玻璃幕墙火灾特性与防火保护

1、玻璃幕墙火灾特性与防火保护一、 概论1.1前言 火创造了人类的文明，推动了社会的进步，但火灾也给人们的生命财产、自然资源带来了极大的危害。在美国“9.11”恐怖袭击事件中，正是由于熊熊燃烧的大火使高达423米的纽约世贸大楼瞬间倒塌，同时也无情地吞噬了近5000人的生命。血的教训使我们更加深刻的认识到“高耐火度的结构构件和构造设计是确保整体建筑在猛烈的火灾荷载作用下不垮的关键所在”。随着玻璃幕墙在现代建筑中被日益广泛的采用，其防火性能也越来越被人们所重视。本文将就玻璃幕墙火灾特性与防火保护进行较为详细的论述，由于本人业务水平有限，不实之处恳请指正。1.2建筑火灾特点建筑火灾发展分三个阶段：火灾起

2、始阶段，其延续时间根据具体条件约520分钟，此时燃烧是局部的，火势不稳定，室内平均温度约50100；火灾发展到旺盛燃烧阶段，这阶段温度高，室内大部分物体都在猛烈燃烧，热分解显著，室内平均温度约150270，最高温度350；第三个阶段为火灾熄灭阶段，此时室内可燃物质基本燃光，火灾自行熄灭。从火灾发生到旺盛燃烧阶段，室内平均温度达到300是需要一定时间的，最少需要30多分钟。据统计，我国80%的火灾延续时间在1.0小时以内，96%的火灾延续时间在2.0小时以内。影响火灾严重性的因素主要有：可燃材料的燃烧性能、火灾荷载、可燃材料的分布、着火房间的大小、形状、热性能、房间开口的面积和形状。火灾荷载：是

3、指建筑物中的可燃烧材料的数量厚实性系数：是指单位长度内受热表面积与体积之比。1.3建筑设计防火规范及基本概念建筑物耐火的等级是衡量建筑物耐火程度的分级，建筑设计防火规范（GBJ 16-87）中规定：我国根据建筑物的重要性和它在使用中的火灾危险性将耐火等级分为四级，绝大部分的工业与民用建筑属于二级或三级。高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）中规定：高层建筑的耐火等级分为一、二两级。建筑物耐火等级，是由组成房屋构件的燃烧性能和构件最低的耐火极限来决定的。耐火极限，即按构件试验标准升温，对构件进行耐火试验，从受到火的作用时起到构件失去支撑能力或完整性被破坏或失去隔火作用的时间，这段时间被

4、称为耐火极限，其单位用小时表示。构件失去支撑能力：是指构件自身解体或垮塌；梁、楼板等受弯承重构件，挠曲速率发生突变，是失去支撑能力的象征。完整性被破坏：是指楼板、隔墙等具有分隔作用的构件，在试验中出现穿透裂缝或较大的孔隙。失去隔火作用：是指具有分隔作用的构件在试验中背火面测温点测得平均温升到达140（不包括背火面的起始温度）；或背火面测温点中任意一点的温升到达180；或不考虑起始温度的情况下，背火面任一测点的温度到达220（这时虽没有火焰穿透，但这样高的温度已能够使构件附近的纤维制品等自燃了）。1.4玻璃幕墙防火设计要求作为建筑物的外围护结构玻璃幕墙是建筑重要组成部分，也应符合建筑设计防火规范

5、要求，所以防火是玻璃幕墙主要性能之一。玻璃幕墙工程技术规范（JGJ 102-96）中4.4.4条规定：玻璃幕墙的防火设计应符合现行国家标准建筑设计防火规范（GBJ 16-87）的规定，建筑设计防火规范中规定：“建筑物非承重外墙、疏散走道两侧隔墙，二级采用非燃烧体，耐火极限为一小时；三级采用非燃烧体，耐火极限为半小时。建筑物房间隔墙，二级采用非燃烧体；三级采用难燃烧体，耐火极限均为半小时”；高层建筑玻璃幕墙的防火设计尚应符合现行国家标准高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）的有关规定，高层民用建筑设计防火规范中规定：“高层建筑物非承重外墙、疏散走道两侧隔墙，一、二级均采用非燃烧体，耐火

6、极限为一小时”。因玻璃幕墙多用于建筑外墙或房间隔断，属于非燃烧体，所以其耐火极限满足0.51.0小时的防火设计要求也就不言而喻了。二、 玻璃幕墙材料火灾特性分析玻璃幕墙耐火等级，是由组成幕墙构件的燃烧性能和构件最低的耐火极限来决定的。我国根据建筑材料的燃烧性能，将其分成四个级别：A不燃性建筑材料；B1难燃性建筑材料；B2可燃性建筑材料；B3易燃性建筑材料。建筑设计防火规范中规定：耐火等级为一级的建筑物，必须采用不燃材料制作的构件。与玻璃幕墙有着直接和间接联系的材料主要有钢材、铝合金、玻璃、胶及塑料、混凝土等五大类材料，其中绝大部分属于不燃性建筑材料。但在高温条件下，不燃材料会发生各种物理、化学

7、变化，如钢材在550左右急剧软化，以至受火构件1530分钟突然倒塌；普通玻璃受火1分钟炸裂脱落，致使火焰穿出失去隔火作用；混凝土强度降低，变形增大，甚至可能爆烈等。这说明材料不燃，制成的构件不一定耐火性好。因此，只有充分了解这些材料在火灾中的特性，才能有针对性地进行防火设计，提高幕墙整体耐火等级，最大限度地减少和限制火灾给人民生命、财产安全带来的危害。2.1钢材的火灾特性钢材作为一种“轻质高强”的建筑材料，已成为幕墙重要的支撑构件，但就防火的角度而言，钢材对火的敏感性十分强，它又不是一种理想的耐火结构材料。由于钢材在高温作用下的物理特性直接影响着幕墙在火灾中的整体稳定性，所以对钢材在高温作用下

8、的物理特性进行深入分析是十分必要的。 2.1.1钢材的分类2.1.2钢材在火灾中的高温力学性能钢材属不燃性建筑材料，但钢材在火灾高温作用下，强度损失很快，钢材的耐火极限很低。钢材在高温作用下的强度钢的抗拉强度在100时有所降低，随后开始上升，在250升高到最大值，随后又开始下降，温度升高到500时，抗拉强度降低很大，只有常温下时1/2，600时为常温的1/3，1000时降为零。钢材的延伸率、颈缩率在250左右为极小，称为蓝脆区，蓝脆性是由随着温度而变化的不同程度可溶性的元素碳和氢引起的；以后随温度上升而升高，说明高温时钢材的塑性变好。布氏硬度在300到达最高点，然后随温度升高而下降，630左右

9、下降到原来的1/2。钢材强度随温度降低情况可以用降低系数（Mat）表示。表2-1是某些钢材屈服强度温度降低系数。表2-1钢材屈服强度温度降低系数（Mat）温度100200250300350400450500A3（非冷拉）1.00.990.810.670.59A3（冷拉）0.970.920.920.690.4416Mn0.900.840.820.770.640.640.540.4325MnSi0.930.880.840.820.710.660.560.44材料的弹性模量越小，在给定应力的条件下，变形就越大。材料的弹性模量随温度增加而迅速减小，高温下钢筋弹性模量可用下式计算： Eat=aEa式中：

10、 Eat温度t时钢筋的弹性模量； Ea常温时钢筋的弹性模量； a钢筋弹性模量变化系数，可以按表2-2取值表2-2钢筋弹性模量变化系数温度2050100200300400500600a10.960.920.880.830.780.73 钢材被加热时，原子间距增加，金属出现热膨胀现象。钢材温度增加1，所增加的长度与原来长度的比值，称线膨胀系数（L）L=L2L1/L1(t2t1)式中： L钢材的膨胀系数，单位1/ L1原来长度 L2加热后长度 (t2t1) 温度差。 钢材的热膨胀系数值一般在（1020）×10-6的范围之内。在稍高于700以上，由于发生向奥氏体转变，膨胀系数有所下降。例如：

11、 通过计算3.9米长的型钢，温升300，线膨胀1224mm。钢结构的临界温度 承重钢构件失去承载能力的温度称钢结构的临界温度。在实际使用时，静定梁的临界温度可以近似采用420；超静定梁的临界温度可以近似采用520。影响钢结构临界温度的因素很多，例如结构荷载大小、构件截面形状、构件支撑条件、钢柱细长比等。钢结构的耐火极限钢结构在火灾中，由于高温作用，强度损失很快，经过一定时间便失去承载能力，发生扭曲倒塌。耐火极限试验表明，未经任何保护的钢结构，其耐火极限只有1530min。钢结构的耐火极限可以用下式计算：t=0.54(Ts-50)(F/V)-0.6式中： t钢结构耐火极限，（min）； Ts钢结

12、构温度（）； F/V构件表面系数，等于单位长度构件的受火面积与其体积的比值（m-1）。钢材的高温蠕变金属在高于一定温度下受到应力作用，即使应力小于屈服强度，也会随着时间的增长而缓慢地产生塑性变形，这种现象称为蠕变。碳素钢当温度超过300350，合金钢温度超过350400时，均会发生蠕变。除了应力和温度是影响钢材蠕变性能的主要因素以外，钢材的蠕变性能还与以下因素有关：钢材的熔点越高，抗蠕变性能越好；钢材内晶型具有密排结构，抗蠕变性能比较好；含钼的钢材具有较好的抗蠕变性能；预变形可以提高钢材的蠕变强度；钢材内含碳量对蠕变有影响，在400下含碳量从0.15%增加到0.35%，钢材的抗蠕变性能达到最好

13、，含碳量继续增加，则抗蠕变性能下降；沸腾钢的抗蠕变性能低于镇静平炉钢，电炉钢的蠕变性能大大超过平炉钢。钢材的高温腐蚀碳钢在空气中被加热时，温度对氧化速度影响很大，氧化过程如下：温度小于200时，出现-Fe2O3(或Fe3O4)氧化膜，有良好的保护性；温度上升到250275时，膜补层的-Fe2O3(或Fe3O4)向-Fe2O3转变，氧化膜加厚，氧化速度加快；当温度高于575时，碳钢表面氧化膜由三层组成：FeO- Fe3O4-Fe2O3。氧化速度加快；温度高于800900时，氧化速度发生显著增加。除了氧以外，水蒸气、二氧化碳、氯、硫化氢等对碳钢都有强烈的氧化性。钢材在高温氧化过程中表面的渗碳体(F

14、e3C)与气体作用导致渗碳体减少，称为钢的脱碳。主要反应如下：Fe3C+O2 3Fe+CO2Fe3C+CO2 3Fe+2COFe3C+H2O 3Fe+CO+H2Fe3C+2H2 3F+CH4 生成的气体离开钢材表面，使氧化脱碳过程继续下去，造成钢表面膜的破坏和硬度、疲劳强度下降。2.2铝型材的火灾特性纯铝的强度低，不能承重荷载。在纯铝中加入一定量的Mg、Mn、Cu、Si后，可制成强度高的铝合金。建筑型材主要使用LD、LT两类变形铝合金。铝合金的密度为2.72.9g/cm3,屈服强度为210500MPa，抗拉强度为380550MPa，弹性模量为（0.630.8）×105Pa。铝合金在火

15、灾高温作用下强度损失很快，250左右铝合金抗拉强度降低到原来的1/2，370左右抗拉强度几乎全部损失。2.3玻璃的火灾特性玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石为主要原料，外加助溶剂、脱色剂、着色剂等辅助原料，经高温熔融，成型、冷却而成的固态物质。按照玻璃的无定型-晶子学说，玻璃是一种具有近程有序区（晶子），而远程无序（网络）的无定型物质。组成玻璃的SiO2，每个硅原子处在中心，周围被四个氧原子所包围，形成硅氧四面体，24个硅氧四面体按照一定方式有序排列，组成一个微小的晶子。玻璃中存在着无数的微小晶子，这些晶子之间的相互连接组成网络，但其排列是毫无规律的玻璃中的碱金属和碱土金属离子无规律分散填充在中间。

16、使得玻璃具有各向同性的特征。玻璃光学、电学、热学和力学性质都与它的方向和位置没有任何关系。着火时玻璃受火面温度升高，背火面及其它未受火烤的区域，由于玻璃导热系数小，仍维持较低温度，于是在玻璃内产生热应力。这个应力如果超过玻璃强度，玻璃就会炸裂。根据实验，玻璃局部温度达到250就会发生炸裂现象。玻璃在火焰高温作用下很快会炸裂而失去隔火作用。所以玻璃虽是不燃烧体，但其耐火极限很低。玻璃的抗压强度为6001600MPa，抗拉强度为40120MPa；玻璃的弹性模量为60000750000MPa；莫氏硬度47；玻璃的比热为0.331.05J/(g·K)；玻璃的导热系数很小，为0.5W/(m&#

17、183;K)；玻璃的线膨胀系数为0.051.5×10-7/K。玻璃内所产生的温度应力可以用下式计算：=KET式中：玻璃温度应力（MPa）线膨胀系数T玻璃平面上的温度差K修正系数，K=0.71.0E玻璃弹性模量。通过上式计算，普通玻璃温差50左右即会炸裂。2.4胶及塑料的火灾特性玻璃幕墙常用胶及塑料有：聚乙烯铝复合板、硅酮结构密封胶、3M胶带、PVB胶片、聚硫胶、丁基胶、环氧树脂、云石胶、聚乙烯泡沫塑料、三元乙丙胶条、断热条等。这些附件是由合成树脂、填料与外加剂组成的。它们的共同特点是：2.4.1密度小，具有良好的耐腐蚀性与绝缘性，但其致命的弱点是耐热性差，稍微加热即发生软化，机械强度

18、降低，变成粘稠橡胶状物质2.4.2温度继续升高，粘稠状物质的分子间的键开始断裂，分解成分子量较小的物质。热分解温度一般在200400之间，热分解的产物多种多样，这些热分解的产物大多数是可燃的、有毒的。在热分解的过程中还会产生微碳粒烟尘而冒黑烟。2.4.3当分解产物浓度超过爆炸下限时，遇明火会发生一闪即燃的现象，即闪燃。发生闪燃的最低温度称闪点。进一步提高温度，热分解速度加快，则会发生连续燃烧，此时材料被引燃，引燃时的温度称为燃点。2.4.4燃烧时发热量比较高，例如软质聚乙烯的燃烧热为46610K/kg，聚苯乙烯为40180K/kg，为木材的23倍。燃烧热大，燃烧时火焰温度必然就高，多数在200

19、0左右。火灾发展猛烈，燃烧速度快，同时产生大量的烟和有毒气体。2.5钢筋混凝土的火灾特性2.5.1混凝土组成及热物理性能混凝土是一种混合材料，大体上可将其划分为起粘结作用的水泥沙浆和起骨架作用的骨料这两部分，水泥沙浆硬化以后将骨料胶结成一个整体。混凝土的热物理性能有：导热系数（）普通混凝土导热系数一般介于1.43.6W/（m·K）之间，其随温度升高变化不大，或略有降低。导温系数（）导温系数表示混凝土发生温度变化的速率。普通混凝土导温系数一般介于0.0020.006m2/s之间, 取决于骨料的种类，而骨料的导温系数按下述顺序增加：玄武岩、流纹岩、花岗岩、石灰岩、白云石、和石英。比热（c

20、）普通混凝土比热介于8401170 J/（kg·K）之间，其随温度升高而升高。热膨胀系数（）在常温下混凝土的热膨胀系数由水泥沙浆和骨料的热膨胀系数所决定的。普通混凝土的热膨胀系数为11X10-6/20X10-6/。2.5.2混凝土在火灾中的高温力学性能混凝土是非然性建筑材料，在火灾中不燃烧、不发烟、不产生有毒气体。但混凝土在火灾高温作用下，抗压抗拉强度、弹性模量、粘结强度等重要力学性能均会降低，影响建筑物或幕墙的稳定性，甚至倒塌。混凝土在高温作用下的抗压强度混凝土被加热到300以下，温度与抗压强度关系的规律性不明显，一般强度还略有提高。这是因为加热到100150时发生自蒸过程，水蒸气

21、促进水泥熟料水化，水泥石强度增高；加热到200300，硅酸二钙凝胶水分排出，氧化钙水合物结晶以及硅酸三钙水化，导致混凝土硬化，抗压强度增加。当混凝土加热到300以上，水化硅酸钙和水化铝酸钙发生脱水。此时水泥石一方面发生受热膨胀，同时又出现脱水收缩，这种热物理现象随着温度增加，脱水收缩比受热膨胀越来越显著，最后的收缩率可达0.5%以上；而混凝土中的骨料随温度升高不断膨胀，特别是砂子、花岗岩和砾石，含有石英，石英在573时，型晶格转变成型晶格，体积膨胀达0.85%；575时，水泥石中的Ca(OH)2脱水，使Ca(OH)2晶体破坏，产生的氧化钙若吸收水分又重新生成Ca(OH)2，体积重新膨胀。由于混

22、凝土内的这种复杂的收缩、膨胀以及水泥石凝胶体、结晶体的破坏，使得混凝土温度被加热到300以后，强度迅速下降。600时强度损失50%，800以上时强度损失80%。 混凝土在火灾高温作用下的弹性模量随着温度的升高，混凝土内凝胶与结晶体脱水，结构松弛，孔隙增多，变形增加，导致混凝土弹性模量下降。混凝土在火灾高温作用下的粘结力随着混凝土温度升高，水泥结石发生脱水收缩，钢筋发生热膨胀，使两者的摩擦力增加，但同时水泥结石由于脱水而变得多孔松弛，强度降低，混凝土与钢筋的粘结力下降。在常温下，抗压强度200kg/cm2的普通混凝土同光面钢筋的粘结力27 kg/cm2，在450时粘结力降低为零。在常温下普通混凝

23、土与变截面钢筋的粘结力为55kg/cm2，在150时粘结力不仅不下降，还增加25 %，在450时粘结力降低为20%。其他混凝土与钢筋粘结力变化规律更复杂些。但超过450温度，混凝土与钢筋的粘结力均会下降。混凝土在火灾高温作用下的抗拉强度混凝土在火灾高温作用下，抗拉强度降低比抗压强度下降10 %15 %，这是因为混凝土中水泥结石的微裂纹扩展的结果。这种情况对钢筋混凝土楼板受拉面的损害极大，尤其是对于幕墙与主体连接点处的危害必须引起高度重视。受热混凝土强度的恢复只要温度不超过500，受热混凝土冷却后又会慢慢地吸收水分，再度进行水化反应，逐渐恢复强度，一年后可恢复90 %的强度。混凝土的弹性模量也可

24、逐渐恢复。但温度超过500以后，混凝土的强度及弹性模量均很难以恢复了。三、 玻璃幕墙防火保护设计3.1钢材的防火保护经过以上分析可以看出，钢材在火灾高温作用下，强度损失很快。而在玻璃幕墙中大量使用了方钢、角钢、槽钢作为支撑构件，若不加以保护或保护不利，在火灾中有可能失去承载能力而导致整个玻璃幕墙的倒塌。由于钢结构的耐火极限仅0.25h。与防火规范对玻璃幕墙的耐火极限要求相差很远，所以必须对钢结构实施防火保护。钢结构的防火保护方法主要有涂覆防火涂料、包封法。3.1.1涂覆防火涂料施涂于钢构件表面，能形成耐火隔热保护层，以提高钢构件耐火极限的涂料，称为钢结构防火涂料。按其涂层厚度又可分为厚涂型、薄

25、涂型和超薄涂型防火涂料。薄涂型防火涂料薄涂型防火涂料一般涂层厚度只有27mm，高温时涂层发泡膨胀，被涂覆过的钢结构耐火极限可达0.51.5小时。涂层粘结力强、抗震抗弯性好，有一定装饰效果，可调配各种颜色以满足不同的装饰要求。适用于建筑物竣工后依然裸露的钢结构。其性能要求见表3-1。表3-1 薄涂型钢结构防火涂料性能项目指标粘结强度(MPa)0.15抗弯性挠曲L/100，涂层不起层、脱落抗震性挠曲L/200，涂层不起层、脱落耐水性(h)24耐冻融循环性(次)15耐火极限涂层厚度(mm)3 5.5 7耐火时间不低于(h)0.5 1.0 1.5厚涂型防火涂料厚涂型防火涂料一般涂层厚度为850mm，呈

26、粒状面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.53.0小时，厚涂型防火涂料因涂层厚，要求干密度小，不得过多增加建筑物的荷载，同时要求热导率低、耐火隔热性好。适合于建筑物竣工后，已经被围护、装饰材料遮蔽、隔离的隐蔽工程，防火保护层的外观要求不高，但其耐火极限往往要求在1.5小时以上，如超高层全钢结构等。其性能要求见表3-2。表3-2 厚涂型钢结构防火涂料性能项目指标粘结强度(MPa)0.04抗压强度(MPa)0.3干密度(kg/m3)500热导率(W/cm·K)0.1160耐水性(h)24耐冻融循环性(次)15耐火极限涂层厚度(mm)15 20 30 40 50耐火时间不低于(h)1.0

27、 1.5 2.0 2.5 3.0超薄膨胀型钢结构防火涂料 SCA型涂料。该涂料是以几种水性树脂复合反应物为基料，磷酸与氢氧化铝为主的复合阻燃剂，以水为溶剂制成。SCA涂层厚度1.61mm，耐火极限63min。SCB型涂料。该涂料以拼和树脂为基料，轻溶剂油为溶剂的溶剂型钢结构膨胀型防火涂料。涂料干燥时间表干为1小时；粘贴强度为0.19MPa；抗震性为挠曲L/200,涂层不起层，不脱落；抗弯性为挠曲L/100，涂层不起层，不脱落；耐水、耐酸碱、耐冻熔。涂层厚度2.69mm，耐火极限147min。以上两种涂料适用于高层建筑装饰的钢柱、钢梁、钢框、钢桁、钢网的防火保护。3.1.2包封法 包封法是将钢结

28、构用防火隔热材料包封起来，使钢结构免受火灾高温作用。包封法的具体做法有：使用围护材料：采用不燃吊顶或隔墙把钢结构保护起来，使钢结构不与火直接接触。在钢结构外浇注混凝土保护层：混凝土内含有16%20%的水份，水份蒸发需吸收热量，混凝土的导热系数比较小，混凝土保护层能有效地提高钢结构的耐火极限。但混凝土保护层自重大，施工复杂。用不燃性材料包覆钢构件：用不燃性材料制作的板材，如蛭石板、蛭石水泥板、石膏板、硅钙板粘贴或用铁钉固定在钢结构上。25mm的蛭石板可使钢结构的耐火极限达90min。喷涂无机防火隔热涂料：如矿棉纤维、玻璃纤维、珍珠岩粉料、蛭石粉料、石膏、水泥砂浆等。如在钢柱表面用金属网50号砂浆

29、保护，砂浆厚25mm，耐火极限可达0.8小时。50mm厚的耐火极限可达1。35小时。3.2玻璃的防火保护普通玻璃遇火即炸，耐火极限很低，很难满足玻璃幕墙的耐火极限要求，为此必须对普通玻璃进行防火处理。防火玻璃作为安全玻璃当中的一员，除了具有普通玻璃的一些性能外，还以其阻缓火势蔓延、隔热的能，逐步得到人们的青眯。在一些有特殊要求的重要场合，发挥着举足轻重的作用。防火玻璃经过十几年的发展，各方面的性能（耐火性能、光学性能、力学性能等）发生了很大变化，它所用的材质也发生了不小的变革。根据所用材质的不同，防火玻璃可分为以下几种：3.2.1 夹丝防火玻璃夹丝防火玻璃是在两层玻璃中间的有机胶片或无机浆体的

30、夹层中加入金属丝网构成的复合体。丝网加入后，不仅提高防火玻璃的整体抗冲击强度，而且能与电加热和安全报警系统相连接，起到多种功能的作用。夹丝防火玻璃的两层玻璃为无机玻璃，有机胶片为PVB胶或PVC胶，无机浆体为水合金属盐如硅酸钠、磷酸盐、铝酸盐等，金属丝为不锈钢丝。例如光明牌夹丝玻璃，透光率：78.6%；抗弯强度：不小于63.1MPa；耐火试验：10min升温840，无脱落、无透火现象，具有裂而不散，碎而不离的特点。3.2.2 特种材料防火玻璃 硼硅酸盐防火玻璃硼硅酸盐防火玻璃的化学组成：SiO2含量在70%80%之间，B2O3含量8%13%，AI2O3含量2%4%，R2O含量4%10% 这种玻

31、璃的特点是软化点高，热膨胀系数低，化学性能稳定。软化点约850左右，0300时热膨胀系数为34×10-7/。 铝硅酸盐玻璃铝硅酸盐玻璃的化学组学为：SiO2含量在55%60%之间，B2O35%8%，AI2O318%25%，R2O0.5%1.0%，CaO4.5%8.0%，MgO6%9%。这种玻璃的特点是AI2O3含量低，软化点高，直接放在火焰上加热一般不会炸裂或变形。软化点在900920之间，热膨胀系数约为5 7×10-6/。 微晶防火玻璃微晶防火玻璃是在玻璃一定的化学组成中加入Li2O、TiO2、ZrO2等晶核剂， 玻璃熔化后再进行热处理，使微晶析出并均匀生长而形成的多晶体

32、。这种玻璃的特点：具有良好的化学稳定性和物理力学性能，机械强度高，抗折抗压强度高，软化温度高，热膨胀系数小。3.2.3 中空防火玻璃中空防火玻璃是在接触火焰一面的玻璃基片上，涂一层金属盐，在一定温度、湿度下干燥后，再加工成中空玻璃的防火玻璃。3.2.4 夹层复合防火玻璃由于夹丝防火玻璃的透光度不佳，特种材料的防火玻璃，人们难以接受其高昂的价格，目前市场上销售的主要为透明夹层复合防火玻璃。夹层复合防火玻璃是由两层或两层以上的普通平板玻璃间夹以透明遇火膨胀的防火胶粘剂组成。对这一类的防火玻璃，人们研究的焦点集中在两层无机玻璃间的透明防火胶粘剂。原因是防火玻璃性能的好坏主要取决于防火胶粘剂性能的好坏

33、。透明防火胶粘剂的料从广义上分为两类：一类为无机材料，一类为有机材料。无机材料：国内，防火玻璃广泛采用的胶粘剂为硅酸钠（俗称水玻璃），原因是硅酸钠的来源广，价格便宜，可在室温或在100以下固化。这种防火玻璃遇火时胶粘剂发泡膨胀，形成绝热的耐火隔热泡沫层，吸收大量热量。同时，该胶粘剂还能粘结因遇火而破碎的玻璃片，保持整个玻璃的整体性。配方一般为：硅酸钠+水+多羟基化合物+助剂。除采用硅酸钠外，还可采用磷酸盐、磷酸二氢盐、铝酸盐、高铅酸盐、锡酸盐、硼酸盐等。国外，透明防火胶粘剂普遍采用的无机材料也为水合性硅酸钠，但有不少外文资显示，采用铝化合物、磷酸、硼酸、醇胺、水为原料配成的胶粘剂。 有机材料：

34、国内，采用有机材料胶粘剂的较少，但也有一些厂家采用有的机材料。他们采用的有机材料一般为丙烯酰胺，再加阻燃剂及其它助剂。国外，采用有机材料较多，所用基材主要为两大类。一类为丙烯酸类化合物，再加一些引发剂、交联剂及无机助剂可配成防火胶粘剂。另一类为丙烯酰胺类化合物。此类物质可采用光聚合，光引发剂：苯乙酮衍生物，交联剂：一烷氧基甲基丙烯酰胺衍生物。此外，还应加一定量的亲水性物质、离子单位。为提高体系熔和耐火性可加少量无机金属氧化物,如SiO2,AlO,iO3等，粒径.1m。用无机材料作成的防火玻璃与用有机材料作成的防火玻璃从性能上比，各有千秋。遇火时，都能膨胀发泡，吸收大量热量，阻止火势蔓延。从材料

35、本身的耐火性能上说，无机材料比含碳、氢的有机材料好，但在高温时，无机材料易熔化，起不到粘接作用；从产品来源方面说，无机材料的来源，价格相对便宜一些；从加工、制作方面说，无机材料的生产工艺复杂，生产周期长，而有机材料的和产工艺相对简单一些，若采用光聚合，则能进一步提高生产率；从产品的稳定性方面说，用水玻璃作成的防火胶粘剂易出泡，变黄，耐水性差，用有机材料作成的防火胶粘剂在紫外线照射下易老化，影响透明度。夹层复合防火玻璃透光率不低于同层数平板玻璃的80%，粘结抗拉强度7×105Pa，在15和60温度下放置24小时，性能无变化。耐火性见表3-3表3-3 复合防火玻璃耐火性能型 号厚度(mm

36、)耐火等级耐火极限(min)FB1818.0±1.0甲 级72FB1515.0±1.0乙 级54FB1010.0±1.0丙 级36目前，国外的防火玻璃的技术非常成熟，象比利时的格拉威伯尔公司、法国圣戈班公司生产的防火玻璃质量非常好。国内防火玻璃经过八年多的发展也取得了非常大的进步，一定程度上满足了社会的需求，但还需不断发展。总之，防火玻璃特别是夹层复合防火玻璃，具有良好的透光性能和防火隔热性能，耐久性能和耐光性能好，具有一定的抗冲击强度，产品性能稳定，使用环境温度范围宽，可广泛用于防火门、窗和玻璃幕墙防火分区等部位。3.3胶及塑料的防火保护胶及塑料在玻璃幕墙结构中

37、主要起粘贴及密封作用，其耐热性的好坏直接影响着玻璃的粘结强度、气密性、水密性及附件的耐腐蚀性。胶及塑料的防火保护主要是对胶及塑料进行阻燃处理，将可燃、易燃的材料变成难燃的材料，使火灾难以发生，或发生后难以蔓延。阻燃处理方法一般有以下三种：3.3.1添加阻燃剂在塑料中加入阻燃剂和惰性的无机填料，使塑料制成品的燃烧性得到改善，常用的无机阻燃剂有氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸镁、硼酸镁、三氧化二锌；无机阻燃剂有氯化石蜡、六溴苯、十溴联苯醚等。填料有碳酸钙、滑石粉、珍珠岩粉、蛭石粉、陶土等。为了使树脂能与无机阻燃剂很好溶合，需对无机阻燃剂、无机填料进行表面处理，常用的表面处理剂有有机硅、石蜡等。聚乙烯（PE

38、）塑料是幕墙应用最多的一种材料，也是一种易燃塑料，氧气指数只有17.4左右，为此必须对其进行阻燃处理。如在聚乙烯中加入无机阻燃剂AL(OH)3或Mg(OH)2后，氧气指数可达2427，垂直燃烧试验可达V-1、V-0级。聚氯乙烯（PVC）分子中含氯量达56%，则具有很好的阻燃效果，若氧指数高于45，则具有自熄性。但为制得软制品，需加入50%的增塑剂等各种助剂，含氯量下降到30%，氧指数降到20，是一种易燃塑料。为了改善阻燃性能，可在其中加入一定的阻燃剂：如加入Sb2O3在燃烧时会与HCl生成二氯化锑（SbCl2），起覆盖作用；同时在反应过程中还需吸收热量，起到很好的阻燃作用。3.3.2共混 在所

39、有塑料树脂中，含卤素聚合物一般是难燃的。因为卤化氢在燃烧过程中有捕捉OH自由基生成H2O、降低OH自由基的作用，使燃烧难以进行下去。如果将阻燃性较差的树脂与卤素树脂共混，则得到比原有树脂好的阻燃性能。例如在ABS树脂中加入聚氯乙烯。3.3.3接枝在基础聚合物上用阻燃性好的单体进行接枝共聚。例如在ABS树脂接枝上氯乙烯单体，氯乙烯含量达到一定数量，就具有较好的阻燃性能；将四溴双酚A与环氧树脂反应，可制得四溴双酚A二缩水甘油醚环氧树脂，其含卤量达16%50%。溴含量越高，阻燃性越好。四溴双酚A加得过多，会使制品的电气、机械性能有所下降，常常把溴化环氧树脂与其它环氧树脂配合使用，使树脂的电气、机械性

40、能不致有大的下降。为了弥补因此而引起的阻燃性下降，可适当加入三氧化二锑、氢氧化铝等阻燃剂。3.4钢筋混凝土的防火保护作为建筑外围护结构的玻璃幕墙，其与建筑主体的主要连接形式为：承担幕墙全部重量的竖龙骨，通过转接件与预埋在混凝土中的预埋件相连。可以看出，混凝土的强度直接影响幕墙整体的稳定性。作为埋设预埋件的预应力钢筋混凝土楼板、梁，在火灾中受高温作用，抗拉强度下降很快。试验证明其耐火极限只有0.5小时，甚至更低，达不到幕墙1.0小时的耐火极限要求，是个薄弱部位。为了提高其耐火极限，除采取增加主筋的保护层厚度以外，还可采取喷涂防火涂料或砂浆的办法，特殊部位应采用耐火混凝土。3.4.1喷涂防火涂料按

41、GN15-82标准进行耐火试验，在预应力混凝土楼板配筋一面喷涂5mm厚的涂料，楼板的耐火极限可达2小时左右。3.4.2涂抹砂浆保护层普通的抹面砂浆有：用于混凝土梁、柱、板、墙等基层多采用水泥石混合砂浆；用于面层的抹灰砂浆、麻刀石灰浆。常用的保温隔热砂浆有水泥膨胀蛭石砂浆、水泥膨胀珍珠岩砂浆、水泥石灰膨胀蛭石砂浆等。涂2cm厚的蛭石石膏浆，耐火极限可达2小时。设置钢筋保护层时，楼板中钢筋保护层必须在2.02.5cm以上；柱、梁中的钢筋保护层必须在44.5cm以上，以防止混凝土剥落，将钢筋暴露在空间，特别是预埋件连接处；混凝土内可以适当添加耐火性好的火成岩、炉渣作骨料。3.4.3耐火混凝土在起承重作用的特殊部位应采用耐火混凝土。耐火混凝土的耐热原理：胶结料：耐火混凝土中掺入了耐热性能好的胶结料，如矾土水泥、加有硅氟酸钠的水玻璃，其胶结料加热到800之后，抗拉强度几乎不降低。骨料：不采用易分解、易膨胀的石灰质、硅质骨料，而采用膨胀性能与石灰石接近的红砖、铬铁矿、矿渣、安山岩、焦宝石等。同时尽量采用颗粒较小的骨料，以使混凝土内膨胀比较均匀。大颗粒骨料膨胀在局部