新型化學(xué)防火材料在消防工程中的應(yīng)用

■ 陳光 圍場(chǎng)滿族蒙古族自治縣消防救援大隊(duì)

化學(xué)防火材料是建筑中常用的消防安全材料之一，防火材料的耐久性至關(guān)重要，如果對(duì)于消防功能沒(méi)有充分考慮，也沒(méi)評(píng)估清楚實(shí)際的防火價(jià)值，極有可能導(dǎo)致建筑工程中存在消防隱患。文章以此為基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹了新型化學(xué)防火材料在消防工程中的應(yīng)用。

一、化學(xué)防火材料的重要性

防火材料，即進(jìn)行了特殊加工后具備一定防火功能的化學(xué)材料。不同等級(jí)的防火材料可以抵御不同級(jí)別的火情。防火材料應(yīng)具備一定的防火性，可以讓火情得到控制，還要能將蔓延的煙氣隔絕，阻擋火災(zāi)蔓延。在制作防火材料時(shí)，通常都是添加具備防火特質(zhì)的合成材料，讓原先的板材能發(fā)揮出耐燃、耐熱的特性，讓該材料的阻燃功能成為現(xiàn)實(shí)[1]。

當(dāng)前，建筑防火材料運(yùn)用范圍有限，主要用于防火門、防火卷簾、防火板等。雖然一部分建筑工程對(duì)防火材料有所運(yùn)用，但是因?yàn)橐恍┓阑鸩牧系氖褂貌⒉缓弦?guī)，所以建筑中還是會(huì)發(fā)生火災(zāi)蔓延，最后出現(xiàn)人員傷亡或建筑受損。具體使用何種類型的防火材料，要以建筑工程的使用場(chǎng)景為依據(jù)，若是選擇了不相匹配的防火材料，最后就會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法滿足建筑的實(shí)際消防需要，若是發(fā)生火災(zāi)很可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的人員傷亡，不利于建筑安全。[2]所以，建筑單位在施工時(shí)要對(duì)合理使用防火材料引起重視。

二、新型化學(xué)防火材料的類型

當(dāng)下，建筑消防系統(tǒng)中使用的新型防火材料類型有新型復(fù)合輕質(zhì)材料、有機(jī)防火材料、碳酸鈣與硅酸鈣防火材料、噴射防火材料四種。其中，有機(jī)防火材料主要是在建筑頂部、墻壁部分使用；硅酸鈣防火材料在建筑中大范圍使用；建筑消防系統(tǒng)中新型復(fù)合輕質(zhì)材料使用也較為廣泛；噴射防火材料應(yīng)用較少。

（一）有機(jī)防火材料

有機(jī)防火材料中的酚醛防火材料，有較好的阻燃作用和理想的耐高溫性、耐熱性，既不會(huì)出現(xiàn)變性的情況，同時(shí)也有偏高的氧指數(shù)，若是出現(xiàn)火災(zāi)，比較難燃燒，并且酚醛的發(fā)煙量也被限制，不會(huì)釋放大量的毒煙毒氣，可以保證火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)被困人員的生命安全[3]，因此應(yīng)用較廣。

（二）噴射防火材料

以往的噴栓防火材料在我國(guó)的使用比較少，而新研發(fā)的噴射防火材料是以噴射的形式將防火材料噴射在基礎(chǔ)材料上，主要是為了讓基礎(chǔ)材料得獲得有效的防火處理，進(jìn)而讓材料得到充分的保護(hù)。新型噴射材料可以將噪聲吸收、具有良好的隔熱性等，所以在建筑消防系統(tǒng)中得到普及[4]。

（三）碳酸鈣與硅酸鈣防火材料

在不燃燒材料中，碳酸鈣與硅酸鈣防火材料的等級(jí)為A級(jí)，其特征是具有良好的隔熱、隔火性能。這些材料不但具備良好的吸收噪聲、防火的優(yōu)勢(shì)，還可以發(fā)揮防潮、防水的功能，在使用方面有很大的優(yōu)勢(shì)。在施工操作中非常方便，成本較低，也不會(huì)造成過(guò)大的損耗，同時(shí)材料清潔，即使季節(jié)、氣候等出現(xiàn)變化，性能也是穩(wěn)定的[5]。碳酸鈣和硅酸鈣防火材料所投入的施工周期比較短，不用耗費(fèi)太長(zhǎng)的時(shí)間，可以讓施工進(jìn)度明顯縮短。同時(shí)，碳酸鈣和硅酸鈣防火材料運(yùn)用于消防工程中具有一定的價(jià)值，主要是用這些材料將防火板制作出來(lái)，以此將建筑的出風(fēng)道設(shè)計(jì)好，可以讓鋼結(jié)構(gòu)的外部多一層防火層，也能通過(guò)碳酸鈣和硅酸鈣材料來(lái)設(shè)計(jì)吊頂、防火隔板，可以提高鋼結(jié)構(gòu)的性能。目前，建筑消防系統(tǒng)正廣泛運(yùn)用碳酸鈣和硅酸鈣新型防火材料，其在建筑消防系統(tǒng)中具有良好的發(fā)展空間。

（四）輕質(zhì)復(fù)合材料

新型輕質(zhì)復(fù)合材料有石膏、新型阻燃劑、金屬?gòu)?fù)合板等不同類型，在這些材料中只有石膏屬于新型防火材料，這種材料的強(qiáng)度不高，且在硬化后材料的孔隙率也會(huì)變大，這種材料的作用有吸收噪聲、保持溫度、隔熱等。在對(duì)石膏實(shí)施水硬化處理后，其體積隨之增加，可即使石膏的防火性能非常理想，不過(guò)卻沒(méi)有良好的防水性[6]。石膏具有較好的防火性，且水幕可以阻攔火勢(shì)，所以現(xiàn)代建筑工程墻體一般都會(huì)選擇石膏，阻燃劑則是選擇ZRY天然纖維阻燃液。這種阻燃劑的優(yōu)勢(shì)為無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味等，膠合板、纖維、紙張等在適宜的阻燃劑處理以后能發(fā)揮出較好的阻燃性能，就算碰到明火也無(wú)法燃燒，并且能有效控制火勢(shì)。金屬?gòu)?fù)合板即人們所說(shuō)的夾芯板，上下兩面均為薄金屬板，芯材的強(qiáng)度比較低、剛度強(qiáng)，具有理想的保溫性。此板材一般都是用于結(jié)構(gòu)廠房的房屋頂、頂板、隔斷處等，當(dāng)然工地的員工宿舍、辦公室這類建筑上也有其身影。新型的防火板因?yàn)橛械兔芏?、隔熱、吸收噪聲、耐火、抗腐蝕等一些優(yōu)勢(shì)，在消防系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，也是現(xiàn)階段不燃性裝飾材料中一種使用率比較高的材料[7]。

三、新型化學(xué)防火材料在消防工程中的應(yīng)用

在消防工程中，新型化學(xué)防火材料的使用價(jià)值比較高，文章主要對(duì)新型化學(xué)防火材料進(jìn)行分析，進(jìn)一步研究消防工程中運(yùn)用新型化學(xué)防火材料現(xiàn)狀。

（一）應(yīng)用表現(xiàn)

1.有機(jī)防火材料

有機(jī)防火材料最初是傳統(tǒng)有機(jī)防火材料，后逐漸發(fā)展為新型有機(jī)防火材料。傳統(tǒng)有機(jī)材料為粉末狀或者液體。粉末狀、液體這兩種有機(jī)防火材料的缺陷都比較大，比如消防工程中在使用液體有機(jī)材料時(shí)需要輔之以專用溶劑，且有機(jī)防火材料缺乏活性，材料的制造必須滿足高溫、高壓兩個(gè)條件，這種產(chǎn)品容易變性。新型化學(xué)防火材料沒(méi)有傳統(tǒng)有機(jī)材料的缺陷。第一，對(duì)于新型化學(xué)防火材料的制造而言，不需要溶劑，直接在常溫常壓下制造，且新型化學(xué)防火材料能在不同類型的消防工程中使用，如建筑中存在的墻壁、頂棚等；第二，良好的阻斷作用也是新型化學(xué)防火材料的一大優(yōu)勢(shì)，在消防工程中使用能讓火災(zāi)發(fā)展得到有效的阻斷，這種材料若是碰上火災(zāi)也不會(huì)形成煙氣、毒氣，讓建筑內(nèi)部空氣具有比較高的安全性；第三，新型化學(xué)防火材料另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是具有在較高的可靠性。

2.噴射型防火材料

新型有機(jī)防火材料中，噴射型防火材料是重要的一種，噴射型防火材料對(duì)于消防工程廣泛運(yùn)用防火材料而言具有積極意義。纖維型材料、水泥型材料等都是常用的噴射型防火材料，每一個(gè)類型的噴射型防火材料都能在相對(duì)應(yīng)的消防工程中發(fā)揮一定的功效，如水泥型材料如果在水中其狀態(tài)就是泥漿，空氣壓縮作用力能使其達(dá)到正確的位置，纖維型材料能跟水進(jìn)行混合，進(jìn)而具備防火保護(hù)的作用，上述兩種材料都能在消防工程中使用?，F(xiàn)階段，我國(guó)所擁有的噴射型防火材料并未廣泛用于消防工程中，一般都是規(guī)模比較大的消防工程才會(huì)使用，今后要將噴射型材料的功效完全展現(xiàn)出來(lái)，促進(jìn)消防工程行業(yè)平穩(wěn)、快速地發(fā)展。

3.防火板材料應(yīng)用

新型化學(xué)防火材料以硅酸鈣、碳酸鈣為其主要的防火板材料，具有良好的質(zhì)地，經(jīng)過(guò)防火添加劑、纖維、水泥的幫助，材料具有更高的防火性能。這種材料設(shè)計(jì)的隔板防火、排煙效果都比較理想，且這種結(jié)構(gòu)一般不會(huì)被外界干擾，具有比較高的可靠性。防火板材料在制作過(guò)程中選擇電腦對(duì)工藝進(jìn)行控制，進(jìn)而讓防火板擁有比較穩(wěn)定的性能，防火板用于消防工作中的優(yōu)勢(shì)比較簡(jiǎn)單，能讓生產(chǎn)流程縮短。防火板材料用于我國(guó)水利行業(yè)的消防工程能發(fā)揮積極作用，主要表現(xiàn)在：(1)地下水電站風(fēng)道使用防火板材料能發(fā)揮阻斷、排煙的作用；(2)將防火板用于水利工程的吊頂中，能發(fā)揮排煙、防火的作用，也能讓消防工程不受到外界的干擾，讓吊頂?shù)目煽啃?、安全性得到提升?3)在水電站的主廠房設(shè)計(jì)防火墻時(shí)使用防火材料，安裝在通風(fēng)墻上、走廊上，能將火勢(shì)阻斷。此類防火材料在物流、化學(xué)上都有一定的使用優(yōu)勢(shì)，既能讓安全性得到保證，也能達(dá)到節(jié)能效果，具有一定的使用前景。

4.新型輕質(zhì)復(fù)合材料

新型輕質(zhì)復(fù)合材料被用于不同的區(qū)域，有吊頂位置、地下水電站風(fēng)道間的隔斷部位、通風(fēng)防火系統(tǒng)等。新型輕質(zhì)復(fù)合材料的使用范圍不斷擴(kuò)大，具有較好的前景。礦渣、巖棉都是在高溫熔融后出現(xiàn)的，天然巖石出現(xiàn)質(zhì)變，無(wú)法燃燒，不過(guò)能發(fā)揮出較好的高溫防控效果，并且導(dǎo)熱系數(shù)偏低，能防止高溫引發(fā)的燃燒，此材料用于防火材料隔熱板表層，具有良好的防火效果。除此之外，其處于高溫環(huán)境可收縮，以此來(lái)隔絕火源，具有屏障的功效，可以控制住火勢(shì)，同時(shí)受熱后不會(huì)形成有毒物質(zhì)，能避免二次傷害到人體。

（二）案例分析

本文選擇某鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑作為案例，對(duì)這個(gè)案例中使用新型化學(xué)防火材料的具體情況進(jìn)行分析。此案例中的建筑屬于高層鋼結(jié)構(gòu)，建筑自身的抗火性并不好，鋼材溫度的臨界點(diǎn)只有約540℃，但火災(zāi)的溫度卻能達(dá)到1200℃，如果鋼結(jié)構(gòu)建筑起火，其需要面臨的風(fēng)險(xiǎn)非常大，鋼結(jié)構(gòu)形狀就會(huì)改變，相關(guān)測(cè)試顯示鋼結(jié)構(gòu)耐火時(shí)間不超過(guò)25分鐘。為了提高防火效果，這個(gè)建筑中加入了硅酸鈣材料，相關(guān)操作如下：

1.風(fēng)道構(gòu)造設(shè)計(jì)

這個(gè)建筑中的風(fēng)道材料同樣是硅酸鈣防火板，在設(shè)計(jì)夾墻結(jié)構(gòu)時(shí)不能違反消防工程中有關(guān)的施行標(biāo)準(zhǔn)，還要在夾墻構(gòu)造中間點(diǎn)加入輕鋼龍骨，并將巖棉填充在龍骨的夾縫中間，讓材料自身的吸熱、導(dǎo)熱性能得到降低，讓材料具有良好的隔熱性。要將硅酸鈣的防火板安裝在鋼結(jié)構(gòu)外部，這個(gè)案例中防火板的厚度為12mm，讓防火板將火勢(shì)蔓延阻斷，此建筑中的風(fēng)道比較靈活，依據(jù)案例使用的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)風(fēng)道，并在通風(fēng)夾墻、防火隔熱墻上將防火板安裝好。這個(gè)案例中使用的隔斷墻，其硅酸鈣防火板耐火設(shè)計(jì)的時(shí)長(zhǎng)為1～4h，案例中使用硅酸鈣防火板，防火板作為隔斷既可以作為承壓結(jié)構(gòu)也可以讓火勢(shì)得到阻斷，以此保證防火等級(jí)跟鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的相關(guān)要求同步，進(jìn)而保證足夠的風(fēng)量。

2.鋼筋外包防火層

這個(gè)案例中的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑均設(shè)計(jì)了耐火等級(jí)為二級(jí)的樓板、承重結(jié)構(gòu)、鋼柱等，應(yīng)用新型化學(xué)防火材料，將材料包裹在鋼筋外側(cè)，火勢(shì)遇到防火材料就會(huì)被阻隔，讓鋼筋溫度不能快速升高。鋼筋外開展包防火層設(shè)計(jì)后，鋼筋結(jié)構(gòu)的耐火等級(jí)要符合要求。

3.防火隔板設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)高層建筑中選擇硅酸鈣板材料作為防火隔板的主要材料，把防火隔板作為水平隔斷、頂部、吊頂位置，其耐火時(shí)長(zhǎng)要在1h以上，鋼結(jié)構(gòu)高層建筑中的水平隔斷能將火勢(shì)控制好，也能讓火勢(shì)降速，正在燃燒的硅酸鈣板材質(zhì)是不會(huì)產(chǎn)生煙氣的，這就是其為什么會(huì)成為鋼結(jié)構(gòu)防火隔板的重要原因。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上，不管是促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展還是研究輕質(zhì)防火材料，都需要重視新型防火材料的研發(fā)。文章主要闡述以及分析了新型輕質(zhì)復(fù)合材料、有機(jī)防火材料、硅酸鈣和碳酸鈣材料、噴射型防火材料，上述材料都有較好的應(yīng)用前景，能推動(dòng)我國(guó)消防事業(yè)發(fā)展。