阻燃材料在建筑防火體系中的實際應(yīng)用

魏敏清

摘要：以某地數(shù)據(jù)中心廠房消防改造工程為例，通過分析建筑內(nèi)部實施裝修作業(yè)過程中各類阻燃材料應(yīng)用的必要性，得出阻燃材料可以有效提升建筑內(nèi)部整體消防安全水平的結(jié)論，通過對阻燃材料使用過程中的實際性能進行逐一分析，結(jié)合消防改造工作對阻燃材料燃燒等級的實際需要，探討如何有效打造安全系數(shù)相對較高的建筑防火體系，以期在切實滿足現(xiàn)行防火規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，以最低的建筑成本實現(xiàn)最佳的防火效果。

關(guān)鍵詞：防火改造；內(nèi)部裝修；消防安全；阻燃材料

中圖分類號：TU998.1? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）03-0094-03

目前，關(guān)于阻燃材料的選擇還存在諸多爭議，在滿足相關(guān)規(guī)定的同時，如何控制阻燃材料的使用成本，如何在保障建筑消防安全環(huán)境有效構(gòu)筑的同時選擇性價比最高的阻燃材料，已經(jīng)成為建筑業(yè)中的首要難題。因此，本文對阻燃材料在建筑防火改造施工過程中的實際應(yīng)用進行重點分析，以期在建筑物內(nèi)部構(gòu)筑堅實的消防安全防線。

1 建筑內(nèi)部裝修中阻燃材料應(yīng)用的必要性

建筑物內(nèi)部未使用阻燃材料的條件下，可燃性裝修材料在火災(zāi)事故發(fā)生過程中可能變成新的燃燒源，并在一定程度上加快火勢蔓延速度，增大消防指戰(zhàn)員處置火災(zāi)事故的難度。具體來講，可燃性裝修材料燃燒后會在一定程度上增強熱輻射的效果，導(dǎo)致事故空間內(nèi)溫度迅速上升，甚至出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。而爆燃事故發(fā)生后，可燃性材料也會吸收環(huán)境內(nèi)部產(chǎn)生的大量熱量使爆燃速率加快。由于火災(zāi)發(fā)生后產(chǎn)生的高溫煙氣始終處于上升狀態(tài)，到達天花板后往往形成射流形式并積存在空間上部，持續(xù)對天花板與墻壁進行加熱，區(qū)域內(nèi)部一旦采用可燃性材料，將使火勢難以控制，必將導(dǎo)致重大財產(chǎn)損失事故的發(fā)生[1]。因此，可燃性裝修材料的應(yīng)用是導(dǎo)致火勢蔓延的主要原因之一，可以使火災(zāi)波及范圍更廣、破壞性更強，通過合理使用各類阻燃材料能夠有效抑制火勢向周邊空間的快速蔓延，降低火災(zāi)事故對毗鄰建筑造成的高溫破壞，同時為火災(zāi)事故的最終成功處置爭取時間。

2 建筑內(nèi)部阻燃材料的具體性能及其應(yīng)用分析

2.1? 膠合板

目前，我國市場上用于建筑內(nèi)部的防火膠合板主要為難燃膠合板，其為一種阻燃性能良好的多層板狀材料，可以通過兩種方式進行加工：第一種利用木方刨切方式加工成薄木，第二種利用木段旋切方式加工成單板，經(jīng)過阻燃處理后采用膠黏劑黏合成整體。膠合板的層數(shù)為奇數(shù)，其內(nèi)部的纖維結(jié)構(gòu)以互相垂直方式膠合相鄰單板，使材料自身的物理力學(xué)性能得到了顯著的改善，遇到高溫灼燒后不易發(fā)生燃燒。目前，市場上難燃膠合板產(chǎn)品按照性能通常可以劃分為耐高溫、耐熱水浸漬、耐潮耐蒸汽三種類型，實際改造過程中需要根據(jù)建筑內(nèi)部區(qū)域的功能劃分進行選擇。

2.2? 硅酸鈣板

硅酸鈣板屬于一種無機不燃材料，通常經(jīng)過制漿、成型、烘干等多道工序制備而成，主要特點為防火性能好、質(zhì)量輕、強度高、隔音隔熱性能好、綠色環(huán)保、遇高溫炙烤不變形，在公共建筑中多作為吊頂板、防火隔墻板。

2.3? 酚醛泡沫

通過采用無氟發(fā)泡技術(shù)制成的改性酚醛泡沫，無需再采用氟利昂發(fā)泡劑，因此使用過程中能夠顯著降低材料對自然環(huán)境的污染，且材料制備過程中也無任何有毒害成分的添加，是一種具有良好防火性能、綠色環(huán)保性能、保溫防潮性能的阻燃材料，可以廣泛用于建筑消防改造工程中。通過實際檢驗發(fā)現(xiàn)，該材料具有發(fā)煙度低、氧指數(shù)高的特點，阻燃性能十分可靠，在火災(zāi)發(fā)生后可以有效阻斷火焰的擴散。

2.4? 耐火磚

耐火磚是由水泥、石灰、粉煤灰等材料制備而成的一種建筑物裝修材料，加工過程中需要添加發(fā)氣劑、調(diào)節(jié)劑、氣泡穩(wěn)定劑，經(jīng)過攪拌、蒸壓養(yǎng)護、發(fā)氣膨脹等多道工序后形成一種性能更加優(yōu)越、防火效果更佳的墻體材料。與傳統(tǒng)建筑內(nèi)部裝修所用墻體材料相比，耐火磚的容重僅為混凝土的25%、空心黏土磚的33%，且經(jīng)過特殊計量配料加工后形成的耐火磚內(nèi)部具有大量處于獨立封閉狀態(tài)的氣孔，這使得耐火磚的實際保溫能力高于普通混凝土4～8倍、普通黏土磚3～4倍。此外，耐火磚的最高耐火溫度可以達到700℃，使用過程中具有導(dǎo)熱系數(shù)低的特點，可以廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)部裝修[2]。

2.5? 高強度復(fù)合防火板

高強度復(fù)合防火板采用不均質(zhì)夾芯結(jié)構(gòu)，其主要成分為氧化鎂膠凝劑，通過添加多元改性材料，再利用特殊調(diào)凝方法，可以抑制氧化鎂在氧氣作用下發(fā)生反鹵現(xiàn)象。夾芯部分的主要材料為輕質(zhì)、耐火骨料，可以提高材料整體的隔熱、保溫、防火效果，且各層材料之間增加了耐火纖維網(wǎng)格布，使夾芯的耐火強度大幅提升。在火災(zāi)條件下，高強度復(fù)合防火板燃燒后通常形成一個整體、不易垮塌，并且可以起到阻止火焰擴散的作用，而材料本身的不均質(zhì)結(jié)構(gòu)可以有效延緩溫度的傳導(dǎo)速率。因此，在目前我國普遍使用的阻燃材料中，高強度復(fù)合防火板的實際阻燃性能最為優(yōu)越，具有其他品質(zhì)阻燃材料不具備的性能優(yōu)勢。

2.6? 防火涂料

防火涂料是在墻體、天花板等表面涂覆的粉末狀材料，與其他阻燃材料相比，其應(yīng)用更為簡便，直接涂覆在建筑內(nèi)部表面即可，實際使用過程中具有良好的阻燃隔熱效果，火災(zāi)事故發(fā)生后可以起到延緩火勢的作用。防火涂料在我國的使用已有百余年的歷史，其間防火涂料的性能得到了不斷改良，目前隨著對防火涂料性能要求的不斷提高，我國科研人員已經(jīng)研發(fā)出膨脹型防火涂料以及專門用于鋼結(jié)構(gòu)保護的膨脹型防火涂料。同時，依照不同劃分標準，也可以根據(jù)區(qū)域、防火等級要求選擇不同類型的防火涂料，如對阻燃形式有特殊要求的區(qū)域，可以結(jié)合防火等級要求選擇燒蝕涂料阻燃涂料；應(yīng)用于木質(zhì)結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土樓板時可以選擇對應(yīng)專用的或玻璃狀熔融防火涂料；對涂料厚度有所要求時，可以選擇超薄、薄、厚三種類型，例如，耐火時限為2.5h的建筑構(gòu)件，涂料實際涂敷厚度應(yīng)不小于15mm[3]。

2.7? 防火阻燃地板

防火阻燃地板通常采用新型加工技術(shù)以及加工材料使材料自身的阻燃性能得到顯著改善，尤其是阻燃性膠合劑的應(yīng)用，使地板對周邊環(huán)境的污染性不斷下降，阻燃效果更加持久，高溫下地板的尺寸穩(wěn)定性得到顯著提升。當建筑內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時，防火阻燃地板可以將空氣、火源以及可燃性氣體有效隔絕，或直接將可燃性氣體沖淡，使整個燃燒過程中木材以往的熱裂解過程受到有效抑制；再通過地板特殊防火平衡層結(jié)構(gòu)，提高地板的整體耐火性能，從加工成品的效果來看，防火阻燃地板的電絕緣性、抗撞擊性、耐潮性均得到有效改善，且老化速率明顯降低，與其他品質(zhì)的地板相比，其實際使用壽命更長，性價比更高。

2.8? 橡塑發(fā)泡保溫材料

制備橡塑發(fā)泡保溫材料的主要材料為丁腈橡膠、聚氯乙烯，生產(chǎn)過程中通過采用特殊的發(fā)泡工藝，使其在建筑物內(nèi)部可以作為冷熱介質(zhì)容器或管道的保溫材料，具有節(jié)能、環(huán)保、耐高溫等相關(guān)優(yōu)勢。橡塑發(fā)泡保溫材料整體為密閉式發(fā)泡結(jié)構(gòu)，在火災(zāi)中可以發(fā)揮可靠的絕熱作用；且材料擁有較為致密的結(jié)構(gòu)，吸水性能差，本身抗水汽滲入性能優(yōu)越，在火災(zāi)現(xiàn)場基本不發(fā)生復(fù)燃，實際使用過程中還具有減震、吸音效果，包裹冷熱介質(zhì)容器或管道后既可以發(fā)揮致冷作用，同時還可以發(fā)揮保溫作用有效降低管道內(nèi)部的熱量損失[4]。

3 建筑內(nèi)部的阻燃材料選擇與應(yīng)用實例

3.1? 工程概況

某地建設(shè)數(shù)據(jù)中心，作為維護計算機穩(wěn)定運行的建筑空間，對于建筑防火性能具有更高的要求。此類建筑根據(jù)建筑用途設(shè)計方案，其內(nèi)部防火等級應(yīng)為丙類、一/二級。

3.2? 建筑內(nèi)部防火等級的實際要求

基于對GB50222—2017《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定的匯總，材料阻燃性能等級要求如表1所示。

注：A級燃燒性能材料包括A1級、A2級，A1級為不燃、不起明火材料，A2級為不燃材料且煙量應(yīng)滿足（GB8624—2012）《建筑材料及制品燃燒性能分級》的相關(guān)要求；B1級為難燃性材料，需要具備良好的阻燃性能，遇明火或高溫作用下不易起火、不易蔓延，從火源處移開后燃燒應(yīng)立即停止；B2級為可燃性材料，具有一定的阻燃作用，自然環(huán)境中遇到明火或高溫后起火燃燒，容易使火勢發(fā)生蔓延。

在本工程中，作為“特別場所”的數(shù)據(jù)中心，其內(nèi)部無窗房間所使用的阻燃材料燃燒性能要求為A級，其中地上部分安全出口與門廳頂棚、水平走道頂棚，地下部分安全出口與疏散門廳的頂棚、墻面、地面，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部消防控制室等重點區(qū)域所使用的阻燃材料均應(yīng)為A級燃燒性能材料。同時對安全出口、疏散通道頂棚、墻面所用材料類型做出明確要求，嚴禁在以上區(qū)域使用反光材料。

3.3? 阻燃材料的選擇與應(yīng)用

3.3.1? 阻燃材料的選擇

結(jié)合本工程對建筑內(nèi)部防火等級以及裝修成本的要求，在滿足阻燃材料實際需求的前提下，A級、B1級燃燒性能材料選擇范圍如下：

A級燃燒性能材料的選擇范圍為：涂料與其他裝飾面阻燃材料可以選擇無機防火涂料、玻璃、水泥造型制品、彩鋼板、GRG石膏制品；地面裝飾面阻燃材料可以選擇花崗石、瓷磚、全鋼、大理石、硫酸鈣防靜電地板、水泥自流平、金屬通風地板；隔墻阻燃材料可以選擇聚苯顆粒條復(fù)合板、灰砂磚、加氣混凝土砌塊、輕型龍骨硅酸鈣板；保溫阻燃材料可以選擇玻璃纖維、無機氣凝膠氈、巖棉、礦棉保溫板。

B1級燃燒性能材料的選擇范圍為：涂料與其他裝飾面阻燃材料可以選擇乳膠涂料、木質(zhì)吸音板、經(jīng)阻燃處理過的織物、難燃膠合板、紙面石膏板；地面飾面阻燃材料可以選擇防靜電環(huán)氧自流平、木基防靜電地板、難燃PVC；保溫阻燃材料可以選擇酚醛塑料、橡塑保溫板、聚氯乙烯塑料保溫板。

3.3.2? 阻燃材料在消防改造工程中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)中心建筑內(nèi)部消防改造過程中對材料性能有著諸多要求，由于計算機設(shè)備日常運行過程中通常伴隨有噪音產(chǎn)生，因此所選用的阻燃材料應(yīng)同時具有隔聲性能；且計算機運行本身會產(chǎn)生熱量，應(yīng)利用阻燃材料實現(xiàn)對熱量傳遞的阻隔，與此同時，由于計算機設(shè)備遇水通常會發(fā)生不同程度的損壞，因此改造過程中應(yīng)優(yōu)先選擇憎水性材料，以有效隔絕水分進入計算機設(shè)備內(nèi)部。綜合以上考慮，在達到防火等級要求的前提下，本工程所選用阻燃材料如下：

涂料及裝飾面阻燃材料（A級燃燒性能）選擇防火涂料，為白色均勻稠狀流體，其物理性能指標如下：表干時間2h、黏結(jié)強度0.63MPa、耐凍融循環(huán)性15次；耐酸性：在3％氯化氫中浸泡24h以上涂層表面無明顯變化；耐堿性：在3％氫氧化鈣中浸泡24h以上涂層表面無明顯變化；耐鹽性：在3％氯化鈣中浸泡24h以上涂層表面無顯著變化；耐水性：在自來水中浸泡24h以上涂層表面無明顯變化；初期干燥抗裂性好，使用后無裂紋出現(xiàn)、涂層厚度1.79mm、耐火極限126min。

地面裝飾面阻燃材料（A級燃燒性能）選擇水泥自流平，其性能指標參數(shù)為：流動度在210～260mm區(qū)間范圍內(nèi)、抗壓強度20MPa以上、硬化后抗壓強度在20～40MPa區(qū)間范圍內(nèi)、抗折強度為7MPa。

隔墻阻燃材料（A級燃燒性能）選擇加氣混凝土砌塊，其物理性能指標為：構(gòu)件厚度或截面尺寸不小于100mm、耐火極限為2h。

保溫阻燃材料（A級燃燒性能）選擇無機氣凝膠氈，其物理性能指標：厚度有3mm、5mm、10mm三種情況，密度為180～220kg/m3，寬度為1500mm，疏水性為350℃下絕對輸水，適用溫度-200～1000℃，導(dǎo)熱系數(shù)在25℃條件下為0.013～0.018W/（m·K）。

涂料及裝飾面阻燃材料（B1級燃燒性能）選擇難燃膠合板，其物理性能指標為：氧指數(shù)≥32%，垂直燃燒時間≤30s、燃燒高度≤25cm，使用過程中煙密度等級≤75SDR。

地面裝飾面阻燃材料（B1級燃燒性能）選擇防靜電環(huán)氧自流平，其物理性能指標為：環(huán)氧自流平面層厚度2～3cm、干燥時間為48h、抗壓強度為68MPa、耐沖擊性為65kg·cm、附著力為1級。

保溫阻燃材料（B1級燃燒性能）選擇酚醛塑料，為熱固性塑料，比重為1.5～2.0g/cm3、成型收縮率為0.5%～1.0%、實際成型溫度為150～170℃。

4 結(jié)語

綜上所述，在建筑物內(nèi)部開展消防改造的過程中，通過選擇合理的阻燃材料，不但能提升建筑物內(nèi)部的整體防火性能，還能最大限度降低建筑內(nèi)部火災(zāi)事故的發(fā)生概率，從而有效避免各類群死群傷事故的發(fā)生，在保障人民群眾生命財產(chǎn)安全的前提下有效降低火災(zāi)事故帶來的實際危害。

參考文獻：

[1]趙心怡.江蘇省建筑內(nèi)部裝修材料阻燃性能質(zhì)量監(jiān)管狀況研究[J].工程技術(shù)研究，2021，6（2）：120-121.

[2]鄭肖麗.基于2017版《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》的劇場聲學(xué)材料研究與應(yīng)用[D].西安：長安大學(xué)，2020.

[3]生金文.地鐵阻燃防火材料研究現(xiàn)狀、存在問題及解決對策[J].建材與裝飾，2019（26）：260-261.

[4]歐有樂.淺析數(shù)據(jù)中心內(nèi)部裝修材料防火應(yīng)用[J].通訊世界，2019，26（7）：48-49.

Practical application of flame retardant

materials in building fire protection system

Wei Minqing

（Renhuai Municipal Fire and Rescue Section， Guizhou Zunyi 564500）

Abstract：Taking the fire protection renovation project of a data center workshop in a certain place as an example， by analyzing the necessity of applying various flame retardant materials in the process of implementing decoration operations inside the building， it is concluded that flame retardant materials can effectively improve the overall fire safety level inside the building. Through the analysis of the actual performance of flame retardant materials one by one， combined with the actual needs of fire protection renovation work for the combustion grade of flame retardant materials， it is discussed how to effectively build a building fire protection system with a relatively high safety factor. It is hoped that on the basis of effectively meeting the requirements of the current fire protection code， the best fire protection effect can be achieved at the lowest construction cost.

Keywords：fire protection renovation; interior decoration; fire safety; flame retardant material