新型材料在建筑防火设计方面的利与弊

申献兵

（荆州市城市规划设计研究院　湖北荆州　434000）

新型材料在建筑防火设计方面的利与弊

申献兵

（荆州市城市规划设计研究院湖北荆州434000）

随着我国城市化的不断发展，高楼大厦随处可见，这给消防安全带来了新的挑战，而建筑材料是关系到建筑自身安全的一个重要因素。只有对各种建筑材料的用途和性能进行充分掌握，才能对其进行科学的选用。本文主要对几种新型建筑防火材料在建筑防火设计方面的利与弊进行分析。

建筑防火材料；燃烧性能；特征

随着城市建筑的发展较快，高楼大厦的不断涌现，消防安全面临着新的问题与挑战。据有关报道，2009年2月9日晚央视大楼发生特大火灾，整个建筑持续燃烧近6h，各个方向的外墙装修材料差不多彻底烧尽，被火烧过的面积多达10万m2，而酿成大火的罪魁祸首就是该楼外墙的保温材料。同年的12月5日凌晨，俄罗斯某夜总会也发生大型火灾事故，该事故导致死亡人数超过100多人，造成事故如此严重的一个重要原因就是该建筑内部使用了许多可燃材料进行装修。建筑防火材料作为决定建筑自身安全的极其重要因素，对人民生命财产安全有着重要影响。只有了解各种新型材料的性质和用途并掌握其在建筑防火设计方面的利与弊，才能够合理科学的使用它们，以确保建筑的消防安全，降低发生火灾的概率。目前，各种新型防火建筑材料不断涌现，本文对这类新型材料进行了分析和探讨。

1　石膏

石膏制品具有质轻、保温隔热、耐火性和吸声性能好等一系列优点。各种石膏制品的主体是无机质材料石膏。二水石膏经硬化后含21%的结晶水，一旦遇到火灾的时候，结晶水会脱出然后吸收大量热能，并且蒸发出来的结晶水覆盖在石膏制品表面从而形成水蒸气气幕，这样便能防止火势进一步蔓延。脱水后形成的无水石膏仍是阻燃物和热的不良导体。石膏制品有纤维石膏板、纸面石膏板、石膏装饰板、石膏空心条板、石膏吸声板、石膏珍珠岩空心板、石膏刨板、石膏硅酸盐空心条板等。石膏制品作为建筑材料，在防火设计时其具有凝结硬化快（约5min初凝，20～30min终凝，一星期左右完全硬化）和水化快、硬化后具有吸声和保温隔热功能、防火功能优良等优点。但是在设计和使用过程中也存在一些缺陷，如硬化后强度较低以及孔隙率较大、水化硬化过程中体积稍有膨胀、制品耐水性比较差，这一点也是石膏制品的致命弱点。所以，使用石膏制品时通常还需要采取防潮措施，在制品中掺入硬脂酸、石蜡乳液、机硅等，还可以在板材表面粘贴防水护面纸来防潮。现代的很多建筑物中，特别是高层建筑的吊顶和墙体，石膏制品的使用非常广泛。

2　金属板材和金属复合板材

金属复合板又被称之为金属夹心板，将薄金属板作为上下面层，而芯材为既可保温又有刚度而强度相对比较低的材料，通过专用自动化生产线生产复合而成，是一种承载能力很好的结构板材。有金属复合板材、金属微穿孔吸声板、金属板材。而金属复合板材有铝塑复合板、岩棉夹芯复合板、聚氨酯夹芯复合板、聚苯乙烯复合夹芯板等。在钢结构厂房的屋顶、外墙得到广泛的应用，体育馆设计建设时的轻质屋顶，干净整洁厂房的洁净区顶板、内部隔断，冷库的分隔板材和箱体，建筑工人集体宿舍和建筑工地的办公室，抗震救灾时的安置房等。金属板材有铝及铝合金波纹板和彩色压型钢板等，这些板材都属于不燃板材。如果根据一定要求和工艺将其做成复合板材那么阻燃烧性能会显著提高，同时耐火性能也非常好，完全能够满足难燃材料的要求，甚至有的能够达到符合A级要求，但是问题在于复合A级材料在施工过程中，其现场安装施工和预制方法等对材料的燃烧性能会造成较大影响，一旦发生火灾，受火温度和时间作用的环境非常复杂，材料的产烟情况以及完整性还有不确定，在设计时不能将此类复合A级材料作为防火材料用在建筑中的重要构件和部位中。金属复合板材在使用过程中其火灾险性主要为易熔融滴落、易燃可燃、易变形失去整体性、高发烟；金属面岩棉夹芯板燃烧性能和耐火性能都可以，且保温性能尚好，但问题在于其牢固程度还达不到一定要求，对环境也有不同程度的影响；金属面石膏夹芯板既牢固又耐火，但是保温性能又不是很好，并且价格不菲；不燃型硬质聚氨酯金属面夹芯板使用费用高。

3　硅酸铝纤维

硅酸铝纤维又被称之为耐火纤维，通俗的叫法为陶瓷棉，是新型的特殊轻质耐火材料，生产的主要原料为天然焦宝石，将其加工成棉丝状无机纤维耐火材料，硅酸铝纤维制品可用于各类玻璃幕墙填充隔热材料、防火门的芯材、通风空调管道保温材料、吊顶板材等，起到的作用为防火隔热。硅酸铝纤维绝热制品70年代在我国研制成功，具有一些列优点，如导热系数小、抗压强度高、可反复使用、施工方便等。但硅酸铝纤维制品在使用过程中最大缺陷在于一旦受热后会迅速膨胀，非常容易导致自身开裂、焊缝发生错动等；此外，硅酸铝纤维制品在使用时还得留有一定的空间，这样就会使得冷空气进去，热空气冒出来，虽然外护表面温度不会很高，但是由此造成的热损比较大。

4　无机复合板

无机复合板也是防火材料中极其重要的一员。就防火的性能而言，无机复合板具有非常卓越的性能，目前在建筑工程中应用也比较广泛。此外，无机复合板的生产使用成本较低，其生产原材料是一种普通材料，非常容易获得，所以说该防火材料具有一定的成本优势，推广和应用价值较高。另外，无机复合板也较为容易加工成型。无机复合板在上世纪末一经推出，就得到了广泛的推崇和应用，随着时代的发展，无机复合板的综合性能和技术水平也在逐渐提升，从而促进了建筑防火事业的发展。虽然无机复合板得到了广泛的应用和推广，但是无机复合板同样存在弊端，主要表现在其生产还主要依靠手工来进行，具有较低的机械化的水平和程度，对无机复合板的进一步发展非常不利，所以不满足现代化大生产的需求，另外无机复合板的生产工艺也不符合时代发展的需求，材料的质量和水平都比较低。

5　防火玻璃

在发生火灾时，防火玻璃的主要作用就是防止并且控制火势的蔓延以及起到隔烟作用，防火玻璃的防火效果用耐火性能来进行评价。目前防火玻璃主要可以分为以下五种：①高强度单层铯钾防火玻璃；②中空防火玻璃；③特种防火玻璃；④夹丝防火玻璃；⑤夹层复合防火玻璃。防火玻璃的作用就是作为耐火构件的配件使用，其应用范围主要为防火窗和防火门，此外，作为防火分隔时也可以应用到高层建筑的疏散走道两侧的隔墙以及非承重外墙等位置。但是防火玻璃在应用实践以及工程设计中还存在着一些尚未解决的问题：①不同的设计和施工人员在理解或者认识防火玻璃有关标准时存在偏差，这就造成工程设计或者施工时不能正确区分防火玻璃隔墙以及防火玻璃的特点、种类的区别，导致出现耐火极限不足、选用标准不准确、概念混淆等诸多问题；②防火玻璃应用中封堵材料和支撑框架耐火极限不足，实际工程中的耐火试验和尺寸不符，这些都会造成实际防火效果不能符合标准检测时的要求。

6　结束语

现有新型防火材料虽然种类很多，但是由于每类材料都不是万能的，仍然存在这样或者那样的缺陷，使得其在设计和使用过程中还无法满足实际需求。随着我国经济社会的快速发展，未来对防火材料的要求会越来越高、需求量也会越来越大。因此，研制新型防火材料，强化防火材料质量，降低防火材料的生产成本，对提升我国建筑业的整体水平具有非常重要的实际意义。

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TU227

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2015-7-2