建筑幕墻防火材料選擇及研究要點(diǎn)

鄧永明

（廈門能匠建設(shè)有限公司，福建 廈門 361000）

1 引言

幕墻是高層建筑的常見結(jié)構(gòu)，具有透光性好、美觀等優(yōu)勢。但是，近年來有關(guān)建筑幕墻的火災(zāi)報(bào)道有所增加，由于使用幕墻的建筑更加開放，外部裝飾結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，因此，建筑幕墻的防火性能受到了社會(huì)的廣泛關(guān)注。在很多建筑中，幕墻決定了建筑的風(fēng)格、整體外觀，是建筑最主要的組成部分。目前，我國幕墻防火體系設(shè)計(jì)中一般采用相對被動(dòng)的設(shè)計(jì)方式，雖然可以提升建筑的耐火和防火性能，保證建筑的外觀和舒適度，但相對而言，也存在一定的消防安全隱患。因此，在建筑幕墻設(shè)計(jì)中需要結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)地選擇防火材料，提升材料的防火性能，滿足建筑安全的要求。

2 建筑幕墻防火分析

2.1 建筑幕墻火災(zāi)危險(xiǎn)性

2.1.1 火勢蔓延迅速建筑幕墻主要使用金屬和玻璃，以封閉式設(shè)計(jì)為主。由于使用的玻璃主要為鋼化玻璃和反射玻璃，導(dǎo)致耐火性較差，火災(zāi)發(fā)生后有較大的危險(xiǎn)性。如果出現(xiàn)火災(zāi)，火勢會(huì)迅速擴(kuò)大，而且由于一般采用全封閉結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致濃煙不能排出，容易影響建筑內(nèi)部人員疏散，進(jìn)一步增加火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

2.1.2 人員疏散難度大

高層建筑人員相對比較密集，且建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以，人員疏散十分困難，火災(zāi)救援難度比較高。室內(nèi)人員較多時(shí)，疏散時(shí)會(huì)存在人流混亂的情況，很難準(zhǔn)確找到安全通道。

2.2 建筑幕墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

建筑幕墻包括有框架和無框架兩種形式，主要使用鋁合金、玻璃、鋼等材料，其結(jié)構(gòu)都具有相對獨(dú)立性，安裝過程中只需要與建筑主體結(jié)構(gòu)相連即可。幕墻可根據(jù)需求靈活制作，而且隨著建筑向模塊化發(fā)展，可以大量使用半成品安裝，可提高建筑的經(jīng)濟(jì)效益，也更有利于建筑的質(zhì)量和效率控制。

3 建筑幕墻防火材料選擇對策

3.1 玻璃材料

目前，建筑幕墻以玻璃為主，玻璃的類型很多，不同類型的玻璃材料在防火性能和耐火性能上都有一定的區(qū)別。選擇玻璃材料時(shí)要考慮幕墻的結(jié)構(gòu)，結(jié)合建筑設(shè)計(jì)理念和防火理念進(jìn)行選擇。防火性較高的玻璃材料可在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，確保自身完整，并滿足隔熱要求。在建筑設(shè)計(jì)和施工中，可根據(jù)建筑的要求對所選擇的玻璃材料進(jìn)行耐火性試驗(yàn)，確定玻璃的耐火水平以及分析材料能否滿足建筑工程的實(shí)際需求。表1 是某建筑工程進(jìn)行的玻璃材料耐火性測試結(jié)果。

表1 玻璃材料耐火性測試

在耐火等級較低的情況下，玻璃只具備普通的防火性能，而且很難滿足個(gè)人方面的需求；對于中等級的玻璃，一般都采用負(fù)荷材料制作，在防火性能和隔音效果上都相對較好，但價(jià)格也相對較高；使用高等級的玻璃材料，可以擁有較高的防火、隔音和耐火性能，可滿足安全和建筑整體隔音效果的要求，具有非常高的舒適度。工程施工建設(shè)中，可結(jié)合工程的特點(diǎn)和投資水平選擇合適的玻璃幕墻材料，獲取最佳效果。

3.2 鋁塑板材料

建筑幕墻使用的鋁塑板以阻燃性芯材為基礎(chǔ)，加上鋁板保護(hù)層構(gòu)成，具有很強(qiáng)的防火特性，燃點(diǎn)較高，而且具有良好的隔音效果。使用鋁塑板材料相對玻璃材料的光污染更少，可降低建筑的光污染治理成本，所以，很多建筑會(huì)選擇鋁塑板建設(shè)建筑的幕墻結(jié)構(gòu)，可有效控制光污染，還能提升建筑的美感，滿足建筑設(shè)計(jì)要求。相對玻璃材料，鋁塑板材料的密度更低，也能滿足建筑對硬度系數(shù)的要求，所以，在很多建筑工程施工中都使用了鋁塑板。但是，鋁塑板材料構(gòu)成的幕墻經(jīng)過長時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)開膠和起鼓問題，必須對其進(jìn)行階段性維修處理，否則將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受到破壞，而且防火性能嚴(yán)重降低。因此，選擇鋁塑板材料后，也要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)制定材料管理計(jì)劃和幕墻維護(hù)計(jì)劃，定期進(jìn)行幕墻維護(hù)，延長幕墻壽命，同時(shí)也能滿足防火性能的要求。

3.3 密封膠材料的選擇

針對防火需求的防火密封膠包括彈性密封膠和膨脹密封膠。彈性密封膠使用在建筑幕墻接縫位置可確保縫隙位置的防火功能；膨脹密封膠主要用于接縫位置的填塞處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對幕墻結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電纜和線路的防火保護(hù)，在出現(xiàn)火災(zāi)后可以起到隔離作用。使用高品質(zhì)密封膠材料能滿足在位移方面的需求，同時(shí)防水能力也較強(qiáng)，可避免雨天出現(xiàn)滲水導(dǎo)致線路短路，發(fā)生火災(zāi)。針對雷雨較多的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先選擇具有較強(qiáng)防水能力的密封膠，實(shí)現(xiàn)對雨水的阻隔，保證幕墻的穩(wěn)定性和壽命。發(fā)生火災(zāi)后，具有較強(qiáng)阻燃性的密封膠可以利用自身屬性限制火災(zāi)的蔓延，還能控制煙塵發(fā)散，有利于保證建筑內(nèi)人員的安全。為了確定密封膠材料的性能，需要在選擇和使用密封膠材料時(shí)采取必要的檢查和試驗(yàn)，并檢查廠家的品控能力，全面掌握密封膠的信息，保證建筑幕墻的整體防火性能。

3.4 防火涂料的選擇

防火涂料也是建筑幕墻中的關(guān)鍵材料，可根據(jù)防火要求靈活使用防火涂料。防火涂料的種類很多，可根據(jù)幕墻材料的屬性和結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，具有非常高的靈活性。建筑幕墻施工中的防火涂料主要為溶劑類涂料，一般在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹，提升鋼結(jié)構(gòu)的防火性能，其根據(jù)薄厚可以分為薄涂型和厚涂型。防火涂料的原理在于利用涂料建立起結(jié)構(gòu)材料與外部空氣隔絕的屏障，使結(jié)構(gòu)不會(huì)因氧氣的作用在高溫下燃燒。火災(zāi)發(fā)生后，防火涂料也會(huì)在火災(zāi)的作用下釋放惰性氣體，方便進(jìn)行火勢的控制，并利用惰性氣體保護(hù)幕墻結(jié)構(gòu)。部分防火涂料會(huì)受高溫的作用自動(dòng)膨脹，形成隔熱膜，可降低火勢對建筑幕墻的破壞。特別是鋼材為基礎(chǔ)的幕墻，高溫下鋼結(jié)構(gòu)會(huì)融化，通過使用防火涂料可以保證鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中保持穩(wěn)定。

在工程中，不同厚度的防火涂料在性能和效果上存在明顯區(qū)別，施工人員要結(jié)合幕墻的結(jié)構(gòu)位置、防火性能要求等選擇防火材料，并嚴(yán)格遵守施工規(guī)范流程進(jìn)行施工，確保防火材料的有效覆蓋，發(fā)揮防火材料的作用，保證建筑幕墻結(jié)構(gòu)的防火性能。不同厚度的防火涂料性能見表2。

表2 不同厚度的防火涂料性能

4 防火材料質(zhì)量管理措施

4.1 建立物料管理平臺

為加強(qiáng)對施工現(xiàn)場材料的管理，應(yīng)建立工程施工物料管理平臺，將所有的物料信息都錄入管理平臺，方便相關(guān)人員通過手機(jī)等方式查閱。管理平臺中的信息要包括材料的尺寸、名稱、種類、防火強(qiáng)度、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、檢測內(nèi)容等，通過材料信息可指導(dǎo)管理人員對材料的核查以及施工人員選擇施工方法。所有幕墻面板都要粘貼二維碼，二維碼中包括幕墻供應(yīng)商信息、幕墻面板材質(zhì)、尺寸、生產(chǎn)日期、安裝位置、數(shù)量、檢測結(jié)果等，方便現(xiàn)場施工人員查詢幕墻的具體狀況并選擇施工方法，保證施工質(zhì)量和滿足防火施工的要求。

4.2 結(jié)構(gòu)粘結(jié)材料管理

結(jié)構(gòu)粘結(jié)材料應(yīng)能保持長時(shí)間穩(wěn)定的粘結(jié)效果，在高溫情況下保持狀態(tài)穩(wěn)定，避免粘結(jié)失效以及具備足夠的強(qiáng)度。幕墻施工中，不能為了控制成本選擇低價(jià)的白油膠，并且要強(qiáng)化對各類粘結(jié)劑的性能檢測，保證施工后的密封性，針對中空玻璃密封膠和結(jié)構(gòu)膠中的白油膠也要加強(qiáng)狀態(tài)檢測，避免出現(xiàn)事故。施工單位采購時(shí)要查看結(jié)構(gòu)膠的使用期限、出廠日期，同時(shí)施工中也要開展必要的自檢和專項(xiàng)檢查，重視對材料運(yùn)輸、存貯中的品質(zhì)管理，而且現(xiàn)場需要堅(jiān)持先入場材料先使用的原則。使用結(jié)構(gòu)膠材料之前應(yīng)現(xiàn)場取樣并檢測，在確保相容性、粘結(jié)性能滿足規(guī)定后才能投入使用。

5 建筑幕墻防火要點(diǎn)

5.1 強(qiáng)化施工前的準(zhǔn)備

針對幕墻施工，需要在施工之前進(jìn)行嚴(yán)格的施工準(zhǔn)備工作，特別要進(jìn)行防火材料的檢查，如果發(fā)現(xiàn)材料存在質(zhì)量和性能方面的問題，要及時(shí)向上通報(bào)并進(jìn)行更換，避免不合格材料被應(yīng)用到工程中，導(dǎo)致建筑幕墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和防火性能下降。針對防火材料儲(chǔ)存區(qū)域應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，做好不同材料之間的分類和隔離，保證現(xiàn)場的整潔度，防止材料出現(xiàn)破損或者由于現(xiàn)場污染導(dǎo)致材料變質(zhì)，最終影響材料的防火性能。材料在運(yùn)輸、裝卸和搬運(yùn)時(shí)，也要根據(jù)先后順序開展工作，必須在施工現(xiàn)場選擇專業(yè)設(shè)備負(fù)責(zé)上述工作，防止材料由于磕碰導(dǎo)致?lián)p壞或出現(xiàn)變形問題，避免對建筑幕墻的正常施工產(chǎn)生影響。

5.2 檢查窗洞口封堵

幕墻施工中需要注意進(jìn)行各個(gè)位置密封性的檢測工作，其中窗洞口的封堵性能需要進(jìn)行重點(diǎn)檢查。施工中應(yīng)選擇合適的窗洞口位置，嚴(yán)格計(jì)算各窗洞口之間的距離，方便幕墻防火層施工和設(shè)計(jì)。對于無面墻類型的建筑，應(yīng)保證對襯板處防火層的全面設(shè)計(jì)，也要確定窗洞口封堵狀況，合理進(jìn)行幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證封堵等位置的質(zhì)量可以全面滿足防火要求，這樣不僅能夠提升防火層的穩(wěn)定性，也能滿足對防火層功能方面的要求。

5.3 防火系統(tǒng)科學(xué)設(shè)計(jì)

利用合理的設(shè)計(jì)能夠確保建筑幕墻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，利用結(jié)構(gòu)提升幕墻的防火能力，可以更有效地發(fā)揮材料的性能并減少材料消耗。為此，需要明確幕墻防火設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和目的，根據(jù)建筑需求確定是否使用兩道防火層，給建筑整體設(shè)置雙重防護(hù)。在轉(zhuǎn)接件的設(shè)計(jì)中，應(yīng)分析計(jì)算建筑幕墻、主體結(jié)構(gòu)的具體方位，并保證轉(zhuǎn)接位置在防火材料的內(nèi)側(cè)，在火災(zāi)發(fā)生后，通過防火材料可實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)接件的保護(hù)，避免火災(zāi)導(dǎo)致轉(zhuǎn)接件性能嚴(yán)重受損，確保幕墻結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中保持穩(wěn)定狀態(tài)。設(shè)計(jì)防火節(jié)點(diǎn)時(shí)要進(jìn)行建筑工程的數(shù)字模擬，分析結(jié)構(gòu)的隔水性、耐煙性等，并保證結(jié)構(gòu)在1h內(nèi)保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，滿足防火性能要求。

5.4 使用水循環(huán)冷卻系統(tǒng)

水循環(huán)系統(tǒng)起到帶走熱量的作用，利用水循環(huán)系統(tǒng)的水也能阻止飛火竄入建筑，控制由于熱輻射導(dǎo)致的火災(zāi)蔓延。幕墻結(jié)構(gòu)中加入水循環(huán)系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生后可降低幕墻的溫度，控制火勢發(fā)展，使建筑幕墻結(jié)構(gòu)具有更高的耐熱性?？梢栽阡摻Y(jié)構(gòu)中加設(shè)水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生后，冷卻水可以帶走傳遞給鋼結(jié)構(gòu)的熱量，減少高溫對鋼結(jié)構(gòu)的影響，避免鋼結(jié)構(gòu)融化導(dǎo)致建筑坍塌。

5.5 施工后做好防火驗(yàn)收工作

幕墻施工結(jié)束后，需要對建筑工程整體施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，并嚴(yán)格開展幕墻防火性能的驗(yàn)收工作，如果存在防火施工質(zhì)量不合格的情況，需要針對問題進(jìn)行處理。對于施工與設(shè)計(jì)圖紙之間存在較大偏差的情況，應(yīng)針對偏差的原因進(jìn)行追溯分析，結(jié)合當(dāng)前結(jié)構(gòu)制定整改措施，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

6 結(jié)語

幕墻已成為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用幕墻結(jié)構(gòu)時(shí)需要重視對防火技術(shù)和防火材料的使用，保證幕墻結(jié)構(gòu)的防火性能，確保建筑安全。應(yīng)根據(jù)建筑的防火需求做好對幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，結(jié)合結(jié)構(gòu)的防火要求選擇和使用防火材料和防火技術(shù)，做好防火施工驗(yàn)收工作，確保結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量滿足工程施工建設(shè)需求。