1 前 言

在建筑幕墻設(shè)計中根據(jù)建筑消防的需要會使用到很多種防火材料，如防火玻璃、防火涂料、防火鋁塑板、防火密封膠等。雖都稱為防火材料，但各自的防火作用與防火能力卻是大不一樣，如防火玻璃可做防火隔斷并起到防火的作用，如采用防火鋁塑板單獨作為面板材料做成防火隔斷，耐火時間可能不會超過30分鐘。這是因為防火鋁塑板只是一種難燃的裝飾材料，沒有很好的耐火性。

因此，正確地理解各種材料防火的意義，全面地了解防火的作用，是我們正確地選用防火材料的關(guān)鍵。本文將就建筑幕墻設(shè)計中常選用的防火材料作探討。

2 防火材料的幾種分類

2.1 幾條消防術(shù)語

在選用防火材料的過程中，容易混淆“防火”的第一個原因是我們對消防的術(shù)語不清楚，往往此“防火”并非彼“防火”。下面是幾個應注意的消防術(shù)語：

防火：防止火災發(fā)生和（或）限制其影響的措施。

表明防止火災的發(fā)生可稱為“防火”，限制火災造成影響的措施也可稱為“防火”。可見“防火”這一概念在消防中的范圍是極其廣泛，單從防火兩字很難表明其防火作用。

阻燃：對材料添加物質(zhì)或進行處理以抑制其燃燒、或顯著減弱或延緩其在燃燒時火焰的擴展。如防火涂料的防火作用就是阻燃。

防火性能：是指暴露于火中的材料、產(chǎn)品和（或）構(gòu)件，發(fā)生物理和（或）化學變化或保持原有的性能。

燃燒性能：是指材料和（或）制品遇火燃燒時所發(fā)生的一切物理和（或）化學變化。也就是對火反應特性。

材料對火反應特性主要包括：不燃性、著火（點著）性、火焰蔓延性、放熱性、發(fā)煙性、煙氣毒性等。我國采用ISO/TC92制定的對火反應試驗方法標準。對火反應試驗方法是一種人為的設(shè)計模型，測試參數(shù)單一，不能與實際火災等同；實際火災的燃燒情況是一種復雜的綜合作用，有多種因素的影響，包括材料數(shù)量、所處部位及環(huán)境等因素。所以評價材料的燃燒性能不能直接反映火災實際危險性。

耐火性能：是指建筑構(gòu)件、配件或結(jié)構(gòu)在一定時間內(nèi)滿足標準耐火試驗的穩(wěn)定性、完整性和（或）隔熱性的能力。

耐火極限：指在標準耐火試驗條件下，建筑構(gòu)件，配件或結(jié)構(gòu)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。

2.2 防火材料的分類

從對“防火”這一消防術(shù)語的理解，防火材料可分為兩大類，一類是防火型防火材料，即以防止火災的發(fā)生為目的的防火材料，一般以材料的燃燒性能進行評價，如防火板、防火鋁塑板。另一類是措施型的防火材料，即以限制火災造成影響措施為目的的防火材料，常以阻燃性或耐火性能進行評價，如防火涂料、防火玻璃等。

防火型的防火材料，按照《建筑材料燃燒性能分級方法》(GB8624-1997)，根據(jù)材料對火反應的程度分為，如表1：

1．不燃材料；

2．難燃材料；

3．可燃材料；

4．易燃材料。

防火型的防火材料燃燒性能分級 表1

級別 名 稱 材料特性描述

A 不燃材料 它們在火中不會燃燒，大部分不會產(chǎn)生塑料形變，不會釋放出有害的煙和氣體。它們具有最好的防火性能。

B1 難燃材料 指不容易被點燃和產(chǎn)生持續(xù)燃燒的材料。在火災初期，它們的燃燒量較小，會出現(xiàn)一些煙和氣體，但不會很大影響人員的避難逃生。

B2 可燃材料 在燃燒時發(fā)生的煙和氣體較多，材料會出現(xiàn)部分融溶現(xiàn)象。但只要適當限制它們的使用面積，則它們產(chǎn)生的危害是有限度的。

B3 易燃材料 它們極易被點燃，并且燃燒速度十分快，可釋放出大量的濃煙和有毒氣體，它們產(chǎn)生的危害是很大的。

措施型的防火材料，根據(jù)不同的防火材料產(chǎn)品，有著相對應的試驗分級標準，如《建筑用安全玻璃 防火玻璃》（GB15763.1-2001）是專門針對玻璃防火的評價標準，《防火封堵材料性能要求和試驗方法》（GA 161-1997）是針對封堵材料的而編制的，《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》（GB14907-2002）則是鋼結(jié)構(gòu)用防火涂料的專用規(guī)范等。

3 防火玻璃

防火玻璃，其在防火時的作用主要是控制火勢的蔓延或隔煙，是一種措施型的防火材料，其防火的效果以耐火性能進行評價。

3.1 防火玻璃的分類

防火玻璃是一種在規(guī)定的耐火試驗中能夠保持其完整性和隔熱性的特種玻璃，按耐火性能等級分為三類，如表2。

防火玻璃耐火性能分類 表2

類別 特 性 主要用途

A類 同時滿足耐火完整性、耐火隔熱性要求的防火玻璃。 此類玻璃具有透光、防火（隔煙、隔火、遮擋熱輻射）、隔聲、抗沖擊性能適用于建筑裝飾鋼木防火門、窗、上亮、隔斷墻、采光頂、擋煙垂壁、透視地板及其他需要既透明又防火的建筑組件中。

B類 同時滿足耐火完整性、熱輻射強度要求的防火玻璃。 此類防火玻璃多為復合防火玻璃具有透光、防火、隔煙特點。

C類 只滿足耐火完整性要求的防火玻璃。 此類玻璃具有透光、防火、隔煙、強度高等特點。適用于無隔熱要求的防火玻璃隔斷墻、防火窗、室外幕墻等。

從結(jié)構(gòu)上分，防火玻璃分為復合防火玻璃與單片防火玻璃。

3.2 復合防火玻璃

復合防火玻璃是一種在兩片透明夾層玻璃之間灌注一種可遇火發(fā)泡膨脹的無色透明的特殊耐火化學物質(zhì)，經(jīng)硬化后制成。根據(jù)灌注化學物質(zhì)的不同，復合玻璃可做成A類或B類防火玻璃。

當火災發(fā)生時，灌注固化在防熱輻射型復合防火玻璃中間的特殊透明化學物質(zhì)大量地吸收火焰中的熱量而發(fā)泡膨脹，同時變成不透時的白色，從而阻止玻璃迎火面火焰的熱輻射向背火面?zhèn)鬟f，并在一定程度上降低迎火面向背火面?zhèn)鬟f熱量。在此過程中玻璃整體保持完整，形成一個可以阻隔火焰、煙霧和燃燒產(chǎn)生毒氣擴散與蔓延的屏障。

復合防火玻璃在紫外線長期照射下會變成乳白色及產(chǎn)生汽泡，失去玻璃的透明功能。因而不太適合在外墻上使用，但對于有耐火隔熱性要求和防熱輻射要求的防火隔斷中采用。

3.3 單片防火玻璃

單片防火玻璃是將普通浮法玻璃經(jīng)物理、化學處理工藝鋼化而制成，因此具有良好的耐溫性能和抗熱炸裂性。遇到火災時，在一定的耐火時間內(nèi)不會炸破，從而可以隔斷火焰和煙氣。從這個意義上說，它具有防火功能，屬C類防火玻璃。但是，它受熱同時具有的較高的熱輻射照度，著火的一側(cè)的熱量會很快地輻射到背火的一側(cè)，直接影響到背火側(cè)的防火，使它的應用受到較大的限制。嚴格地講此類防火玻璃稱為“隔煙玻璃”要更恰當些。

3.4 防火玻璃的應用

自國內(nèi)單片防火玻璃批量生產(chǎn)以來，防火玻璃得到了更加廣泛的應用，但使用時有幾點必須注意：

1．選用防火玻璃前，要先清楚由防火玻璃組成的防火構(gòu)件的消防具體要求，是防火、隔火還是隔煙，耐火極限要求等。

2．防火玻璃的耐火極限與板塊的大小關(guān)系密切，不能簡單地以供應商的資料進行簡單地認定。防火玻璃的耐火極限是根據(jù)《建筑用安全玻璃 防火玻璃》（GB 15763.1-2001）標準，測試樣件的最小規(guī)格為1100×600mm。防火玻璃屬于剛性脆質(zhì)材料，其耐火性能很大程度上取決于玻璃尺寸。尺寸越大，耐火性能越低。

3．防火玻璃不能象普通平板玻璃那樣用玻璃刀切割，必須定尺加工。

4．選用防火玻璃組成防火構(gòu)件時，除考慮玻璃的防火耐久性能外，其支承結(jié)構(gòu)和各元素也必須滿足耐火的需要。

4 防火鋁塑板

防火鋁塑板金屬幕墻中常用的一種建筑材料，其防火主要是材料本身難燃燒，是防止火災發(fā)生的防火材料，即防火型的防火材料。燃燒性能是其評價指標，常用的防火鋁塑板可達到GB8624-1997　B1級標準。

4.1 火鋁塑板的生產(chǎn)工藝

防火鋁塑板是由阻燃型塑料（聚乙烯）芯材兩面復合表面施加裝飾層或保護層的鋁板構(gòu)成。主要采用的熱貼工藝生產(chǎn)，生產(chǎn)時采用高分子膜或其他膠結(jié)材料作粘結(jié)材料，通過加熱共擠加工，將鋁板和塑料復合在一起形成，該工藝能保持生產(chǎn)連續(xù)，自動化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好，為目前國內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)采用。

4.2 防火鋁塑板的阻燃機理

普通的鋁塑板目前絕大多數(shù)板材都是以聚乙烯塑料為芯材，在高壓、放熱、放電等條件下極易引發(fā)火災，為了使鋁塑復合板成為難燃或不燃裝飾材料，就必須對塑料芯材進行高效阻燃，才能制成防火安全性較高的防火鋁塑板。提高鋁塑板芯材阻燃的方法常用的有如下三種：

1．提高材料芯材本身的氧指數(shù)。建筑材料的氧指數(shù)一般隨溫度的升高而下降，氧指數(shù)OI＜26的建筑材料為可燃性材料，氧指數(shù)OI＞26的材料為難燃性材料。普通聚乙烯氧指數(shù)僅為17.4，屬可燃材料。提高其氧指數(shù)可達阻燃目的。

對聚乙烯芯材的阻燃可以采用共聚法即在聚乙烯樹脂的分子鏈上通過共聚反應引入X、P、N等原子，在塑料燃燒分解時產(chǎn)生的HX、NH3等能稀釋斷鏈產(chǎn)生的小分子烯烴、烷烴的密度，抑制燃燒反應的進行；接枝法即將阻燃性好的單體通過接枝反應與易燃塑料的分子鏈上以提高其阻燃性；交聯(lián)法即將呈線性分子鏈的聚乙烯(PE)塑料通過交聯(lián)反應在分子鏈間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來達到提高材料OI的目的。

2．混入阻燃添加劑，使其燃燒產(chǎn)物能起到隔絕空氣與可燃氣體的作用，提高產(chǎn)品的整體阻燃性能。目前普遍的阻燃添加劑為鹵系添加劑。

3．添加金屬氫氧化物阻燃劑。該方法是目前鋁塑復合板芯材的一種最有效阻燃技術(shù)。金屬氫氧化物如A1(OH)3、Mg(OH)2添加在樹脂中，在200ºC以上的溫度下吸熱脫水，可以帶走產(chǎn)生的燃燒熱，其脫水生成的氧化物在材料表面形成一道堅固致密的阻燃屏障，起到絕熱防護作用，從而降低燃燒速度、防止火焰蔓延，達到抑制燃燒的目的。

4.3 防火鋁塑板的應用

防火鋁塑板作為一種難燃的裝飾材料，具有外表美觀、顏色持久、重量輕、強度高、適溫性強、防火性好、耐酸性強、隔音性好、易保養(yǎng)、清潔簡便等特點在建筑內(nèi)外裝飾中得到了廣泛的應用。

根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》（GB50222－95）表3.2.1“單層、多層民用建筑內(nèi)部各部位裝修材料的燃燒性能等級”，表3.3.1“高層民用建筑內(nèi)部各部位裝修材料的燃燒性能等級”，表3.4.1“地下民用建筑內(nèi)部裝修材料的燃燒性能等級”中規(guī)定，防火鋁塑板可用于規(guī)范規(guī)定的采用A級以外的裝飾裝修部位。

值得注意的是，防火鋁塑板僅為裝飾材料，可從一定程度上防止火災的發(fā)生，一旦火災發(fā)生其耐火性能并不能滿足較高消防的需要。因此，防火鋁塑板不可作為具有耐火極限要求的建筑構(gòu)件材料使用，如有耐火要求的防火隔斷等。

5 防火涂料

防火涂料的防火是利用涂料在火災時的化學反應,對所涂覆的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件起到隔熱保護作用,從而保持結(jié)構(gòu)的完整性。防火涂料是一種措施型的防火材料。

5.1 防火涂料分類與特性

防火涂料的種類繁多，根據(jù)其對火的反應分為膨脹型防火涂料與非膨脹型防火涂料；根據(jù)涂料的特性分為水性防火涂料與溶劑型防火涂料；根據(jù)涂料使用的基材不同分為鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、飾面型防火涂料、電纜防火涂料、水泥、混凝土基材的防火涂料等。

5.2 防火涂料的防火性能與機理

防火涂料涂覆在基材表面后，一般可對基材的耐火能力得到很大的提高。如在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中使用防火涂料后，可使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火能力從15分鐘提高到2小時；在木結(jié)構(gòu)構(gòu)件中使用防火涂料后，可大大提高抗燒性能，當涂層厚度為1mm時，耐火極限可達30分鐘；電纜噴刷防火涂料后，提高了電纜的抗燒能力。

防火涂料通過其對火的反應提高基材的耐火能力，主要采用如下三種方法：

1．隔絕可燃基材與空氣的接觸；

2．釋放惰性氣體抑制燃燒；

3．膨脹形成碳質(zhì)泡沫隔熱層。

5.3 防火涂料的應用

防火涂料具有上述優(yōu)越的防火性能，受到了廣大用戶的歡迎，在很多的工程中得到了廣泛的應用。但由于防火涂料品種多，性能各異，在使用上如不全面了解很易造成錯誤而達不到預期的效果。下面是防火涂料選用應注意的幾個問題，供大家選用防火涂料時參考：

1．注意防火涂料適用的基材。如不能將用于木結(jié)構(gòu)的防火涂料用于鋼結(jié)構(gòu)上。

2．區(qū)分水溶性涂料與溶劑性防火涂料的應用。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料有兩種：溶劑型防火涂料和水性防火涂料。從附著力角度比較，溶劑型大于水性，因此，對用于室外的鋼結(jié)構(gòu)應采用溶劑型防火涂料，室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)可使用溶劑型或水性防火涂料。

3．注意防火涂料的毒性。有些防火涂料在與火反應時產(chǎn)生毒氣，應謹慎選用。

4．對有隔熱要求時，應選用膨脹型的防火涂料。如鋼管中穿電纜時，對鋼管的耐火能力提高的同時不能忘記隔熱的需求。

5．耐久性問題，國產(chǎn)防火涂料選用的成膜劑大多為丙烯酸乳液、過氧乙烯樹脂、氨基樹脂等，這些成膜劑與防火組份構(gòu)成防火涂料后導致防火涂料防火性能耐久性差。

6．裝飾性問題，現(xiàn)在的飾面型防火涂料涂層較薄且具有一定裝飾效果，但從室內(nèi)裝修的角度看，其裝飾性有較大的距離。

6 防火密封膠

防火密封膠是一種封堵用的密封材料，具有密封與防火的雙重性能，屬于措施型防火材料。

6.1 防火密封膠的防火評價

防火密封膠是一種高分子的塑膠材料，因而對其防火等級的評價常采用《塑料燃燒性能試驗方法氧指數(shù)法》（GB/T2406-93）、《塑料燃燒性能試驗方法水平法和垂直法》（GB/T2408-1996）。

氧指數(shù)指在規(guī)定條件下，固體試樣在氧、氨混合氣流中，維持平衡燃燒所需的最低氧含量，以氧所占的體積百分比數(shù)值表示。采用氧指數(shù)（OI）評價時，應用GB/T2406-93進行樣品試驗，計算確定氧指數(shù)。材料的氧指數(shù)(OI)與其阻燃性的對應關(guān)系如下：OI＜23可燃，OI在24～28之間稍阻燃，OI在29～35之間為阻燃，OI＞36為高阻燃。

采用GB/T2408-1996進行評價時，密封膠一般采用垂直法進行試驗，按試驗效果從高到低分為FV-0，F(xiàn)V-1，F(xiàn)V-2三級。

對密封膠的燃燒性能定級，雖有兩個標準可選用，是同時采用還是只選用其一尚未明確規(guī)定。但《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》（GB50222-95）中32.A.2.6規(guī)定：塑料裝飾材料，經(jīng)氧指數(shù)、水平和垂直法試驗，并符合表3中的條件，應分別定為B1和B2。簽于防火密封膠大多使用在室內(nèi)，筆者認為按表3要求去進行測試和評價也應是合適的。

級別 氧指數(shù)法 水平燃燒法 垂直燃燒法

B1 ≥32 1 級 0 級

B2 ≥27 1 級 1 級

6.2 防火密封膠的應用

防火密封膠作為幕墻的一種的輔助材料，主要用于幕墻防火結(jié)構(gòu)的密封。如圖一示。根據(jù)幕墻防火的要求，防火密封膠需有抗位移變形能力與防火防煙能力。

7 結(jié)論

安全問題，是設(shè)計需考慮的首要問題，消防安全也是設(shè)計過程中安全性不容忽視的一方面。正確地理解消防要求，科學合理地選用防火材料是設(shè)計人員應把握的設(shè)計前提。由于防火概念廣，范圍大，規(guī)范多，產(chǎn)品眾。特別是在目前建筑材料品種繁多的情況下，以防火著稱的材料層出不窮，對設(shè)計人員來講，了解選用材料的防火本質(zhì)意義重大。

隨著建筑技術(shù)的發(fā)展與幕墻技術(shù)的進步，幕墻設(shè)計的范圍也在擴大，對防火設(shè)計的考慮也需與時俱進。在進行防火設(shè)計選材時必須注意如下幾點：

1．充分地理解設(shè)計部位或結(jié)構(gòu)對消防的真正需要。如隔火的要求與隔煙隔熱的要求設(shè)計是不一樣的。

2．充分地了解防火材料的防火本質(zhì)，正確選用材料。防火型的防火材料就不能用于需采用措施型防火材料的地方。

3．防火材料的防火性能等級的理解，應對照試驗報告與相關(guān)的標準或規(guī)范，這是正確選用防火材料的關(guān)鍵。