建筑材料防火材料.ppt

第一章 建筑防火材料 在人类历史发展进程中 火对人类文明的进步发挥了极其重要作用 但是火是一把双刃剑 它在造福人类的同时 也经常带来灾难 当火在时间或空间上失去控制 可能顷刻间烧毁房屋 交通中断 生产停顿等 给人类社会带来巨大的危害 建筑防火成为建筑设计中的一项基本要求 对延长建筑物使用寿命 保障人民生命财产安全具有重要意义 第一章 建筑防火材料 一 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 燃烧性能 材料燃烧或遇火时所发生的一切物理 化学变化 其中着火难易程度 火焰传播程度 火焰传播快慢以及燃烧时的发热量 均对火灾的发生和发展具有较大的影响 耐火极限 是指在标准耐火实验条件下 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时间 建筑构件的耐火极限决定了建筑物在火灾中稳定程度及火灾发展快慢 一 建筑材料的防火性能燃烧时的毒性 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 统计表明 火灾中伤亡人员 主要是中毒所致 或先中毒昏迷而后烧伤窒息或死亡 直接烧死的只占少数 燃烧时的发烟性 材料在燃烧或热解作用下 所产生的悬浮在大气中的可见固体和液体微粒 固体微粒就是碳粒子 液体微粒主要指一些煤焦油 材料燃烧发烟大小 直接影响能见度而进一步影响人的逃生和火灾的扑救工作 常用材料的高温损伤临界温度 三 建筑材料燃烧性及检测分级 通常分为四级 不燃性建筑材料 不起火 不微燃 难碳化 如 砖 瓦 玻璃 灰浆 石材 钢材 铝材等 难燃型建筑材料 难起火 难微燃 难碳化 如 石膏板 石棉板 难燃胶合板 纤维板等可燃性建筑材料 起火 微燃 如 木材及大部分有机材料易燃建筑材料 立即起火 燃烧 火焰传播速度很快 如 有机玻璃 赛璐珞 泡沫塑料等国标 建筑材料及制品燃烧性能分级 GB8624 2006 建筑材料及制品燃烧性能划分为A1 A2 B C D E F七个等级 建筑防火材料及其原理燃烧必须具备三个条件 1 可燃物质2 助燃剂 空气 氧气 氧化剂 3 热源 火焰 高温等 只有这三个条件同时存在并相互接触才能发生燃烧 若阻止燃烧 至少需要将其中一个因素隔绝开来 防火方法1 用难燃或不燃涂料将可燃物包裹起来 避免与空气接触 就可以使可燃表面变成难燃或不燃表面 2 用难燃或不燃材料制作防火材料 3 用难燃或不燃材料添加到材料中 实现材料自身的难燃或不燃性 4 材料在高温下或火焰下 形成不燃的结构致密的无机 釉膜层 5 表层材料剧烈发泡碳化 形成比原材料层厚几倍甚至几十倍的难燃的海绵状碳质层 隔绝氧气 阻止热量向底材传递 6 有些材料在高温下可以脱水 分解等吸热反应或熔融 蒸发物理吸热过程 放出的气体能冲淡可燃气体和氧的浓度 不燃的脱水物或熔融体形成的覆盖可使基材与空气隔绝 以延缓或阻止火势蔓延 常用防火材料防火材料构成 粘合剂 填料无机粘合剂 主要有水玻璃 石膏 磷酸盐 水泥等 耐火的矿物质填料 氧化铝 石棉粉 碳酸钙 珍珠岩 太白粉等 难燃型有机树脂 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 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 氯化石蜡 磷酸三丁酯 十溴联苯醚 和硼系 硼酸 硼酸锌 硼酸铝 锑系 铝系 锆系等无机化合物 建筑防火涂料概述涂料是一种呈现流动状态或可液化的固体粉末状态或原浆状态 能均匀涂覆并且能牢固地附着在被涂物体表面 并对被涂物体起到装饰作用 保护作用及特殊作用或几种作用兼而有之的成膜物质 1 建筑防火涂料的组成建筑防火涂料是施用于可燃性基材表而 能降低被涂材料表面的可燃性 阻滞火灾的迅速蔓延 用以提高构件的耐火极限的一种特种涂料 防火涂料涂覆在基材表面 除具有阻燃作用以外 还具有防锈 防水 防腐 耐磨 耐热以及涂层坚韧性 着色性 粘附性 易干性和一定的光泽等性能 防火涂料本身是不燃的或难燃的 不起助燃作用 防火原理是涂层能使底材与火 热 隔离 从而延长了热侵入底材和到达底材另一侧所需的时间 即延迟和抑制火焰的蔓延作用 侵入底材所需的时间越长 涂层的防火性能越好 因此 防火涂料的主要作用应是阻燃 在起火的情况下 防火涂料就能起防火作用 防火涂料的组成防火涂料的组成除一般涂料所需的成膜物质 颜料 溶剂以及催干剂 增塑剂 固化剂 悬浮剂 稳定剂等助剂以外 还需添加一些特殊阻燃 隔热材料 催化剂主要作用是涂料遇热时促进涂层脱水 碳化 形成碳化层 常用的崔化剂用磷酸二氢铵 磷酸氢二铵 焦磷酸铵 多聚磷酸铵以及有机磷酸酯等 碳化剂涂料受热后形成多孔结构的碳化层 使用较多的有淀粉 糊精 季戊四醇等发泡剂涂料受热时 释放出不燃性气体 如氨 二氧化碳 水蒸气 卤化氢等 常用的发泡剂有三聚氰胺 氯化石蜡 碳酸盐 磷酸铵盐等 阻燃剂用于防火涂料中的阻燃剂种类很多 常用含磷 卤素的有机阻燃剂 如磷酸酯 三磷酸酯等 常用无机阻燃剂有氢氧化铝 硼砂 氢氧化镁等 无机隔热材料主要有膨胀蛭石 膨胀珍珠岩等 它们在钢结构 混凝土隔热防火涂料中使用很多 钢结构 混凝土本身是不燃性材料 涂覆防火涂料的目的不是起阻燃作用 而是起隔热作用 按防火机理 膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料按涂料的燃烧性能 难燃型防火涂料和不燃型防火涂料 按基料组成成分 为无机防火涂料和有机防火涂料 无机防火涂料用无机盐作基料 有机防火涂料则用合成树脂作基料 按使用的分散介质 水溶性防火涂料和溶剂型防火涂料 无机防火涂料以及乳胶防火涂料 一般用水作分散介质 一些有机防火涂料则用有机溶剂作分散介质 按涂覆的基材 钢结构防火涂料 混凝土结构防火涂料 木结构防火涂料等 按防火涂料的主要用途和使用对象 饰面型防火涂料 电缆防火涂料 钢结构防火涂料 混凝土防火涂料等 钢结构防火涂料又可细分为厚涂型 薄涂型 超薄型及室内用 室外用等类型 防火涂料分类 防火机理大致可归纳为以下几点 1 防火涂料本身具有难燃性或不燃性 使被保护基材不直接与空气接触而延迟物体着火和减小燃烧的速度 2 防火涂料除本身具有难燃或不燃性外 它还具有较低的导热系数 可以延迟火焰温度向被保护基材的传递 3 防火涂料受热分解出不燃的惰性气体 冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体 使之不易燃烧或燃烧速度减慢 4 含氮的防火涂料受热分解出NO NH3等基团 与有机游离基化合 中断连锁反应 降低温度 5 膨胀型防火涂料受热膨胀发泡 形成碳质泡沫隔热层 封闭被保护的物体 延迟热量向基材的传递 阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降 一 非膨胀型防火涂料防火机理非膨胀型防火涂料是一种由难燃性或不燃性的树脂及难燃剂 防火填料等组成的 涂层具有效好的难燃性 能阻止火焰蔓延的特种建筑涂料 组成 非膨胀型防火涂料的主要成膜物质是难燃性的树脂 一般为含卤素 磷 氯之类的高分子合成树脂 如卤化的醇酸树脂 聚酯 环氧酚醛 氯化橡胶 氯丁橡胶乳液 聚丙烯酸酯乳液等 它们与难燃剂配合可以实现涂层的难燃化 此外如水玻璃 硅溶胶 磷酸盐等无机质材料亦可以作为防火涂料的成膜物质 由它们组成的涂料涂层具有不燃性 不发烟和无毒性等特点 二 膨胀型防火涂料防火机理膨胀型防火涂料是由难燃树脂 难燃剂及成碳剂 脱水成碳催化剂 发泡剂等组成的 涂层在火焰或高温作用下会发生膨胀 形成比原来涂层厚度大几十倍的泡沫碳质层 能有效地阻挡外部热源对底材的作用 从而起到能阻止燃烧发生的一种建筑防火特种涂料 注意 膨胀型防火涂料阻止燃烧的效果大于非膨胀型防火涂料膨胀型防火涂料的主要成膜物质是合成树酯 主要有 聚丙烯酸酯乳液 聚醋酸乙烯乳液 醋酸乙烯 乙烯乳液 不饱和聚酯 环氧树脂 醇酸树脂 聚氨酯 环氧 聚硫等 它们与有机难燃剂相结合 使涂层既具有良好的常温使用性 又具有良好的难燃性 三 饰面型防火涂料 饰面型防火涂料是指涂于可燃材料 木材 纤维板 纸板 及其制品 表面 能够形成具有防火阻燃保护及一定装饰作用涂膜的防火涂料 防火涂料的质量要求 一般要求防火涂料在规定存放期内 应是均匀液态或稠状 浆状流体 没有硬化 结皮或明显的颜料 填料沉淀 允许轻微分层 但经搅拌即可变成均匀 悬浮的体系 同时 防火涂料可用刷涂 喷涂 辊涂或刮涂中任何一种方法或多种方法方便施工 能在通常的自然环境条件下干燥 固化 成膜后表面无明显凸凹或条痕 没有脱粉 针孔 气泡 泡裂 斑点或颜色分离现象 能形成平整的饰面 防火涂料在施工实干后应没有刺激性气味 涂料不宜采用苯类溶剂 常用的饰面型防火涂料的技术指标 钢结构 钢结构火灾特性钢材是常用的建筑材料 钢结构是主要的建筑结构之一 自上世纪80年代以来 我国的钢结构建筑不论是工业还是民用 如商贸大厦 体育馆 图书馆 展览馆 电视塔 各类工业厂房 仓库等大跨度建筑物和超高层建筑物均广泛采用钢结构 用钢材制作骨架建造房屋 具有强度高 自重轻 施工方便和节约木材等优点 钢材虽是不燃烧体 但是它都极易导热 怕火烧 科学试验和火灾实例都表明 未加防火保护的钢结构在火灾温度的作用下 只需10多分钟 自身温度就可达540 以上 钢材的机械力学性能 诸如屈服点 抗压强度 弹性模量以及荷载能力等都迅速下降 达到600 时 强度则几乎等于零 因此 在纵向压力和横向拉力作用下 钢结构不可避免地扭曲变形 跨塌毁坏 钢结构防火涂料 钢结构火灾具有如下特点 第一 钢结构垮塌快 难扑救 钢结构建筑物发生火灾 裸露的钢构件在烈火围困之中 一般只需10min便失去文撑能力 随即变形塌落 若是火场离消防队稍远或是报警不及时 消防人员到达现场时 钢架已经烧毁或很快就垮塌了 有时只扑救余火 由于钢结构垮塌快 给抢救带来威胁 阻碍灭火人员接近建筑物 天津体育馆大火 钢屋盖垮塌时消防水带都来不及撤出 第二 火灾影响大 损失重 采用钢结构的建筑物多是工业厂房 仓库 体育馆及高层建筑物等 如天津体育馆火灾 仅直接经济损失160多万元 影响原定次日举行的全国体操比赛无法进行 社会影响也很大 第三 建筑物易毁坏 难修复 由于建筑物是以钢构件作为梁 柱 屋架 在火灾中往往因钢结构构件变形失去支撑能力 而导致边筑物部分或全部垮塌 钢结构变成了 麻花状 或 面条式 的废物 变形后的钢结构又是无法修复使用的 钢结构火灾具有如下特点 钢结构防火保护的必要性钢构件虽是非燃烧体 但不加保护的钢柱 钢梁 钢楼板等承重构件的耐火极限仅为0 25h 要满足规范规定的1 3小时的耐火极限要求 必须实施防火保护 钢结构的防火是建筑设计必不可少的一个方面 如不加保护 就存在潜在危险性 钢结构防火保护的目的 就是在其表面提供一层绝热或吸热材料 隔离火焰直接灼烧钢结构 阻止热量迅速传向钢基材 推迟钢结构温升和强度变弱的时间 使之达到规范规定的耐火极限要求 以行利于安全疏散和消防灭火 避免和减轻火灾损失 汉诺威世博会 意大利展馆 钢结构防火涂料按使用场所分 室内 N 和室外 W 钢结构防火涂料按适用厚度分 厚型 H 薄型 B 和超薄型 CB 防火涂料厚涂型钢结构防火隔热涂料基本组成又叫无机轻体喷涂材料 属于非膨胀型 蛭石水泥系 矿纤维水泥系 氯氧化镁水泥系和其他无机轻体系 质量百分组成 1 胶结料 硅酸盐水泥 氯氧化镁水泥或无机高温粘合剂等 15 40 2 骨料 膨胀蛭石 膨胀珍珠岩 矿棉等 20 50 3 化学助剂 改性剂 硬化剂 防水剂等 5 10 4 自来水10 30 钢结构防火涂料LG钢结构防火隔热涂料 该涂料由改性无机高温粘结剂和膨胀蛭石 膨胀珍珠岩 粉煤灰空心微珠等加水拌和而成 STI A钢结构防火涂料 SJ I型高温隔热防火涂料等等 混凝土结构防火涂料 混凝土本身不会燃烧 但耐热度有限 在建筑物火灾中 火场温度5min 500 以上 10min 700 以上 此时混凝土水化产物高温脱水 使水泥强度下降甚至破坏 另一方面 不同岩石成分的粗骨料受热变形各不相同 会破坏混凝土的整体稳定性 混凝土结构中的钢筋耐火能力差 特别是预应力筋 200 时的屈服点开始下降 300 时预应力几乎全部消失 预应力板强度 刚度迅速下降 无任何保护的混凝土结构在火灾发生30min左右就可能损坏或坍塌 常用混凝土结构防火涂料 106预应力混凝土楼板防火隔热涂料 以无机和有机复合物作粘合剂 以膨胀珍珠岩 粉煤灰空心微珠 硅酸铝纤维等多组分多功能原料 用水作溶剂和稀释剂 经机械搅拌混合而成 属非膨胀型 组成是 1 粘结剂 无机和有机复合物 30 50 2 膨胀珍珠岩等骨料25 40 3 化学助剂5 10 4 自来水5 15 SB 1防火涂料 非膨胀型预应力混凝土防火涂料 组成 1 粘结剂 有机和无机复合物 20 40 2 含SiO2 Al2O3的骨料30 60 3 化学助剂2 10 4 溶剂和稀释剂10 20 由于建筑板材有利于大规模工业化生产 现场施工简便 迅速 具有较好综合性能 而被广泛使用于建筑物的顶棚 墙面 地面等多种部位 近年来 为满足防火 吸音 隔声 保温以及装饰等功能的要求 新的产品不断涌现 本节着重介绍部分有代表性新型防火板材 建筑防火板材 纤维增强硅酸钙板 纤维增强硅酸钙板 1 纤维增强硅酸钙板纤维增强硅酸钙扳 简称 硅钙板 是用粉煤灰 电石泥等工业废料为主 采用天然矿物纤维和其他少量纤维材料增强 工艺制坯 经高压釜蒸养而制成的轻质 防火建筑板材 特点 该板纤维分布均匀 排列有序 密实性好 有较好的防火 防热 防潮 不发霉变质 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和涂料 印刷花纹 贴各种墙布 壁纸 并且与木板一样能锯 刨 钉 钻等可加工性 可根据实际需要裁截 适用范围 硅钙板的主要用途为一般工业和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 地铁和其他地下工程的吊顶 隔墙 护壁等 建筑防火板材 2 耐火纸面石膏扳石膏板在我国轻质墙板使用中占有很大比重 品种包括纸面石膏板 无纸面纤维石膏板 装饰石膏板 空心石膏板条等 其中纸面石膏板具有轻质 表面平整 易于加工与装配 施工简便 调湿 隔声 隔热 防火等优点 其产品主要有普通纸面石膏扳 耐水纸面石膏板和耐火纸面石膏板三种 注意 耐火纸面石膏板主要用于耐火性能要求较高的室内隔墙和吊顶及其他装饰装修部位 耐火纸面石膏扳 4 纤维增强水泥平扳 TK板 TK板的全称是中碱玻璃纤维短石棉低碱度水泥平板 TK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 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 旧建筑物加固等 适用范围层改造中的隔墙和吊顶 适用于轻型工业厂房 操纵室 实验室等 能适应轻质 防震 防火 隔热 隔声等多种要求 是一种新型建筑轻板 纤维增强水泥平扳 TK板 5 滞燃型胶合板滞燃型胶合板在火灾发生时能起到滞燃和自熄灭的效果 其物理力学性能和外观质量均符合国家II类胶合板的国家标准 加工性能与普通胶合板无异 无论是锯 刨 刮 砂均不受影响 表面经涂饰后 其漆膜的附着力均达98 以上 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 采用的阻燃剂无毒 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 适用范围适用于有阻燃要求的公共和民用建筑内部吊顶和墙面装修 也可制成阻燃家具或其他物品 6 难燃铝塑建筑装饰板难燃铝塑建筑装饰板是一种新型建筑装饰材料 它具有难燃 质轻 吸音 保温 耐水 防蛀等优点 性质优于钙塑泡沫装饰板 适用范围该材料可广泛用于影剧院 宾馆饭店 医院 空调车厢 重要机房 船艇仓室等的吊顶及墙面吸音板 该装饰板图案新颖 美观大方 施工方便 7 矿棉防火装饰吸音板矿棉防火装饰吸音板是以不燃材料矿棉 岩棉 为主要原料 加入适当的粘结剂 防潮剂 防腐剂 增加剂等 采用湿法生产 经烘干加工而成 矿棉防火装饰吸音板化学稳定性好 无毒 防虫蛀 不易腐蚀 不吸潮 能保湿隔热 降低能耗 能阻止火灾蔓延 减少损失 特点由于矿棉的烧结温度为750 使用温度可达650 所以用其制成的装饰吸音板具有优良防火性能 其阻燃性要优于阻燃型塑料贴面板 并由于矿棉纤维的直径在6um左右 其制成板材的导热系数要低于软质纤维板 而吸声效果又优于软质纤维板 所以矿棉装饰吸音板不仅有良好的保湿性能 而且还是 种防治噪声污染的良好材料 装于室内能使声音更为悦耳动听 并起到调节室温的作用 适用范围 适用于公共 民用建筑内部吊顶 墙面装修及保温吸音材料 特别适用于宾馆 礼堂 影剧院 体育馆 候机候船室 车站 广播电台 电话间 教室 地下室等各类建筑的内部装饰 起到防火 消声 隔音 隔热和调节室内气温作用 矿棉防火装饰吸音板 8 新型防火岩棉吸音板新型岩棉吸声板是以优质玄武岩和高炉矿渣为原料 配以焦炭 经高温烧制离心成型的优质吸声板材 具有耐高温 无毒 不燃 无味 不霉 不刺激皮肤等优点 适用范围 表观密度轻 保温 吸音 防火 节能等优点 是较理想的建筑内装饰材料 可广泛用于建筑物的吊顶 贴壁 隔壁等内部装修 尤其用于播音室 录音录像室 影剧院 舰艇 公共建筑走廊 商场 工厂车间 民用建筑及要求安静场所 可以改善室内音质 降低室内噪音 调节室温 改善劳动条件和生活环境 9 膨胀珍珠岩装饰吸声板膨胀珍珠岩装饰吸音板具有轻质 吸音 保温 隔热 防火等特点 防火性能最佳 适用范固该板主要用于影剧院 礼堂 录音室 会议室及工业建筑 地下工程中 作为音质处理和表面装饰之用 还可用于纺织厂