第2章 防火材料(2014.3.17)

建筑防火材料主講：戎志丹2014.03.17教學(xué)目的與要求：了解：常見材料類型、未來發(fā)展趨勢熟悉：火災(zāi)特性掌握：燃燒原理、防火機(jī)理、常規(guī)檢測項目難點與重點：燃燒原理、防火機(jī)理講授課時安排：2課時章節(jié)要求學(xué)習(xí)要求：

筆記（重點和難點）閱讀最新文獻(xiàn)

節(jié)能減排是中國政府近年來的工作重心之一。外墻保溫層改造就是在此背景下為實現(xiàn)建筑減排而上馬的措施。

有機(jī)保溫材料雖然極易燃燒引起火災(zāi)，但由于良好的節(jié)能效果，仍被推到了前臺。

EPS和XPS仍易著火易滴溶。PU材料可自熄，但溫度達(dá)到一定程度后就難以熄滅。更為要命的是，PU泡沫材料著火，還有煙霧大、毒性大的弊端，人吸入幾口就會死亡。即便是加入了阻燃劑，當(dāng)遇到大火高溫的時候，阻燃劑自己也會被燒掉，聚氨酯（PU）毒性也就被釋放了出來。

上海大火的多數(shù)死者，都是因為吸入大樓外立面上大量聚氨酯泡沫保溫材料燃燒所產(chǎn)生的氰化氫氣體。有機(jī)保溫致命缺點：易燃！

國內(nèi)的多宗大型建筑物火災(zāi)，都與有機(jī)保溫材料不無關(guān)系。其中包括哈爾濱雙子星大廈大火、濟(jì)南奧體中心體育館大火等。而最著名的2009年央視大火——當(dāng)時“大褲衩”使用的外墻保溫材料正是擠塑板（XPS）

目前中國的建筑設(shè)計施工中，90％以上都采用了擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）、模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料（PU）等有機(jī)質(zhì)絕熱材料，作為外墻的外保溫材料。有機(jī)材料優(yōu)勢明顯在于造價較低，一般每平方米50元到80元，且保溫性能好。保溫產(chǎn)品如果不是無機(jī)材料，其防火性能就不會好。在保溫材料上，有個兩難困境：防火性能好的東西，保溫性能就不好；保溫性能好，很軟、很松的東西，阻燃性就不好。

建筑外保溫系統(tǒng)采用：無機(jī)保溫砂漿、無機(jī)干粉涂料等防火保溫材料構(gòu)成A級不燃無機(jī)活性墻體隔熱保溫系統(tǒng)，從根本上解決了外墻保溫和防火的兩難問題。解決方案物質(zhì)的燃燒原理燃燒Combustion：通常伴有火焰或生煙現(xiàn)象的物質(zhì)的放熱氧化反應(yīng)。

（i.e.有焰/無焰，生熱/發(fā)光，化學(xué)過程）火Fire：以放熱為特點并伴隨煙和火焰的燃燒過程?；鸬娜?zé)岫妊鯕馊剂匣鸬乃囊厝剂蠠岫妊鯕怄湻磻?yīng)RH+0.5O2R?+OH?建筑材料的火災(zāi)特性燃燒性能耐火極限燃燒時的毒性燃燒時的發(fā)煙性材料燃燒或遇火時所發(fā)生的一切物理、化學(xué)變化著火的難易程度火焰?zhèn)鞑ニ俣热紵龝r的發(fā)熱量在標(biāo)準(zhǔn)耐火條件下，從受到火的作用時起，到失去穩(wěn)定性、完整性或隔熱性時止的這段時間，通常用小時（h）來表示決定建筑物在火災(zāi)中的穩(wěn)定性和火災(zāi)發(fā)展速度材料熱分解產(chǎn)物對人體的毒害作用材料的燃燒產(chǎn)物對人體的毒害作用材料在燃燒或熱解作用中所產(chǎn)生的懸浮在大氣中可見的固體和液體微粒（固體微粒：碳粒子；液體微粒：焦油狀液滴）

燃燒性能按《建筑材料燃燒性能分級方法》GB86-1997級別名稱分級標(biāo)志A不燃材料GB8624(A)B1難燃材料GB8624(B1)B2可燃材料GB8624(B2)B3易燃材料GB8624(B3)

建筑物構(gòu)件的耐火等級：4級高層民用建筑的耐火等級：2級裝修材料燃燒性能等級：4級娛樂場所、圖書資料庫和檔案庫內(nèi)部各部位裝修材料的燃燒性能等級有何異同？為什么？鋪地材料熱塑性塑料不燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時不起火、不微燃、不碳化。如花崗石、大理石、水磨石、水泥制品、混凝土制品、石膏板、石灰制品、粘土磚、玻璃、陶瓷、馬賽克、鋼材、鋁合金制品等。難燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時難起火、難微燃、難碳化，當(dāng)火源移走后，燃燒或微燃立即停止。如紙面石膏板、水泥刨花板、難燃膠合板、難燃中密度纖維板、難燃木材、硬質(zhì)PVC塑料地板、酚醛塑料等?？扇夹越ㄖ牧希涸诳諝庵惺艿交馃蚋邷刈饔脮r，立即起火或微燃，而且火源移走以后仍繼續(xù)燃燒或微燃。如天然木材、木制人造板、竹材、木地板、聚乙烯塑料制品等。

易燃性建筑材料：在空氣中受火燒或高溫作用時，立即起火，且火焰?zhèn)鞑ニ俣群芸?。如有機(jī)玻璃、賽璐珞、泡沫塑料等。

耐火極限的判定條件（三）失去絕熱性1.標(biāo)志：下列兩個條件之一

（1）試件背火面測溫點平均溫升達(dá)140℃；

（2）試件背火面測溫點任一點溫升達(dá)180℃.

2.建筑構(gòu)件耐火極限三個判定條件：

（1）分隔構(gòu)件（隔墻、吊頂、門窗）：失去完整性或絕熱性；

（2）承重構(gòu)件（梁、柱、屋架）：失去穩(wěn)定性；

（3）承重分隔構(gòu)件（承重墻、樓板）:失去穩(wěn)定性或完整性或絕熱性（一）失去穩(wěn)定性

構(gòu)件在試驗過程中失去支持能力或抗變形能力（1）外觀判斷：如墻發(fā)生垮塌；梁板變形大于L/20；柱發(fā)生垮塌或軸向變形大于h/100（mm）或軸向壓縮變形速度超過3h/1000（mm/min）；

（2）受力主筋溫度變化：16Mn鋼，510℃。

（二）失去完整性

標(biāo)志：出現(xiàn)穿透性裂縫或穿火的孔隙不燃？難燃？可燃？易燃？氧指數(shù)oxygenindex續(xù)燃時間continued-burningtime陰燃時間hidden-burningtime損毀長度charlength平均燃燒時間平均燃燒高度B1平均燃燒范圍B2……定性定量是在規(guī)定條件下，試樣在氧、氮混合氣流中，剛好維持發(fā)焰燃燒所需的最低氧氣濃度，以氧所占混合氣體的體積百分?jǐn)?shù)表示。

氧指數(shù)＜22，易燃材料氧指數(shù)22-27，可燃材料氧指數(shù)＞27，難燃材料織物阻燃性能測試儀（垂直法）在規(guī)定的實驗條件下，移開火源后材料持續(xù)有焰燃燒的時間在規(guī)定的實驗條件下，當(dāng)有焰燃燒終止后，或者移開火源后，材料持續(xù)無焰燃燒的時間在規(guī)定的實驗條件下，材料損毀面積在規(guī)定方向上的最大長度

不燃材料的火載為0

材料的分級從不燃到可燃（A級和B級） (asperDIN4102part1.) 建筑材料的分級

在許多國家通常是將材料安裝在構(gòu)件上進(jìn)行試驗，然后根據(jù)試驗結(jié)果進(jìn)行分級B3B2B1A建筑材料燃燒性能分級另外有的情況下還附加毒性試驗

日本沒有單獨制定材料燃燒性能分級標(biāo)準(zhǔn)將材料燃燒性能劃分為材料燃燒性能要求分布在《建筑基準(zhǔn)法》中不燃、準(zhǔn)不燃和阻燃（難燃）三個等級三個等級均可用錐形量熱計測得的材料總熱釋放量和最大熱釋放量予以確定（不燃級也可用ISO1182試驗方法替代，準(zhǔn)不燃級和阻燃[難燃]級也可用ISOCD17431試驗方法替代）考察材料的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)和發(fā)煙指數(shù)，根據(jù)指數(shù)值分為

Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級

美國主要采用ASTME84試驗方法國外材料燃燒性能分級情況材料燃燒性能分為A1、A2、B、C、D、E、和F七個等級歐盟頒布統(tǒng)一的分級標(biāo)準(zhǔn)前歐洲分為M0、M1、M2、M3、M4和M5六個等級

法國分為不燃和可燃的0、1、2、3、4級

英國分為A1、A2、B1、B2和B3五個等級

德國雖然都是分為0、1、2、3、4五個等級，但所用的試驗方法和判據(jù)完全不同荷蘭和意大利歐盟頒布統(tǒng)一的分級標(biāo)準(zhǔn)后EN13501-1：2002《建筑制品和構(gòu)件的火災(zāi)分級第一部分：用對火反應(yīng)試驗數(shù)據(jù)的分級》防火阻燃措施

（防火機(jī)理）降低聚合物的分解程度減少從材料中高溫分解出來的能夠助燃的氣體凝聚相阻燃?xì)庀嘧枞贾袛酂峤粨Q阻燃防火阻燃措施

（防火機(jī)理）凝聚相阻燃?xì)庀嘧枞贾袛酂峤粨Q阻燃防火阻燃措施

（防火機(jī)理）加速聚合物的軟化，流動，隔離膜，降低可燃性涂層涂覆或在聚合物表面能形成碳化層，熱屏障作用凝聚相阻燃?xì)庀嘧枞贾袛酂峤粨Q阻燃常用的防火材料

防火板

木質(zhì)防火門

防火木制窗框防火卷簾

防火貯物箱防火玻璃防火涂料防火封堵材料（一）纖維增強(qiáng)硅酸鈣板

以粉煤灰、電石泥等工業(yè)廢料為主，采用天然礦物纖維和其他少量纖維材料增強(qiáng)，以圓網(wǎng)抄取法生產(chǎn)工藝制坯，經(jīng)高壓釜蒸養(yǎng)而制成的輕質(zhì)、防火建筑板材特點1.纖維分布均勻、密實性好2.較好的防火、隔熱、防潮性能、不腐爛變質(zhì)，不變形，耐老化3.表面平整光潔，加工方便適用范圍：廣泛用于工業(yè)和民用建筑的吊頂、隔墻級墻裙裝飾，也可用于列車箱、船舶隔艙、隧道、地鐵和其他地下工程的吊頂、隔墻、護(hù)壁等硅鈣板（二）泰柏板強(qiáng)化鋼絲焊接而成的三維籠為構(gòu)架，阻燃EPS泡沫塑料芯材組成特點1.重量輕、強(qiáng)度高2.防火、抗震、隔熱、隔音、抗風(fēng)化，耐腐蝕的優(yōu)良性能3.組合性強(qiáng)、易于搬運，適用面廣，施工簡便適用范圍：廣泛適用于高層多層工民建筑物泰柏板（三）礦棉防火裝飾吸音板以不燃材料礦棉（巖棉）為主要原料，加入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑。防潮劑、防腐劑、增加劑等，采用濕法生產(chǎn)，經(jīng)烘干加工而成特點1.化學(xué)穩(wěn)定性好，無毒2.防蟲蛀，不易腐蝕，不吸潮3.保濕隔熱，阻止火災(zāi)蔓延適用范圍：廣泛適用于工業(yè)與民用建筑需要安裝吊頂?shù)膱鏊V棉防火裝飾吸音板（四）膨脹珍珠巖裝飾吸聲板以珍珠巖為原材料，進(jìn)行單獨膨化，加入氟硅酸、水玻璃等添加劑，然后加壓、干燥制成特點1.質(zhì)輕、吸音2.耐水耐火，經(jīng)久耐用3.憎水、防潮、施工方便適用范圍：廣泛適用于影劇院、禮堂、多功能廳、舞廳、客廳、寫字樓、教室、車站、碼頭、候機(jī)樓、商場、賓館、電子機(jī)房等建筑吸聲吊頂膨脹珍珠巖裝飾吸聲板建筑防火涂料定義：施用于可燃性基材表面，用以降低材料表面燃燒特性、阻止火災(zāi)迅速蔓延，或是施用于建筑構(gòu)件上，用以提高構(gòu)件耐火極限的特殊涂料。分類按基材組成：按分散介質(zhì)：按保護(hù)對象：按涂層厚度：按應(yīng)用環(huán)境：按防火機(jī)理：無機(jī)（無機(jī)鹽）、有機(jī)（合成樹脂）水性、溶劑型鋼結(jié)構(gòu)、混凝土、飾面型防火涂料厚涂、薄涂、超薄涂室內(nèi)、室外非膨脹型、膨脹型防火涂料本身具有難燃性或不燃性，使被保護(hù)基材不直接與空氣接觸而延遲物體著火和減小燃燒的速度。防火涂料除本身具有難燃或不燃性外，它還具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，可以延遲火焰溫度向被保護(hù)基材的傳遞。防火涂料受熱分解出不燃的惰性氣體，沖淡被保護(hù)物體受熱分解出的可燃性氣體，使之不易燃燒或燃燒速度減慢。防火涂料的防火機(jī)理含氮的防火涂料受熱分解出N0、NH3等基團(tuán)，與有機(jī)游離基化合，中斷連鎖反應(yīng)，降低溫度。膨脹型防火涂料受熱膨脹發(fā)泡，形成碳質(zhì)泡沫隔熱層，封閉被保護(hù)的物體，延遲熱量向基材的傳遞，阻止物體著火燃燒或因溫度升高而造成的強(qiáng)度下降。阻燃劑的阻燃機(jī)理捕捉自由基吸收熱量覆蓋作用稀釋作用轉(zhuǎn)移效應(yīng)增強(qiáng)效應(yīng)防火封堵材料

無機(jī)防火堵料有機(jī)防火堵料防火包阻火圈材料本身對于火的反應(yīng)(易燃材料或不燃材料)材料是否可用作防火封堵材料是不同的兩個概念水泥?是不燃材料，但用普通水泥遇火會收縮并產(chǎn)生裂縫，不能避免火和煙霧的穿過礦棉?是不燃材料，但是無法防止煙的穿過

金屬?是不燃材料，但遇火會迅速變形/失穩(wěn)，用金屬板封閉一個洞口顯然不能起防火填塞的作用只有經(jīng)過嚴(yán)格測試的材料才可以用作防火封堵材料！不燃材料不等于防火封堵材料！常見理解誤區(qū)主動和被動防火系統(tǒng)的概念被動防火就是用建筑材料阻止火災(zāi)的蔓延

防火分隔構(gòu)件防火門防火封堵系統(tǒng)…主動防火定義為主動發(fā)現(xiàn)并撲滅火災(zāi)消防員水噴淋等滅火系統(tǒng)火災(zāi)探測系統(tǒng)…主動防火系統(tǒng)包含哪些

主動防火系統(tǒng)火災(zāi)探測系統(tǒng)火災(zāi)自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)自動噴水滅火系統(tǒng)防排煙系統(tǒng)消防廣播電話系統(tǒng)消防事故照明系統(tǒng)疏散及逃離系統(tǒng)被動防火系統(tǒng)建筑防火分隔構(gòu)件防火封堵材料防火涂料防火門窗，防火卷簾墻體，樓板阻燃裝修裝飾材料防火包覆材料被動防火系統(tǒng)包含哪些被動防火系統(tǒng)越來越受到重視許多人認(rèn)為被動防火系統(tǒng)在建筑上的應(yīng)用被重視始于上世紀(jì)80年代中期北美洛杉磯米高梅大酒店（MGMGRANDHOTEL）的大火之后。火災(zāi)中85人死亡。大火從1層燒起，卻導(dǎo)致68人窒息死于23層。原因是有毒的煙氣通過幕墻接縫、電纜貫穿口和各種管道向上蔓延。人們越來越認(rèn)識到被動防火系統(tǒng)與主動防火系統(tǒng)互為補(bǔ)充，是完整的防火設(shè)計不可或缺的部分。被動防火系統(tǒng)比主動防火系統(tǒng)更可靠。被動防火系統(tǒng)比主動防火系統(tǒng)成本低。完整的建筑防火設(shè)計防火金三角火災(zāi)探測系統(tǒng)被動防火系統(tǒng)防火封堵系統(tǒng)滅火系統(tǒng)什么是防火封堵系統(tǒng)？一個全球通用的火災(zāi)安全原則——防火分區(qū)墻體處防火樓板處防火FW=防火要求的墻FF=防火要求的樓板FWFWFWFWFFFFFFFF

使用具有一定耐火極限的樓板和墻體將建筑物分隔成若干的獨立區(qū)間來限制火災(zāi)的蔓延，為火災(zāi)中的人員贏得更多的逃生時間和機(jī)會。建筑物要實現(xiàn)其功能，就不可避免的要從防火分隔構(gòu)件上穿越管道、線纜或設(shè)計出結(jié)構(gòu)接縫，這樣就破壞了防火分隔構(gòu)件的耐火極限。所以需要使用防火封堵系統(tǒng)，用以恢復(fù)或保持防火分隔構(gòu)件原有的耐火極限。可見，所謂防火封堵系統(tǒng)，就是用來恢復(fù)或保持防火分隔構(gòu)件的耐火極限，以阻止火災(zāi)和火災(zāi)中產(chǎn)生的煙霧、有毒氣體和熱量通過防火分隔構(gòu)件上的貫穿孔口蔓延和傳遞的一種防火系統(tǒng)。什么是防火封堵系統(tǒng)？為何需要防火封堵系統(tǒng)？有毒氣體

火焰煙霧結(jié)構(gòu)破壞火災(zāi)的危害模式火焰：對人—灼傷、燒死對設(shè)備—燒毀、燒損煙霧：對人—影響視線、窒息對設(shè)備—短路、污染有毒氣體：對人—中毒、窒息、休克對設(shè)備—腐蝕結(jié)構(gòu)破壞：對人—砸傷、掩埋對設(shè)備—砸壞火災(zāi)中的致死因素分布煙氣致死75%火焰致死20%結(jié)構(gòu)破壞5%起火源之外的死亡57%煙氣成為主要致死因素的原因就是因為其無孔不入并且傳播速度非?？?。PencilHole鉛筆大小的孔12x6x3立方米的房間只要3分40秒火災(zāi)中煙氣的傳播速度約120米/分鐘阻止熱量傳導(dǎo)避免高溫引起背火面的自燃防止火焰蔓延保障人員和財產(chǎn)的安全熱量

HEAT火

FLAMES煙氣GASES防火封堵系統(tǒng)應(yīng)起到什么作用？防止煙氣傳播保障人員、設(shè)備不受煙氣的威脅防火封堵系統(tǒng)對阻止火災(zāi)中火焰的蔓延、煙氣的傳播、熱量的傳導(dǎo)、保持建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為火災(zāi)中的人員贏得更多的逃生時間和機(jī)會起到至關(guān)重要的作用！有效的防火封堵