新型建筑防火材料的使用與思考

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，建筑行業(yè)也得到了快速發(fā)展。防火作為建筑安全性和實(shí)用性的重要表現(xiàn)，越來越受到人們的重視。建筑防火主要依靠防火材料，隨著各種新型防火材料的出現(xiàn)，建筑物的耐火性也在提高，安全性能也在不斷增強(qiáng)。文章探討了新型防火材料在建筑中應(yīng)用的必要性，分析了建筑防火材料的性能和原理，研究了新型防火材料在建筑中的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：建筑防火材料;性能;原理;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU545? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2022）03-0108-03

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市中的建筑拔地而起，為了滿足當(dāng)代社會(huì)對(duì)建筑安全性的要求，配合現(xiàn)代建筑多樣化、個(gè)性化等特點(diǎn)，各種新型防火材料被開發(fā)和應(yīng)用，逐漸取代了傳統(tǒng)防火材料，極大地提高了建筑的安全性，是建筑行業(yè)發(fā)展的安全保障。

1 新型防火材料在建筑中應(yīng)用的必要性

1994年11月27日，遼寧阜新藝苑歌舞廳發(fā)生特大火災(zāi)，造成233人死亡。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該歌舞廳采用可燃膠合板吊頂，四周墻壁懸掛化纖裝飾布。該化纖裝飾布屬“棉丙膠織布”，燃燒速度極快，燃燒時(shí)產(chǎn)生大量有毒煙霧，同時(shí)形成帶火的熔滴，導(dǎo)致起火后火勢(shì)蔓延迅速。1980年11月21日，美國米高梅旅館內(nèi)的“戴麗”餐廳發(fā)生火災(zāi)，造成84人死亡，679人受傷，餐廳及許多公共房間里的家具、財(cái)物等大部分被燒毀。該餐廳火勢(shì)迅速蔓延的主要原因是餐廳內(nèi)有大量可燃塑料、紙制品和裝飾品，且未設(shè)置防火分隔，加大了火災(zāi)荷載，餐廳變成火海。

通過以上建筑火災(zāi)案例發(fā)現(xiàn)，防火材料的合理應(yīng)用在預(yù)防建筑火災(zāi)方面有著至關(guān)重要的作用。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，人們不僅對(duì)建筑的實(shí)用性、美觀性等方面的要求標(biāo)準(zhǔn)變高，更重視建筑的安全性。相對(duì)于傳統(tǒng)防火材料，新型防火材料在安全性能、持久耐用等方面具有更大的優(yōu)勢(shì)，科學(xué)合理地利用新型防火材料，建筑才能有更強(qiáng)的抵御火災(zāi)能力，滿足人們對(duì)消防安全的需求。

2 建筑防火材料的性能和原理

2.1 材料性能

測試防火材料的性能，主要通過幾個(gè)方面：材料的燃燒性能、耐火極限、燃燒時(shí)的毒性以及發(fā)煙性。

①燃燒性能，顧名思義就是材料點(diǎn)燃及燃燒時(shí)所產(chǎn)生的變化，其中包含物理變化和化學(xué)變化?；馂?zāi)發(fā)生的必要條件是燃燒，而點(diǎn)燃的難易程度、燃燒時(shí)的火焰的傳播速度和熱量的大小，又直接影響了火災(zāi)的發(fā)展。②耐火極限：這是一種和時(shí)間有關(guān)的性能，即在建筑從發(fā)生火災(zāi)開始到遭到嚴(yán)重破壞進(jìn)而倒塌、缺失時(shí)的這段時(shí)間。通過測試耐火極限能了解建筑對(duì)火災(zāi)發(fā)展的抵抗堅(jiān)持能力。③燃燒時(shí)的毒性：材料燃燒時(shí)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了大量對(duì)人體有毒害作用的燃燒產(chǎn)物。通過許多火災(zāi)案例發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)人員的死亡并不是直接被火燒死，而是因?yàn)檫@種燃燒產(chǎn)物中毒窒息而亡，所以燃燒時(shí)的毒性是火災(zāi)對(duì)人員造成傷害的一個(gè)重要因素。④發(fā)煙性：指材料熱分解或燃燒時(shí)產(chǎn)生煙霧的特性。煙霧是懸浮在空氣中的可見固體和液體微粒，會(huì)對(duì)人的視線造成妨礙且令人呼吸困難，是火災(zāi)逃亡時(shí)的不利因素，影響消防救援。

2.2 建筑材料的燃燒性能分類

建筑材料按照燃燒性一般可分為四個(gè)等級(jí)：即不燃材料、難燃材料、可燃材料和易燃材料。

①不燃材料。指在空氣中受到火燒、高溫時(shí)不起火，不微燃、不碳化的材料，例如大理石、粘土制品、銅合金等。②難燃材料。難起火、難微燃、難碳化，例如石膏板、珍珠巖板等。③可燃材料。指在空氣中受到火燒、高溫時(shí)起火或微燃，且火源消失后仍能繼續(xù)燃燒或微燃的材料，像各種天然木材、竹材均屬于此類。④易燃材料。易點(diǎn)燃，火焰擴(kuò)散快，例如瀝青、油漆、ABS樹脂等。

2.3 建筑材料的防火原理

可燃物、助燃劑和引燃能源是燃燒發(fā)生和發(fā)展的必備條件，且以上三個(gè)條件必須同時(shí)滿足，如果有一個(gè)條件不具備，那么燃燒就不會(huì)發(fā)生。利用這一原理，新型防火材料的制作可以從以下幾個(gè)方面入手[1，2]：

①直接用不燃或是難燃材料作為防火材料，或?qū)⒉蝗?、難燃的材料添加的到普通材料中，比如在普通材料的表面包裹涂抹不燃材料，也能達(dá)到防火的效果;②從切斷助燃劑這一條件入手，通過制造特殊的材料，使其在高溫燃燒時(shí)表面形成一種密度極高的釉膜層或是產(chǎn)生劇烈發(fā)泡碳化反應(yīng)，表面出現(xiàn)極厚的類似海綿狀的炭質(zhì)層，從而隔絕氧氣，切斷助燃劑，以達(dá)到防火的目的;③同時(shí)阻隔可燃物和助燃劑，有些防火材料可以在燃燒時(shí)發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，通過熔融產(chǎn)生新的表面高密物質(zhì)，隔絕氧氣，同時(shí)靠脫水、物理蒸發(fā)等釋放阻燃?xì)怏w來稀釋空氣中氧氣和可燃?xì)怏w的密度，更能提升防火效果。

3 新型防火材料在建筑中的應(yīng)用

3.1 天然纖維阻燃液

天然纖維阻燃液是一種在建筑行業(yè)應(yīng)用的新型防火材料，具有良好的性能和足夠的阻燃作用。該材料無毒無味，且沒有腐蝕性，主要通過燃燒時(shí)表面發(fā)生碳化發(fā)應(yīng)，出現(xiàn)致密表層，隔絕氧氣，阻止火勢(shì)發(fā)展。在實(shí)際應(yīng)用中，通常需要先對(duì)建筑材料性能進(jìn)行測試，符合標(biāo)準(zhǔn)后將該材料與施工材料組合后使用，從而提高材料的阻燃性能，預(yù)防火災(zāi)發(fā)生[3]。

3.2 夾芯板

夾芯板是一種主要應(yīng)用于建筑辦公、住宿等場所輔助性施工中的新型防火材料，它是由兩層成型金屬面板和中間的隔熱芯組成，具有耐火耐水、保溫性能好等特點(diǎn)，雖然芯材普遍容重輕、強(qiáng)度低，但合理搭配面板或通過特殊生產(chǎn)工藝也能具備較高的承載性，在建筑施工材料中通常結(jié)合實(shí)際選擇性的應(yīng)用。

3.3 防火板

防火板是目前建筑防火中廣泛應(yīng)用的一種新型防火材料。它是由高分子材料通過高溫高壓等加工步驟制作而成，化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，具有不燃性，且抗腐蝕能力強(qiáng)，使用率較高。與其他防火材料相比較，防火板的最大優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和預(yù)制化，房屋建筑施工時(shí)僅需要安裝防火板即可，整個(gè)施工流程較為簡單，且成本低廉，施工效率高[4]。

3.4 巖棉

巖棉是一種天然巖石通過高溫的作用，將這些材料轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)材料而制成的一種剛度較強(qiáng)的新型防火材料，具有熔點(diǎn)高、抗溫縮性強(qiáng)，可工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，由于其自身的不燃性，通?？梢援?dāng)作防火屏障應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能起到有效隔絕火勢(shì)的作用，提高建筑的整體防火性能。近年來，隨著聚苯乙烯和擠塑板等有機(jī)泡沫材料在建筑外墻中得到廣泛應(yīng)用，建筑物的外墻防火問題逐步得到了業(yè)內(nèi)的高度關(guān)注。此類有機(jī)泡沫素材具有易燃性的特征，一旦被點(diǎn)燃后，火勢(shì)會(huì)快速蔓延，且同時(shí)會(huì)釋放大量的有毒煙氣，進(jìn)而對(duì)人民群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全造成極大的威脅。早在2009年時(shí)，國家相關(guān)部門就對(duì)外墻裝飾層的防火要求進(jìn)行了明確。巖棉自身具有較高的熔點(diǎn)，其能夠抗高溫收縮，較為適合應(yīng)用于建筑物外墻和屋頂防火層。巖棉的使用可以在建筑結(jié)構(gòu)外形成一整個(gè)防火屏障，可以確保在火災(zāi)發(fā)生之后阻止火勢(shì)的發(fā)展和蔓延。巖棉自身的高燃點(diǎn)可以避免出現(xiàn)燃燒的情況，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)有毒的煙氣，是一種相對(duì)較為可靠的防火建筑材料[5]。除了防火功能之外，巖棉自身的保溫性能、隔音和吸音性能也相對(duì)較為出色，且具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保價(jià)值。近年來，隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升，巖棉的生產(chǎn)加工工藝得到了持續(xù)的優(yōu)化，這種傳統(tǒng)的保溫材料將進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

3.5 玻璃棉

玻璃棉是一種以天然礦石為主要原料制作而成的防火材料，相較于巖棉，玻璃棉的絕熱性能更強(qiáng)，重度也更輕，除此之外，玻璃棉還具有保溫、降噪的功能，可廣泛應(yīng)用于大型建筑中的防火、保溫系統(tǒng)，是一種綜合性能較高的新型防火材料[5]。玻璃棉與巖棉相比，其最大的缺陷在于制作單價(jià)較高，大量使用玻璃棉不利于控制建設(shè)成本，這也決定了玻璃棉并不會(huì)成為一種廣泛性的防火材料。正是因?yàn)樽陨淼脑靸r(jià)成本較高，才影響到了玻璃棉的推廣和應(yīng)用[6]。

3.6 陶瓷棉

陶瓷棉采用天然焦寶石為主要原材料，其學(xué)名為硅酸鋁纖維，又被稱為耐火纖維，經(jīng)過高溫熔融，壓縮空氣噴吹或甩絲機(jī)制成纖維狀而形成。陶瓷棉具有防火、導(dǎo)熱率低、耐用性強(qiáng)、抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)，其本身屬于無機(jī)質(zhì)硅酸鹽纖維，不可燃，在建筑中經(jīng)常作為隔熱充填材料用于玻璃幕墻、防火門芯中，耐火絕熱性能優(yōu)越，且可以反復(fù)利用，屬于節(jié)能性較好的防火材料。硅酸鈣絕熱制品在上個(gè)世紀(jì)70年代得以研制成功，但受到自身性質(zhì)、成本等多方面因素的影響，國內(nèi)具有生產(chǎn)資質(zhì)的廠家僅為30家左右，年產(chǎn)量為15萬m2。從某種角度來看，陶瓷棉在功能作用方面與礦物棉有著一定的相似之處，且礦物棉無論是生產(chǎn)難度還是生產(chǎn)成本均要低于陶瓷棉，且在缺乏有效宣傳的基礎(chǔ)上，陶瓷棉的普及行為相對(duì)較為有限，且進(jìn)一步對(duì)其本身的發(fā)展造成了影響。從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，陶瓷棉自身具有耐高溫，價(jià)格相對(duì)較低的特征，但其在受熱膨脹之后容易出現(xiàn)開裂的情況，這也限制了陶瓷棉在國內(nèi)市場的進(jìn)一步發(fā)展[7]。

3.7 硅酸鈣

硅酸鈣以硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料為主要原料，天然纖維為增強(qiáng)原料，按比例調(diào)和，經(jīng)過一定工藝而制成。它具有防火防水，穩(wěn)定性強(qiáng)，隔熱效果好等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過市場檢驗(yàn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于公共建筑設(shè)施中，主要用于隔墻、室內(nèi)吊頂、防火隔斷等。硅酸鈣這種材料的使用壽命很長，進(jìn)行防水處理后，還可用于建筑尤其是高層建筑的外墻中[8]。

3.8 加氣混凝土塊

加氣混凝土是一種質(zhì)輕、保溫隔熱、防火性能良好的新型建筑防火材料。它是在普通混凝土中加入鈣含量高的物質(zhì)，通過發(fā)氣劑催化反應(yīng)而成，單位體積重量要比普通混凝土輕很多，應(yīng)用于建筑中可減輕建筑自重，因此不僅具備較強(qiáng)的防火性能，還可以大大提高建筑的穩(wěn)定性。

3.9 膨脹珍珠巖

膨脹珍珠巖是以珍珠巖為主要材料所制作而成的新型防火材料，其在實(shí)際應(yīng)用過程中不僅具有防火這一種功效，具有多功能的特征。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，使用膨脹珍珠巖構(gòu)建外墻外保溫系統(tǒng)是最為常見的使用方式，其與建筑物基礎(chǔ)墻體之間使用黏接保溫漿料進(jìn)行連接，這種漿料使用了無機(jī)材料和有機(jī)添加劑，一般是使用噴槍直接在基礎(chǔ)墻體上進(jìn)行噴涂，使其與墻體融為一體之后再鋪設(shè)膨脹珍珠巖，這種保溫界面本身具有出色的彈性，可以確保外墻保溫系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。膨脹珍珠巖鋪設(shè)完成之后，可在外層噴涂抗裂層。這種保溫體系具有良好的抗裂、保溫、防火等多種功能[9]。

4 結(jié)語

綜上所述，新型防火材料的應(yīng)用可以提高建筑防火能力，滿足人們更高的安全需求，對(duì)于建筑行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。因此研究新型防火材料十分有必要，可促進(jìn)生產(chǎn)出更多更好的新型防火材料，建筑企業(yè)應(yīng)在實(shí)際施工中根據(jù)自身情況合理應(yīng)用它，增強(qiáng)安全性能。

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Application and Thinking of New Building Fireproof Materials

LI Jia

（Shijiazhuang Fire Rescue Detachment， Shijiazhuang Hebei? 050000）

Abstract： With the rapid development of science and technology， the construction industry has also developed rapidly. As an important performance of building safety and practicability， fire prevention has attracted more and more attention. Building fire prevention mainly depends on fire-proof materials. With the emergence of various new fire-proof materials， the fire resistance of buildings is also improving and the safety performance is also increasing. This paper discusses the necessity of the application of new fireproof materials in buildings， the performance and principle of building fireproof materials are analyzed， the application of new fireproof materials in buildings is studied， for reference.

Keywords： building fireproof materials; performance; principle; application

收稿日期：2021-12-02

作者簡介：李佳（1988—），女，河北正定人，本科，初級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)，研究方向：防火監(jiān)督。