬?yōu)化。通過(guò)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和添加特定的煙氣抑制劑，能夠有效地減少燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙霧濃度，降低煙氣中毒性物質(zhì)的含量，提高火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的可視性和逃生通道的可用性。例如，一些有機(jī)新型防火材料和硅酸鈣材料不僅具備良好的耐火性能，還能通過(guò)控制燃燒過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)，有效地抑制煙氣生成，達(dá)到更高的安全標(biāo)準(zhǔn)。

（四）環(huán)境適應(yīng)性

在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，環(huán)境適應(yīng)性不僅僅指材料在不同氣候條件下的表現(xiàn)，還包括其對(duì)周圍環(huán)境的影響及可持續(xù)性考量。有機(jī)新型防火材料因其化學(xué)成分的多樣性和可調(diào)性，使得其能夠根據(jù)不同的環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)配和改良。這些材料在燃燒時(shí)產(chǎn)生的有害氣體較少，有利于保護(hù)室內(nèi)空氣質(zhì)量，并能有效減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。例如，噴射防火材料由于易施工和適應(yīng)性強(qiáng)，適用于各種建筑結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件。這些材料可以在極端溫度變化、高濕度或高海拔等特殊環(huán)境中保持穩(wěn)定的性能，從而確保建筑物在不同氣候下的長(zhǎng)期安全性。新型輕質(zhì)復(fù)合材料在環(huán)境適應(yīng)性方面展現(xiàn)出重量輕、易加工及可塑性強(qiáng)的特點(diǎn)。這使得這類材料在建筑設(shè)計(jì)中可以靈活應(yīng)用，不僅能減少建筑自重，節(jié)約能源，還能減少施工過(guò)程中對(duì)周圍環(huán)境的干擾和破壞。

二、新型防火材料的種類及應(yīng)用

（一）有機(jī)新型防火材料

有機(jī)新型防火材料在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是一項(xiàng)極具潛力和前景的研究領(lǐng)域。這類材料通常是基于高分子化合物，通過(guò)化學(xué)改性和添加阻燃劑來(lái)提高其耐火性能。以酚醛為主要組分的有機(jī)新型防火材料由于阻燃性好，被廣泛用于高層建筑墻體材料，具有發(fā)煙率低、耐高溫等特點(diǎn)。因此，在建筑內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時(shí)，酚醛可以維持其原來(lái)的形狀。在化學(xué)成分上，酚醛分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氧指數(shù)非常高，從而使其在遇火時(shí)不易被點(diǎn)燃。酚醛材料由于良好的煙氣抑制性，當(dāng)建筑著火時(shí)，僅釋放一定數(shù)量的煙霧，可以有效保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員的生命安全，并為疏散人群提供一定時(shí)間。

若采用液態(tài)有機(jī)阻燃材料，需配合特殊的溶劑，降低液態(tài)有機(jī)阻燃材料的黏度，再用漬料提前制備，以確保其正常使用。有機(jī)阻燃劑須在高溫、高壓條件下使用。因此，傳統(tǒng)的有機(jī)防火材料的適用范圍很窄，通常只用于制造電路板以及電子元器件等高精度設(shè)備。新一代有機(jī)阻燃劑可以很好地解決這一問(wèn)題，即在使用過(guò)程中不需要添加任何溶劑來(lái)降低其黏度，也不需要浸漬，可以在室溫和常壓下正常使用。因此，它的用途也得到了極大擴(kuò)展。在當(dāng)前的使用中，由于其遇火無(wú)煙、無(wú)毒氣，可為人員的逃生提供很好的環(huán)境支撐，在當(dāng)前的高層建筑防火系統(tǒng)中，該類材料得到了廣泛重視，可全方位保障建筑內(nèi)部居住人員的生命安全。

（二）噴射防火材料

噴射防火材料在具體應(yīng)用時(shí)不會(huì)自燃，不僅具有很好的阻燃作用，還具有建筑上的優(yōu)良特性，能夠達(dá)到隔熱和吸收噪聲的作用。然而，由于成本高，這種材料在我國(guó)高層建筑中的應(yīng)用相對(duì)較少。隨著科技的進(jìn)步和材料科學(xué)的不斷發(fā)展，相信噴射防火材料將會(huì)在更多的建筑項(xiàng)目中得到應(yīng)用，發(fā)揮其出色的防火和隔熱性能。

噴射防火材料在不同類型的建筑結(jié)構(gòu)中具有廣泛的適用性。例如，在高層建筑的結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)中，噴射防火材料常用于鋼結(jié)構(gòu)表面的防火保護(hù)。通過(guò)噴涂形成防火層，能夠有效延緩鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的熱變形，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，噴射防火材料還可以用于混凝土結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)，通過(guò)表面噴涂形成的防火層，提升建筑整體的火災(zāi)安全等級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用中，噴射防火材料的選擇和施工技術(shù)直接影響防火效果和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。研究指出，合理選擇噴射防火材料的配方、控制噴涂厚度以及規(guī)范施工工藝對(duì)提升防火層的耐久性具有重要意義。針對(duì)不同建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，還需要考慮噴射防火材料的黏結(jié)性能、耐候性能等，以確保其在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的有效性和可靠性。

（三）硅酸鈣新型防火材料

硅酸鈣是一種新型防火材料，具有良好的隔熱、隔火等物理特性，在國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)中得到了廣泛使用。另外，在建筑中采用硅酸鈣新型防火材料，不僅起到很好的阻燃作用，還可以防水防潮。因此，它在各種防火環(huán)境下都具有很好的應(yīng)用效果。另外，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，硅酸鈣用于高層建筑時(shí)，其施工工藝較為簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，使用時(shí)不會(huì)對(duì)人體造成危害。同時(shí)，新型硅酸鈣防火材料的施工無(wú)工期限制，可節(jié)省工期。因此，硅酸鈣的使用是目前高層建筑中的主流發(fā)展趨勢(shì)。

在當(dāng)前的使用中，用硅酸鈣來(lái)構(gòu)造風(fēng)道，將硅酸鈣防火隔板與高層建筑的土建結(jié)構(gòu)相結(jié)合，從而構(gòu)成一種通風(fēng)或防排煙的管道。在建造具體的風(fēng)道時(shí)，硅酸鈣這種新型防火材料可以靈活地按照工程施工的要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。例如，對(duì)于大型購(gòu)物中心，主體建筑拱頂風(fēng)道、送風(fēng)道和排風(fēng)道之間都有一個(gè)縱向的隔板，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，往往要把這個(gè)隔板分成三條比較封閉、相互獨(dú)立的通道，中部為送風(fēng)通道，兩側(cè)為排煙通道。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以采用硅酸鈣防火板來(lái)達(dá)到分隔作用。它的使用不僅可以使高層建筑具有很好的防火性能，還可以解決穹頂輕結(jié)構(gòu)的承載問(wèn)題。

（四）新型輕質(zhì)復(fù)合材料

新型輕質(zhì)復(fù)合材料由金屬?gòu)?fù)合板材、新型阻燃劑、石膏等組成[2]。其中，石膏作為一種新型防火材料，其強(qiáng)度不高，在外部環(huán)境作用下會(huì)產(chǎn)生硬化，導(dǎo)致內(nèi)部孔隙增大，可以起到隔熱和降噪的作用。由于石膏遇水后體積會(huì)變大，盡管它的耐火能力很強(qiáng)，但耐水能力很差，目前建筑中多采用石膏作墻體材料。阻燃劑是一種無(wú)色無(wú)味、無(wú)腐蝕性的阻燃材料。涂上阻燃劑后，如棉麻、紙張等，遇火也不會(huì)燃燒。因此，在建筑內(nèi)的某些易燃物體上涂抹阻燃劑可以達(dá)到很好的防火作用。金屬?gòu)?fù)合板也叫夾層板，上面和下面都是由一層薄薄的金屬板構(gòu)成。從這一特性上來(lái)講，它的保溫效果好，制造工藝相當(dāng)復(fù)雜，需要一條專門的自動(dòng)生產(chǎn)線。從現(xiàn)在的使用狀況來(lái)看，金屬?gòu)?fù)合板一般用于某些施工現(xiàn)場(chǎng)的辦公場(chǎng)所和員工宿舍的外墻。這種材料還具有密度低、耐腐蝕、保溫隔熱和吸噪等優(yōu)點(diǎn)。

三、新型防火材料在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)化建議

（一）完善政策與標(biāo)準(zhǔn)

為了確保新型防火材料在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用能夠達(dá)到預(yù)期效果，并提高建筑物的整體防火性能，需要建立并完善相關(guān)政策與標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，隨著建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型防火材料的種類和應(yīng)用也日益多樣化。然而，現(xiàn)有的政策與標(biāo)準(zhǔn)往往滯后于技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的困惑和挑戰(zhàn)。因此，完善相關(guān)政策與標(biāo)準(zhǔn)是確保新型防火材料有效應(yīng)用的關(guān)鍵。

相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)積極推動(dòng)新型防火材料相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的制定與修訂。這需要從材料的生產(chǎn)、檢測(cè)、使用以及后期維護(hù)等多個(gè)環(huán)節(jié)入手，制定一系列科學(xué)、合理且操作性強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的制定不僅要參考國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，還要結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，確保新型防火材料在實(shí)際應(yīng)用中的有效性和可行性。例如，對(duì)于有機(jī)新型防火材料，應(yīng)明確其在不同使用環(huán)境下的耐火性和熱釋放性的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于硅酸鈣材料和輕質(zhì)復(fù)合材料，應(yīng)制定相應(yīng)的施工規(guī)范和質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，以確保其在建筑結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性和安全性。

在政策層面，需要加大對(duì)新型防火材料研究和應(yīng)用的支持力度。可以通過(guò)設(shè)立專項(xiàng)資金或稅收優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)開展新型防火材料的研發(fā)工作，并推動(dòng)其在實(shí)際工程中的推廣應(yīng)用。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)新型防火材料應(yīng)用情況的監(jiān)督和管理，建立完善的市場(chǎng)準(zhǔn)入機(jī)制和質(zhì)量追溯體系，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的材料和不規(guī)范的應(yīng)用行為進(jìn)行嚴(yán)厲打擊，確保市場(chǎng)健康發(fā)展。

（二）優(yōu)化成本控制

首先，使用先進(jìn)的全自動(dòng)流水線，減輕工作強(qiáng)度，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高。其次，通過(guò)對(duì)制造過(guò)程及工藝進(jìn)行優(yōu)化，減少原料損耗，提高物料利用率。另外，遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)原則，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的廢物進(jìn)行回收和再利用，既可以降低新材料的生產(chǎn)成本，又可以減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，有關(guān)部門、行業(yè)團(tuán)體也要在成本管理中起到積極作用。通過(guò)提供稅收減免、研發(fā)資助等金融激勵(lì)手段，企業(yè)的研發(fā)與生產(chǎn)成本得以降低，從而促使企業(yè)加大對(duì)新阻燃劑的研發(fā)與生產(chǎn)投入。最后，在此基礎(chǔ)上，提出一種合理的定價(jià)機(jī)制，以保證新材料在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，使其能夠充分體現(xiàn)其技術(shù)價(jià)值。

（三）改進(jìn)施工技術(shù)

施工技術(shù)直接影響防火材料的性能和壽命，進(jìn)而影響建筑物的整體防火效果。首先，施工技術(shù)的改進(jìn)需要從施工人員的培訓(xùn)入手。防火材料的應(yīng)用涉及許多專業(yè)知識(shí)，如材料的耐火極限、施工厚度、施工環(huán)境等。施工人員必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，熟悉各種新型防火材料的特性及其施工工藝，確保在施工過(guò)程中嚴(yán)格按照規(guī)范操作。定期開展技術(shù)培訓(xùn)和技能考核，不僅能提升施工人員的專業(yè)水平，還能減少施工錯(cuò)誤，提高施工質(zhì)量。其次，施工設(shè)備和工具的現(xiàn)代化也是提升施工技術(shù)的關(guān)鍵。新型防火材料的施工往往需要專門的設(shè)備和工具，如高壓噴涂設(shè)備、溫控設(shè)備等。先進(jìn)的建筑機(jī)械設(shè)備的引入和應(yīng)用能提高建筑施工的效率和準(zhǔn)確性，確保防火材料均勻、穩(wěn)定地覆蓋在建筑表面。同時(shí)，施工設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)也不容忽視，定期檢查和維護(hù)設(shè)備，保證其處于良好工作狀態(tài)，是確保施工質(zhì)量的重要措施。最后，信息化和數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用將為施工技術(shù)的提升提供新的機(jī)遇。通過(guò)建立信息化管理平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的數(shù)字化管理，如施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)控、施工數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄和分析等。利用BIM（建筑信息模型）技術(shù)，可以進(jìn)行施工過(guò)程的虛擬模擬和優(yōu)化，提高施工方案的科學(xué)性和合理性。在建筑施工中，采用信息數(shù)字技術(shù)等手段，既能有效提高建筑建設(shè)效率、質(zhì)量，又能有效降低建筑工程造價(jià)，減少建筑施工風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新型防火材料在建筑設(shè)計(jì)的使用中既有現(xiàn)實(shí)意義，又有很好的發(fā)展前景。本文提出了完善政策與標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化成本控制、提升施工技術(shù)等優(yōu)化建議。不斷的技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)踐積累必將推動(dòng)建筑防火技術(shù)的進(jìn)步，提高建筑物的安全性，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供更有力的保障。參考文獻(xiàn)

[1]王沁萍.新型防火材料在建筑中的應(yīng)用評(píng)價(jià)研究[J].消防界（電子版），2023，9（23）：93-95.

[2]王曉慧.新型防火材料在高層建筑中的應(yīng)用探討[J].今日消防，2021，6（10）：88-90.