建筑防火材料

1、4 建筑防火材料（ 4 学时，授课 4 学时）该章的基本要求与基本知识点掌握建筑火灾危害与分析及阻燃技术的发展， 建筑材料燃烧性能及检测分级， 掌握建筑防火材料、 建筑防火板材、 建筑防火涂料、 建筑阻燃材料等概念， 掌握建筑火灾危害与分析、建筑材料燃烧性能、建筑防火涂料的防火原理等理论与原理。教学重点与难点建筑材料燃烧性能、建筑防火涂料的防火原理等理论与原理。4.1 概述建筑火灾危害与分析及阻燃技术的发展随着经济的发展和城市化进程的加速，发生火灾的概率大大增加，损失也极为惨重。防火材料的作用：阻止火势的迅速蔓延扩大；缩小灾害范围；减少灾害损失；使人们有足够的撤离时间及等待消防人员来现场救援。

2、由于高层建筑空间高大，人员、物资集中，火灾在烟囱效应作用下发展蔓延快，消防救助困难，因而具有极大的危险性。一、建筑火灾知识建筑火灾，是指烧损建筑物及其容纳物品的燃烧现象。在某一防火分区或建筑空间，可燃物在刚刚着火、火源范围很小时，由于建筑空间相对于火源来说，一般都比较大，空气供应充足，所以，燃烧状况与开敞的空间基本相同。建筑防火分区火灾一般可分为三个时间区间。火灾发展过程初期火灾 (轰燃前 )防火分区内的可燃物，因某种原因被引起燃烧，一边消耗分区内的氧气，一边扩大燃烧范围。若燃烧范围进一步扩大；火灾温度就会急剧上升，并发生轰燃。初期火灾时，着火分区的平均温度低，而且燃烧速度较低，对建筑结构的破

3、坏也比较低。火灾初期由于受可燃物的燃烧性能、 分布状况、通风状况、起火点位置、 散热条件等的影响，燃烧发展一般比较缓慢，并会出现下述情况之一。当最初着火物与其它可燃物隔离放置时，着火源燃尽，而并未延及其它可燃物致燃烧熄灭。若门窗密闭，通风不足时，燃烧可能自行熄灭；或者受微弱通风量的限制，火灾以缓慢的速度燃烧。当可燃物与通风条件良好时，火灾能够发展到整个分区，出现轰燃现象，使分区内的所有可燃物表面都出现有焰燃烧。在火灾的初起阶段，虽然火灾分区的平均温度低，但在燃烧区域及其周围的温度较高。在局部火焰高温的作用下，使得附近可燃物受热分解、燃烧，火灾规模扩大，并导致火灾分区全面燃烧，一般把火灾由初期转

4、变为全面燃烧的瞬间，称为轰燃 (Flash over) 。室内火灾系统在初期增长阶段和全盛阶段之间的快速转变现象。初期火灾的持续时间，即火灾轰燃之前的时间，对建筑物内人员的疏散，重要物资的抢救，以及火灾扑救，都具有重要意义。一旦达到轰燃，则该分区内未逃离火场的人员，生命将受到威胁。旺盛期火灾 (轰燃后 )轰燃后，空气从破损的门窗进入起火分区，使分区内产生的可燃气体与未完全燃烧的可燃气体一起燃烧。此后，火灾温度随时间的延长而持续上升，在可燃物即将烧尽时达到最高。在此期间，火灾分区内所有的可燃物全都进入燃烧，并且火焰充满整个空间。门窗玻璃破碎，为燃烧提供了较充足的空气，使火灾温度升高，一般可达 1

5、10左右，破坏力很强，建筑物的可燃构件，如木质门、木质隔墙及可燃装修等，均被烧着，并对建筑结构产生威胁。轰然出现的条件：地板平面上发生轰燃须有约20kw m2 的热通量或天花板下接近600C 的高温。此外，实验表明，只有可燃物的燃烧速度超过40g s 时，才能达到轰燃。燃烧速度必须超过一个极限值，而且可能要维持一段时间后，才能发生轰燃。轰燃的出现，除了建筑物及其容纳物品的燃烧性能、起火点位置之外，还与内装修材料的厚度、开口条件、材料的含水率等因素有关。在一定的范围内， 随着开口面积的增大， 上层烟气的轰燃温度缓慢降低。 因为开口面积增大就意味着空气供给量更加充足，通过开口处的散热随之增加，从而

6、导致烟气温度有所下降，而同时要求火源的释热速率提高以提供发生轰燃的必要条件。轰然时建筑材料的损伤情况轰燃时，门、窗玻璃破坏，为火灾提供了稳定、充分的通风条件，所以，此阶段的燃烧将发展到最大值，并且可产生高达1100左右的高温。在此高温下，房间的顶棚及墙壁的表面抹灰层发生剥落，混凝土顶制楼板、梁、柱等构件也会发生爆裂剥落的破坏现象，在高温热应力作用下，甚至发生断裂破坏。在此阶段，铝制品的窗框被熔化、钢窗整体向内弯曲。衰减期 (熄灭 )经过火灾旺盛期之后，火灾分区内可燃物大都被烧尽，火灾温度渐渐降低，直至熄灭。一般把火灾温度降低到最高值的 80作为火灾旺盛期与衰减期的分界。 这一阶段虽然有焰燃烧停

7、止，但火场的余热还能维持一段时间的高温。衰减期温度下降速度比较慢。二、我国阻燃技术的发展情况阻燃机理的研究阻燃剂的制备工艺阻燃体系的选择建筑防火、阻燃材料及其制品的开发阻燃处理技术阻燃效果的评价与阻燃材料和防火相关的技术标准、规范、检测方法和管理法规制定建筑材料燃烧性能及检测分级火三角燃烧必须具备三个条件，即可燃物质、助燃剂 (如空气、氧气、氧化剂等 )和火源 (如火焰或高温作用 )。此三个条件同时存在并且互相接触才能发生燃烧，要使燃烧不能进行，必须将燃烧的三个要素中的其中任何一个因素隔绝开来。火四面体可燃物质、氧、热量、链反应链反应及阻断链反应RH1O 2ROH2CF3 B rC F 3B

8、rB rRHHBrRHBrOHH 2 OBr链反应抑制链反应建筑材料的防火性能包括建筑材料的燃烧性能、耐火极限、 燃烧时的毒性和发烟性。建筑材料的燃烧性能，是指材料燃烧或遇火时所发生的一切物理、化学变化。其中着火的难易程度、火焰传播程度、火焰传播快慢以及燃烧时的发热量，对火灾的发生和发展具有重要的意义。耐火极限是指在标准耐火试验条件下，建筑构件、 配件或结构从受到火的作用时起，到失去稳定性、完整性或隔热性时止的这段时间。耐火极限决定了建筑物在火灾中的稳定程度及火灾发展快慢。燃烧时的毒性，包括建筑材料在火灾中受热发生热分解释放出的热分解产物和燃烧产物对人体的毒害作用。燃烧时的发烟性，是指建筑材料

9、在燃烧或热解作用下，所产生的悬浮在大气中的可见的固体和液体微粒。固体微粒就是碳粒子，液体微粒主要指一些焦油状的液滴。材料燃烧时的发烟性大小，直接影响能见度，从而使人从火场中逃生发生困难，也影响消防人员的扑救工作。建筑材料及制品燃烧性能分级GB 8624 2006GB/T 5464-2010建筑材料不燃性试验方法GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定GB/T 20284-2006建筑材料或制品的单体燃烧试验GB/T 8626-2007建筑材料可燃性试验方法(1) ：匀质制品和非匀质制品的主要组份；(2) ：非匀质制品的外部次要组份；(2a)：另一个可选择的判据是：对

10、PCS 2.0MJ/m2 的外部次要组份，则要求满足FIGRA 20W/s、 LFS试样边缘、THR600s 4.0MJ 、 s1 和 d0；(3) ：非匀质制品的任一内部次要组份；(4) ：整体制品；(5) ：在试验程序的最后阶段，需对烟气测量系统进行调整，烟气测量系统的影响需进一步研究。由此导致评价产烟量的参数或极限值的调整。s1=SMOGRA 30m2/s2 且 TSP600s50m2；s2 =SMOGRA 180m2/s2 且 TSP600s 200m2；s3=未达到 s1 或 s2；(6) ： d0=按 GB/T XXXX 规定，600s 内无燃烧滴落物 /微粒；d1=按 GB/T

11、XXXX 规定， 600s内燃烧滴落物 /微粒持续时间不超过10s；d2=未达到 d0 或 d1；按照 GB/T 8626 规定，过滤纸被引燃，则该制品为d2 级；(7) ：通过 =过滤纸未被引燃；未通过 =过滤纸被引燃（ d2 级）；(8) ：火焰轰击制品的表面和（如果适合该制品的最终应用）边缘。(9) ： t0= 按 GB/T XXXX规定的试验方法，达到ZA1 级；t1= 按 GB/T XXXX规定的试验方法，达到ZA3 级；t2= 未达到 t0 或 t1。不燃性建筑材料，是在发生火灾时不起火、不微燃、不碳化。即使烧红或熔融也不会发生燃烧现象的材料，如砖、瓦、玻璃、灰浆、石材、钢材、铝材

12、等。但是玻璃、普通混凝土、钢材等受火焰作用会发生明显的变形而失去使用功能，所以它们虽然是不燃材料，却是不耐火的。难燃性建筑材料，是在火灾发生时，难起火、难微燃、难碳化。可推迟发火时间或缩小火灾蔓延，当火源移走后燃烧会立即停止的材料。难燃材料或为以无机质材料为主体在其中加入一定量的有机质的复合材料，如石膏板、石棉板等；或以可燃性材料为基体用防火剂处理的复合材料，如难燃胶合板、纤维板，塑料板等。可燃烧性建筑材料，是在火灾发生时，立即起火或微燃，且当火源移走后仍能继续燃烧或微燃的材料，如木材及大部分有机材料。易燃烧性建筑材料是在火灾发生时，立即起火，且火焰传播速度很快。如有机玻璃、赛璐珞、泡沫塑料等

13、。建筑防火与建筑防火材料建筑防火材料， 是使建筑物不燃或难燃， 以防止火灾的发生和蔓延， 即使发生火灾、在初期也能起到延缓燃烧，以争取防止延烧和避难所需的时间，为此目的使用的材料。用难燃或不燃的涂料将可燃物表面封闭起来，避免与空气接触，就可使可燃表面变成难燃或不燃的表面；将难燃或不燃的物质填加到防火材料中去，实现材料自身的难燃性或不燃性。材料在高温或火焰作用下， 形成不燃性的结构致密的无机 “釉膜层”；或材料层剧烈发泡炭化，形成比原材料层厚几十倍甚至几百倍的难燃的海绵状炭质层隔绝氧气，阻止热量向底材的传导。利用某些材料在高温下可能脱水、分解等吸热反应或熔融、蒸发等物理吸热过程，所分解放出的气体

14、能冲淡可燃性气体和氧的浓度，不燃的脱水物或熔融体形成的覆盖层可使底材与空气隔绝，以延缓或阻止火势蔓延。高分子聚合物的阻燃化机理加入阻燃剂（添加型或反应型）凝聚相阻燃机理、气相阻燃机理、中断热交换机理防火无机填料的粘合剂主要有水玻璃、石膏、磷酸盐、水泥等；耐火的矿物质填料有氧化铝、石棉粉、碳酸钙、珍珠岩、钛白粉等；难燃性有机树脂主要有聚氯乙烯、过氯乙烯、氯化橡胶、氯丁橡胶乳液、环氧树脂、醇酸树脂、酚醛树脂等；难燃防火添加剂主要有含磷、卤素、氮的有机化合物 ( 如氯化石蜡、磷酸三丁酯、十溴联苯醚等 )和硼系 (硼砂、硼酸、硼酸锌、硼酸铝 )、锑系、铝系、锆系等无机化合物。4.2 建筑防火板材建筑防

15、火板材通常是以无机质材料为主体的复合材料，如各种石膏板材。硬化后的二水石膏含有 21的结晶水，当遇到火灾时，会脱出结晶水并吸收大量热能，其蒸发出来的水在石膏制品表面形成水蒸气汽幕，能阻止火势的蔓延。脱水后的无水石膏仍是热的不良导体和阻燃物。石膏制品的厚度越大，其防火性能愈好。由于建筑石膏具有良好的防火特性，现代各种建筑物，尤其是高层建筑的墙体和天花吊顶，都广泛使用石膏制品。另外，采用高温的膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、微孔珍珠钙、泡沫玻璃，矿物棉、玻璃棉以及具有退水能自行灭火性能的聚氯乙烯泡沫塑料等材料与耐热性较好的水玻璃、水泥及其它化学助剂结合制成的防火板材，也广泛应用于各类工业与民用建筑中。纸面石

16、膏板是以石膏及其它掺加剂如适量的纤维、胶粘剂、促凝剂、缓凝剂为夹芯，以板纸作为护面、经过浆料配制、成型、切割、烘干而制成的薄板，具有质轻、强度高、抗震、防火、防虫蛀、隔热、隔音、可加工性好、装修美观以及和其它胶粘剂容易胶粘等特点，并具有施工快、劳动强度小、增加使用面积等优点，是一种理想的新型建筑墙体材料，可用于工业与民用建筑中的内隔墙、墙体复面板、顶棚和复合隔墙板等。石膏板是不燃体，是一种防火介质。将12mm 厚的石膏板用酒精喷灯向一面剧烈加热时，其反面温度在20min 内仍低于本材着火点(230 )，试体的任何部位不出现明火，也不蔓延。石膏板有良好的隔热保温性能，导热系数为0.167kcal

17、 m h。石膏空心条板以天然石膏或化学石膏为主要原料，也可掺加适量粉煤灰和水泥，加入少量增强纤维 (也可加进适量膨胀珍珠岩 )，经拌合、浇铸成型、抽芯、干燥等工艺制成的轻质板材。具有重量轻，强度高、隔热、隔声、防火等性能，可锯、刨、钻加工、施工简便。可用于工业与民用建筑内隔墙。按原料分， 有石膏珍珠岩空心条板， 石膏粉煤灰硅酸盐空心条板、 磷石膏空心条板；按防潮性能分，有普通石膏空心条板和防潮空心条板。纤维石膏板以石膏为基材，加入适量有机或无机纤维为增强材料，经打浆、铺浆、脱水、成型、烘干而制成的一种无面纸纤维石膏薄板，具有质轻、高强、耐火、隔声、韧性高的性能，并可进行锯、刨、粘，施工方便。可

18、用于工业与民用建筑物的内隔墙、天花板和预制石膏板复合隔墙板。纤维增强硅酸钙板简称硅钙板，以粉煤灰、电石泥等工业废料为主，采用天然矿物纤维和其它少量纤维材料增强，以圆网抄取法生产工艺制坯，经高压釜蒸养而制成的轻质防火建筑板材。该板纤维分布均匀，排列有序，密实性好。具有较好的防火、隔热、防潮、不霉烂变质、不被虫蛀、不变形、耐老化等优点。板的正表面较平整光洁，可任意涂刷各种油漆、涂料、印刷花纹，粘贴各种墙布、壁纸，并且具有和木板一样能锯、刨、钉、钻等可加工性，可根据实际需要裁成各种规格尺寸。其主要用途为一般工业与民用房屋建筑的吊顶、隔墙及墙裙装饰，也可用于列车厢、船舶隔舱、隧道、地铁和其它地下工程的

19、吊项、围墙、护壁等。石膏板复合墙板用两层纸面石膏板或纤维石膏板和一定断面的石膏龙骨或木龙骨、轻钢龙骨，经粘结、干燥而成的轻质复合板材。具有重量轻、强度高、防火、隔声、隔热等性能，并可进行锯、钻、粘、钉加工、施工简便，可用于工业与民用建筑的内隔墙。（1）单层石膏板隔墙一般墙厚74mm先在设计位置安装轻钢龙骨，其竖向龙骨的间距为600mm；在轻钢龙骨的两侧安装厚度为 12mm 纸面石膏板各一张；在纸面石膏板之间铺填厚度为30mm 的岩棉；对各部位的接缝 (尤其是石膏板接缝)进行密封处理，最后进行表面粉刷和其他装饰。(2) 双层石膏板隔墙一般墙的厚度为 98mm，主要用于防火、隔声、保温要求较高的装

20、饰工程，或作为高档装饰卫生间墙砖粘贴的承重墙。首先安装 C50 轻钢龙骨，单支竖向龙骨的间距为 600mm ；轻钢龙骨的两侧安装 12mm 石膏板各两张； 在石膏板之间铺填厚度为 30mm 的岩棉； 对各部位的接缝 (尤其是石膏板的接缝 )进行处理；最后对表面进行粉刷和其他装饰。轻钢龙骨隔声墙隔断轻钢龙骨装配示意图泰柏板泰柏板由板块焊接钢丝网笼和泡沫聚苯乙烯芯料组成，外部涂刷水泥基材料。是用一定规格的钢丝 (如 14 2.057 0.025mm) 桁架垂直排列组成网片， 交点焊接，钢丝中心间隔多为 50.8mm 。以板的规格要求，网片之间填加不同厚度的泡沫塑料。网片间有横穿网丝连接形成网架。根

21、据芯材厚度和网架构造的不同，又有隔墙板、外墙板、楼板、屋面板之分。适用于高层框架结构建筑的围护墙和内隔墙，大跨度轻型屋面、建筑加层、低层建筑和旧房改造的内外墙以及楼面、屋面和保温墙、 吊顶等。每块板的标准尺寸为1.22 2.44 3m2，该板主要用于隔墙， 特别适用于高层建筑， 是一种多功能轻质复合墙板。具有防火、质轻、强度高、抗层、隔音、隔热节省能源等优点。防火：泰柏板之两面均涂以20mm 厚的水泥砂浆层时，其耐火极限为1.3h；涂以3.15mm 厚的水泥砂浆层时，其耐火极限为2 小时，泰柏板之间均涂以3.15mm 厚的水泥砂浆层再粘贴30mm 厚之石膏板时，其耐火极限可达到5h。纤维增强水

22、泥平板TK 板全称是中碱玻璃纤维短石棉低碱度水泥平板，是以低碱度水泥为基材，并用石棉、短切中碱玻璃纤维增强的一种薄型、轻质、高强、多功能的新型板材，具有良好的抗弯强度，抗冲击强度和不翘曲、不燃烧、耐潮湿等特性，表面平整光滑，有较好的可加工性，能截锯、钻孔、刨削、敲钉和粘贴墙纸、墙布、涂刷油漆、涂料。TK 板与各种材料龙骨，填充料复合后可用作多层框架结构体系、高层建筑、 旧建筑物加层改造中的隔墙和吊顶，适用于宅型工业厂房、操纵室、试验室、能适应轻质、防震、防火、隔热隔声等各种要求，是目前国内一种新型建筑轻板。按抗弯强度分为三种： 100 号、 150 号、 200 号。GRC 板GRC 板是一种

23、以水泥砂浆基材、玻璃纤维为增强材料的无机复合材料板材，除保持水泥制品不燃、耐压等固有特点外，还弥补了水泥或混凝土制品自重大、抗拉强度低、耐冲击性能差等不足。该类板材抗拉强度高，能够有效防止板表面的龟裂，耐冲击性能优越，自重轻，且加工性能好，可任意切割或钉刨。GRC 板可以用作内隔墙、吊顶和外墙。用作隔墙，一般要以轻龙骨作骨架，按构造分为单排龙骨单层板隔墙、单排龙骨双层板隔墙和双排龙骨双层板隔墙。滞燃型胶合板胶合板是建筑、家具、军工及其他部门普遍使用的建筑材料，近年来对胶合板的防火性能提出越来越高的要求。滞燃型胶合板在火灾发生时能起到滞燃和自熄的效果。其加工性能与普通胶合板相同，无论是锯、刮、砂均不受到影响。滞燃型胶合板与金属接触不会加速金属在大气中的腐蚀速度。由于采用的阻燃料剂无毒、无臭、无污染，所以滞燃型胶合板对周围环境无任何不良影响。该板适用于有阻燃要求的公共和民用建筑内部项棚和墙面装修也可制成阻燃家具或其他物品。其特点是在保留胶合板各种性能的前提下，赋予板材以良好的阻燃效果。难燃铝塑建筑装饰板是以聚乙烯、聚丙