无机防火门耐火隔热性试验研究

无机防火门耐火隔热性试验研究

防火门是施工时间内满足防火、隔热、完整性要求的建筑防火门组成部分。除了普通门的功能外，它还具有防火、香烟和高温保护的特殊功能。防止火灾在一定时期内蔓延，确保人员避难。它在高层建筑、金融、会议、车站、剧院和其他重要公共机构中得到广泛应用。随着经济高速发展,高层建筑不断涌现,人民群众的消防安全意识不断提高,防火门作为建筑消防设施中一个重要组成部分,其产品质量越来越受到重视。防火门的耐火隔热性是体现防火门产品质量的重要参数。本文主要对影响钢质、木质防火门耐火隔热性能的各种因素进行分析,提出相应的改进措施和建议。1防火门耐火性涂料的方法和标准要求1.1试验方法与过程防火门耐火隔热试验装置为全封闭燃气自动加热炉,满足GB/T7633-2008《门和卷帘的耐火试验方法》、GB/T9978-2008《建筑构件耐火试验方法》相关规定的要求,采用明火加热,按照火灾温升曲线的要求对试样进行燃烧试验,全封闭燃气自动加热炉满足火灾温升曲线公式:式中:t———试验所经历的时间,min;T———炉内的平均温度,℃。按照该试验过程,炉内平均温度变化与时间的关系曲线如图1所示。试件背火面温度采用固定至背火面面板的镍铬-镍硅热电偶进行测量。对任何可能出现单点超温的部位可采用红外辐射测温仪进行测量。1.2温度最高温度按照国家标准要求,试件背火面平均温升不超过试件表面初始平均温度140℃,试件背火面(除门框外)最高温度不超过试件表面初始平均温度180℃,门框最高温度不超过试件表面初始平均温度360℃。2影响不同门隔热的不同因素和预防措施2.1防消防门的钢质密封2.1.1无机防火门芯板机构的选择(1)影响因素。GB12955-2008《防火门》(以下简称GB12955)中规定,防火门不允许使用硅酸铝棉、岩棉等对人体有害的材料。目前,门扇内填充材料均选择无机防火门芯板。无机防火门芯板由于各厂家配方不同,制作工艺不同,产品质量亦不同,而且由于门芯板生产多为手工生产,质量稳定性较差,有的防火门芯板在耐火试验中越烧越硬,强度、刚度较高;有的防火门芯板在耐火试验中逐渐粉化,丧失承重能力;有的防火门芯板会收缩或产生裂纹,导致背火面超温;有的防火门芯板产生烟气较多,毒性较大;还有的防火门芯板耐火含水率过高。选择合格的无机防火门芯板需要通过必要的试验手段进行确认。(2)防范措施。改进无机防火门芯板配方,增加无机门芯板密度及厚度,均有助于提高无机防火门芯板的隔热性。防火门芯板填充方法主要有两种:湿法填充、干法填充。湿法填充是将膨胀珍珠岩、氧化镁、氯化镁等混合搅拌,填充到门扇框架中压制成型。干法填充是直接购进一定尺寸的防火门芯板,进行裁切后在门扇框架内拼接形成。采用湿法填充时,防火门若压型深度较大,在湿料填充完毕覆盖模板进行加压固化时,需覆盖带有与面板相同的压型,且保证位置一致,以确保装配协调。采用干法填充时,若拼接缝未处理好会导致防火门背火面超温,如图2所示,因此无机防火门芯板的拼缝应严密,芯板与面板围边应紧密胶合,必要时采用专用料浆灌实,防止热量侵入;对于面板带有模压造型的防火门,芯板在对应位置应铣槽,以确保芯板与面板贴合一致,以防止耐火试验中热气流侵入门板与钢板间,导致背火面超温。2.1.2防火板及锁面区域隔热性能的改善(1)影响因素。防火锁处由于存在锁盒,缺少防火门芯板保护,隔热性不足,属于整个防火门中隔热最薄弱的环节。大部分防火门采用锁体向火面包1~2层防火板的方法来解决隔热问题,但在实际检验中发现,锁体向火面防火板设置区域偏小,且部分厂家在向火面钢板与锁盒之间用角铁焊接以固定锁盒,该结构大大降低了该区域隔热性能,如图3所示,锁盒周边无机门芯板全部受热粉化,完全丧失隔热性能,防火门的背火面必然超温。(2)防范措施。为确保该区域的隔热性,应将锁盒与背火面钢板连接,在向火面适当增加防火板厚度及覆盖范围;或者适当增加门扇厚度,并将防火锁偏向背火面一侧安装。2.1.3无机防火门芯板粉化(1)影响因素。在对一背火面超温的防火门进行破拆,当向火面钢板揭开,去除粉化的无机防火门芯板后发现,加强筋处的无机防火门芯板粉化严重,形成一条明显的由上至下的粉化带,如图4所示,导致向火面温度快速传递到背火面,造成超温现象。(2)防范措施。为解决这一问题,应在布置加强筋区域进行隔热处理,通过适当增加无机防火门芯板密度或厚度,或者在加强筋上覆盖一层防火板,隔断其向火面的传热,以提高该区域的隔热性能。2.1.4门扇结构与热气流击穿试验(1)影响因素。在耐火试验中,由于热量主要是通过门扇四周钢板、加强筋、锁具五金件等部位从向火面传入背火面,随着向火面温度的升高,向背火面传递的热量也越来越多,往往出现钢板变形、胶层失效、面板与夹层分离等现象,导致热气流侵入夹层,造成背火面变形、超温。门扇结构对耐火性能尤为关键,在实际检验中发现,当门扇边框采用受火面面板直接弯边构成并与背火面面板焊接这种结构时,在耐火试验中,自受火面至背火面温度由最高点均匀递减,仅在边框与背火面面板连接处会因钢板不连续而出现温度突变,易引起门扇整体变形,背火面钢板变形,热气流侵入夹层,导致背火面超温。(2)防范措施。为解决这一问题,应采用以下措施:(1)提高无机门芯与背火面钢板胶接强度;(2)门扇四周采用独立钢框结构;(3)向火面面板与独立钢框间加大焊点间距,促使向火面钢板局部失稳提前,降低背火面钢板变形。2.1.5板与钢板间透气性分离(1)影响因素。无机防火芯板材料含水率过高时,在耐火试验中水分大量蒸发,造成门芯板与钢板间充气分离,导致热气流侵入,背火面变形、超温,尤其是带压型防火门若在压型处处理不当,较易产生充气分离。(2)防范措施。为解决这一问题,应在调配、混合无机防火门芯板材料时控制好加水量,压制成型后留有充分的时间进行养护干燥,直至含水率达标为止。2.2防消防门的类型2.2.1对于准的400对于防火门门框,标准仅要求测量单点最高温升,且指标由旧标准的180℃提高至360℃,该参数指标的降低有利于门框的设计。钢质防火门耐火试验前,门框内按水泥∶砂浆∶珍珠岩=1∶2∶5的比例混合填充,热量传递仅通过框-扇对接缝钢板传递。2.2.2框-扇变形缝的断热措施对于带贴脸线的防火门,只要适当加大贴脸线宽度,提高散热面积,减小受火面宽度和钢板厚度,减小门框吸收的热量值,不采取其它断热措施也能达到耐火隔热性的要求。门框钢板厚度降低不仅减少热量的吸收传递,还可降低门框的抗弯刚度,增大热弯曲变形量,尽量统一门框与门扇的热弯曲变形量,减少框-扇变形的不一致,降低热量通过框-扇变形缝侵入背火面。试验证明,当门框钢板厚度选取1.2mm(GB12955规定的最小值)时,门框、门扇热弯曲变形量基本一致。对于不带贴脸线的门框和带贴脸线门框的中横框应采取一定的断热措施。常见断热措施有以下几种:(1)在门框的框-扇对接位置的侧向面板上开缝来切断热传递,并在其上粘贴防火膨胀密封条。但必须注意的是,部分产品仅在耐火试验固定测温部位将门框局部开缺口、粘贴防火膨胀密封条,这是一种躲避检测的违规行为,在实际工作中必须严格检查。(2)门框分前后两部分,期间夹一层或多层防火板断热,采用螺钉、螺母固定。该种方案隔热效果好,但生产工艺复杂,不适合工业化生产,工程上很少采用该方案。(3)在门框背火面加装隔热装饰条。该方案施工方便,成本较低,适合工业化生产,但隔热效果较差,一般用在乙、丙级防火门上,很少在甲级防火门上采用。2.3防火门芯板保护分析由于木材具有良好的绝热性能,且多经过阻燃处理,通常木质防火门较少存在丧失耐火隔热性的问题。(1)木质防火门门扇的隔热措施一般是在面板内侧衬多层防火板、内填无机防火门芯板,在耐火试验中导致背火面超温的原因主要有:一是门扇内填充的无机防火门芯板阻燃性能较差,提前粉化脱落;二是无机防火门芯板采用拼接工艺,在耐火试验中,热量穿透无机防火门芯板与门扇木质骨架间缝隙或无机防火门芯板自身拼缝,导致背火面超温。(2)木质防火门门框厚度多为100mm左右,门框的隔热措施一般是在门框向火面包1层或多层防火板,但是在门框的上框部位,由于防火板自身的重量和所处位置垂直于热气流的原因,防火板较易脱落,因此,提高防火板与门框,尤其是与门框上框的连接可靠性将有助于减少该类不合格现象的发生。另外,部分厂家选用价格低廉的松木作为门框材料,由于松木的阻燃剂渗透性较差,往往需要增加门框厚度并配合多层防火板才能满足隔热性能要求。故此,应选用密度较大、阻燃剂渗透性较高、纹理顺直抗变形能力较强的木质材料,如柳桉木制作防火门门框,以提高其隔热性。3防火门及防火门成立前后使用的隔膜措施的适用性和实效性原则防火门耐火隔热性影响因素涉及产品结构、填