建筑用轻质隔墙系统的耐火极限试验研究

白日昌

摘要：文中依據国家标准GB/T 9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求》对两组不同设计规格的轻质防火隔墙系统进行耐火极限对比试验。其耐火极限分别可达到45min和86min，可代表该类产品的整体耐火性能。其中，轻质隔墙系统板块连接处为耐火功能薄弱环节，试验过程中释放的烟气和火焰对轻质隔墙系统的耐火完整性影响较大。同时，通过增加中空填充材料岩棉板的厚度以及使用密度更大的岩棉板的方法可以有效地提高轻质隔墙系统的耐火性能。

关键词：轻质防火隔墙系统；耐火极限；岩棉板

Experimental Study on Fire Resistance Limit of Lightweight Partition System for Building

BAI Richang

（Liaoning Inspection Examination and Certification Centre， Shenyang 110000， Liaoning， China）

Abstract： According to the national standard GB/T 9978.1-2008 "Fire test methods for building components Part 1： General requirements"， the comparison test of fire limit of two groups of lightweight fireproof partition systems with different design specifications is carried out. The fire resistance limit can reach 45min and 86min respectively， which can represent the overall fire resistance of this kind of products. Among them， the plate connection of the light partition system is the weak link of fire resistance. The smoke and flame released during the test have a great influence on the fire integrity of the light partition system. At the same time， the method of increasing the thickness of hollow filling material rock wool board and using more dense rock wool board can effectively improve the fire resistance of lightweight partition system.

Key Words： Lightweight fireproof partition system; Fire resistance; Rock wool board

0引言

GB 50016-2014《建筑设计防火规范》中对建筑的防火分区和防火分隔系统进行全新的诠释和定义，将建筑中的不同功能分区按照面积、使用功能、防火危险等级等因素进行综合考量后对建筑进行防火分隔划分。防火分隔手段有防火隔墙、防火卷帘、防火门等，其中防火隔墙是一种具有一定耐火性能并可在设计规定的时间内具有抵御火源攻击能力的防火分隔构件，根据建筑的防火设计要求，防火隔墙按照耐火极限可分为1h、2h和3h[1]。

1样品介绍及材料选择

文中进行耐火极限试验比对的防火隔墙是一种轻质的可以快速施工的隔墙系统，该系统利用硅酸钙板作为面层材料，采用轻钢龙骨进行系统固定并起到支撑系统结构稳定性的作用。中空处利用防火岩棉板进行填充处理，起到防火隔热作用。该系统采用的所有材料均可达到燃烧性能分级A级即为不燃性材料。同时又具备施工便捷、不受场地限制等优点。

1.1硅酸钙板的选择

硅酸钙板是燃烧性能A级的不燃性材料，具有轻质、不燃、环保、牢固耐用等优点，在进行耐火极限试验过程中发现，与同为燃烧性能A级的不燃性材料纸面石膏板相比，硅酸钙板在高温条件下稳定性好、不易出现粉化、垮塌等现象，能在高温环境下维持更长时间的耐火完整性。

1.2轻钢龙骨的选择

轻钢龙骨在隔墙系统中起到结构固定的作用，当隔墙系统受火面一侧长时间在高温火源作用下发生形变时，轻钢龙骨可对系统提供加固和支撑作用，减少结构形变对隔墙系统耐火完整性带来的影响。

1.3防火岩棉板的选择

作为中空填充材料，芯材应具备一定的耐火隔热性能，当火源热辐射透过硅酸钙板向背火面渗透时，芯材应起到隔热阻火的作用。防火岩棉板作为A级不燃性材料具有良好的保温及防火性能，防火隔墙系统中防火岩棉板的厚度和密度将在很大程度上影响系统的耐火隔热性，并最终在系统的耐火极限时间上体现出来。在防火隔墙系统的中空处填充防火岩棉板不仅可以有效地起到隔热阻火的作用，也可以在日常使用过程中达到保温、降噪的效果。

2耐火极限试验

本次对比试验选取四种规格的防火隔墙系统，分别按照GB/T 9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求》及GB/T 9978.8-2008《建筑构件耐火试验方法 第8部分：非承重垂直分隔构件的特殊要求》国家标准要求进行耐火极限试验，并对试验过程和实验数据进行比对分析，记录和分析试验过程中出现的现象。

2.1试验设备要求

试验条件应严格按照遵照GB/T 9978.1-2008标准要求，炉内温升曲线应满足公式[2]：

T＝345lg（8t+1）+20^[2]

式中：

T——试验进行时试验设备平均温度，℃；

t——耐火极限试验进行时间，min；

耐火极限时间温度、曲线如图1所示。

2.2判定准则

当试验炉内平均温度达到50℃时试验开始，计时器开始记录试验时间，当试验进行至0.5h时，试验炉内平均温度可达841℃；当试验进行至1h时，试验炉内平均温度约945℃。当出现隔热性丧失（即背火面平均温升超过140℃；背火面最高温升超过180℃时）或完整性丧失（即棉垫被点燃；背火面出现火焰并且火焰持续时间超过10s；背火面产生缝隙并且特定的缝隙探棒可以进入炉内或沿缝隙出现的方向移动特定距离）以上任意情况时，当即停止试验计时，此时的试验进行时间即为该试件的耐火极限时间。

2.3 热电偶布置

依照GB/T 9978.1-2008标准要求并考虑到测温准确性和代表性，本次比对试验拟设置10只测温热电偶，其中5只平均温测温热电偶、5只最高位测温热电偶。耐火极限试件拟布置热电偶如图2所示。

3耐火极限试件设置

为能够获取更加详实、准确且更具备比对意义的试验数据，在耐火极限试验试件的选择上计划设计两组比对试验。两组比对试验的试件采用相同的施工工艺，不同的是试件分别采用两种不同厚度和容重的防火岩棉板。其中1#、2#试件的具体设计参数如表1所示。

4耐火极限试验数据对比、分析

4.1 耐火极限试验现象描述

按照GB/T 9978.1-2008标准要求对1#、2#轻质防火隔墻系统进行耐火极限试验，其试验过程中各个时间段出现不同的试验现象，如表2所示。

4.2 耐火极限试验数据比对

对耐火极限1#、2#试件背火面平均温升和最高温升进行比对，如表4所示。

4.3 数据分析

试验初始阶段0～10min，该阶段试验炉内极速升温最高可达678℃，使得硅酸钙板短时间内在高温热力作用下发生表面爆裂现象，并出现响声。硅酸钙板本身没有隔热功能，更多的是起到阻隔火焰直接攻击芯材保持试件耐火完整性的作用。随着试验的进行，炉内温度平稳上升，爆裂响声逐渐消失。试验初始阶段火焰温度并未完全透过面层材料，背火面温度并无明显升高。随着试验的进行，炉内温度逐步升高，硅酸钙板在热力作用下发生膨胀变形并可能出现破损现象，该阶段炉内火源热辐射可以透过硅酸钙板进入芯材岩棉板层。岩棉层可在一定时间内隔绝热量的传递，所以该阶段背火面测温点未发现较大变化。通过数据可知，当试验进行至30min时，试件背火面的温度数据出现了较大程度的上升，同时有大量的烟气透过硅酸钙板的连接缝隙窜出。该阶段，在炉内火源的持续攻击下，岩棉受热释放了大量的烟气，这也代表着岩棉层在逐步失去隔热阻火的能力。该阶段1#试件和2#试件在耐火隔热性上，数据有较大的差异，这是因为系统的耐火隔热性更多依赖的是芯材岩棉板的厚度和密度，在面对火源攻击时，更加厚实紧密的岩棉层有着更加优良的隔热性能，能够在更长的时间里保证试件的耐火隔热性。

在试验进行至42min时，1#试件硅酸钙板连接缝隙出现碳化现象，这说明炉内热辐射已经穿过芯材到达面层。当试验进行至49min时棉垫被点燃，试件丧失耐火完整性，说明此时试件已经基本失去了隔热阻火的能力，1#试件的背火面温升迅速。当试验进行至62min时，试件背火面最高温升到极值，试件丧失耐火隔热性，试验结束。因此，1#试件的耐火完整性为49min，耐火隔热性为62min。2#试件试验进行至86min时，试件背火面出现火焰并且持续时间超过10s，试件丧失完整性。2#试件试验进行至91min时，试件背火面温升达到极值。因此，2#试件的耐火完整性为86min，耐火隔热性为91min。

5结语

根据两组不同施工工艺的轻质隔墙条板在耐火极限试验过程中的试验现象以及最终温升数据可知，轻质隔墙条板系统填充的防火岩棉板对提升系统的耐火性能有着显著的效果。加大岩棉层厚度或者采用密度更高的岩棉层都可以有效地提高系统隔热、阻火能力。试件总厚度为150mm的轻质隔墙条板耐火极限可达到86min，基本代表了该类系统的耐火性能。如果在建筑设计施工中对隔墙系统有更高的耐火极限要求，需要在芯材的选择和结构的设计上投入更大的研究工作。本试验在国家积极践行“双碳”理念的大背景下，对预制、节能建材领域中应用最为广泛的建筑用轻质隔墙系统开展耐火极限研究具有较大研究意义。

参考文献

[1]中华人民共和国公安部.建筑设计防火规范：GB 50016-2014[S].北京：中国计划出版社，2014.

[2]中华人民共和国公安部.建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求：GB/T 9978.1-2008[S]．北京：中国标准出版社，2008.

[3]李希全，李婧.一种非承重轻质隔墙耐火极限分析[J].消防科学与技术，2018（9）.