防火装饰板材的研究与应用

防火装饰板材的研究与应用

0国内防火装饰板存在的问题近年来，随着我国经济的稳定增长和科学技术的蓬勃发展，建筑蓬勃发展，建筑呈现出规划化、集中化、专业化、结构特异性和设备复杂性的趋势。新材料、新结构广泛应用于土木工程中。因此，不仅存在大量的危险因素，如动力、燃料、电源、火源等，而且还有许多可利用材料。预防火灾的要求和难度越高。如果发生火灾，如果处理不当，火灾往往会传播，救援困难，这往往会造成严重的人员破坏和财产损失，这将造成巨大的影响。因此，预防火灾越来越受到重视。为防止火灾事故的发生,切实贯彻消防工作“预防为主、防消结合”的方针,国家制定了相应的法规,以满足当前快速发展的建筑及耐火设计所提出的高要求,提高建筑物的综合防火能力,这就对防火装饰板等建材的综合性能提出了更高的要求。防火装饰板的发展对建筑领域产生了深远的影响,正在更大范围地改变着建筑物的设计、构造、装饰、施工。它属于防火建材,在火灾中具有防火和分隔作用,可防止火灾和烟气蔓延,有效保护建筑物的墙体、楼板、钢结构、电缆、重要设施等,广泛适用于地铁、车站、剧院、厂房、宾馆、写字楼、住宅等公用建筑装修的吊顶、隔断、非承重隔墙、防火门的夹层等。但是,目前国内正在使用的防火装饰板,普遍存在着一些不足之处,如相当部分防火装饰板属难燃性建材,如纸面石膏板;有些板材虽属不燃性建材,但其耐火极限时间较短,如硅酸钙板(0.5h);有的制品容量太大,如混凝土板;有的导热系数偏大,如硅钙板;有的受国内矿产资源所限,法扩大应用,如蛭石板。这些缺点,限制了防火装饰板的推广应用。因此,根据我国建设和经济发展的现状、社会的需要,为改变我国建筑构件耐火防护材料不太理想的状况,在国内外现有技术水平的基础上,结合我国消防法规和规范的要求,紧跟防火装饰板的发展趋势,开展轻质防火板的研究,是我国防火保护技术研究的一项重要任务。研制出轻质高强,具有优良防火、防水性能、防腐蚀、耐酸碱、价格低廉、隔音性能好,生产工艺方便、施工安装简易,装饰性、耐久性好,符合国家绿色环保建材产业政策的轻质防火板以满足我国蓬勃发展的建筑和消防事业的需要,具有重要的现实意义。1国内防火装饰板的研究现状采用耐火防护材料将建筑构件包封屏蔽,是一种最早采用且行之有效、因而发展极快的防火手段。这种包封材料由最初的混凝土、耐火砖或钢丝网抹耐火砂浆等重质、结构笨拙的材料,发展为石膏板、蛭石板、珍珠岩板等轻质建材,防火板材由此产生。近几十年来,国内外在防火板材方面做了许多研究工作,有一定的研究基础,有些方面已取得了较大的进展。国外对防火装饰板的研究和应用始于20世纪60年代早期。60年代中期,日本、美国等国家的有关防火及限制噪声法规的出台,进一步促进了防火装饰板产品的发展。1966年,日本岩棉吸声材料国家标准(JISA6303—1966)颁布,标志着矿物棉防火装饰板生产技术已趋于成熟。在美国、日本、瑞典及前苏联等国家,传统的吊顶材料绝大部分被防火装饰板所取代。美国的Armstrong、USG、Celotex、占土公司,日本的Nittobo、Daiken、松下公司,瑞典的Jungers公司,由于研制、生产防火装饰板时间长,生产规模大,产品性能稳定,成本低廉,其产品远销世界各国,代表了当今世界先进的防火装饰板生产技术,它们主要生产石膏类、蛭石类、硅酸钙类、纤维增强硅酸钙类、矿物棉类等几类材质的防火板。20世纪90年代末,国外防火装饰板进入中国市场并得到应用,代表性的产品有:新加坡的硅钙装饰板(ProminaCalciumSilicateBoards)、英国的多功能复合材料防火板(masterboard)、比利时的埃特板材、保全防火板PROMATRN等。国内防火装饰板的研制和应用晚于国外。20世纪80年代,国内许多厂家、研究单位开始了防火装饰板的研究工作,如南京玻纤研究院、中国新型建材工业杭州设计研究院、江苏恒达矿棉板厂、北京建材制品总厂等。在很长一个时期内,人们虽然研制和生产出许多防火板材,但一直都很不理想,许多防火板都或多或少地存在一些问题,如防火效果差、防水性能差、质脆、强度低而影响其应用性能;并且由于生产工艺复杂、生产周期长、造价高、施工方法繁琐以及环境污染大等原因,使得防火板没有能够得到大面积的推广应用。近年来,随着国内建设事业的不断发展,各种建筑场所对使用防火板作防火保护的要求也日益增加,需求量也越来越大,再加上公众对消防安全意识的加强,防火装饰板又掀起了发展高潮。我国防火装饰板从最初的混凝土、耐火砂浆材料,考虑解决好材料的防火性能和物理性能,基于这一思路,以改性特种水泥为基材的各种防火板相继问世。但是许多这种类型防火板的最大缺陷是普遍存在返卤问题,即一遇阴雨天,板材表面就出现潮湿现象,使得产品难以推广应用。国内也有单位正在致力于这方面的研究,较好地解决了返卤问题。我国矿物棉防火装饰板的研制则较早,如北京建材制品总厂和国家建委建材研究院合作于1975年建成了国内第一条矿物棉防火装饰板生产线。1997年公安部四川消防研究所开展了不燃矿物棉防火装饰板的研究,将我国矿物棉防火装饰板的燃烧等级由难燃(B1)级提高到不燃(A)级,满足了GB50222—1995《建筑内部装修设计防火规范》的要求,为建筑防火安全提供了一项新产品,填补了国内空白,但在产品的耐湿性、低密度等方面还有待提高。近几年来,建筑物的内装修都采用钙塑板、铝塑板、PVC泡沫塑料、胶合板、纤维板、刨花板、纸面石膏板等。其中,各种类型的无机防火板以其优良的防火性能、高温抗变形性能,防虫蛀、成本低廉等优势,成为该领域的主要产品,发展至今,已成为建筑材料产品中的主要部分,在防火建材产品中占有相当大的比例。国内目前研究、生产和使用比较广泛的防火板主要可分为以下几类:(1)矿棉板、玻璃棉板。主要以矿棉、玻璃棉为隔热材料,其本身不燃、耐高温性能好、质轻,但不足之处有:(1)短纤维对人体呼吸系统会造成危害;(2)板材强度差;(3)板材对火灾烟气蔓延的阻隔性能差;(4)装饰性差;(5)安装施工工作量大。因此,该种板材现已大部分演变成以无机粘结材料为基材,矿棉、玻璃棉作为增强材料的板材。(2)水泥板材类。水泥板材强度高,来源广泛,过去常用它作防火吊顶和隔墙,但其耐火性能较差,在火场中易炸裂穿孔、失去保护作用而使其应用受到一定限制。水泥混凝土构件的隔热、隔声性能好,可作为隔墙和屋面板。近年来,陆续出现了纤维增强水泥板等改进品种,具有强度高、耐火性能好的优点,但韧性较差、碱度大、装饰效果较差。(3)珍珠岩板、漂珠板、蛭石板材。是以低碱度水泥为基材,珍珠岩、玻璃微珠、蛭石为加气填充材料,再添加一些助剂复合而制成的空心板材。具有自重轻、强度高、韧性好、防火隔热、施工方便等特点,可广泛应用于高层框架建筑物分室、分户、卫生间、厨房、通讯管等非承重部位。(4)防火石膏板材。从石膏的防火性能被广泛接受以来,以石膏为基材的防火板材发展很快。该板材主要成分不燃且含有结晶水,耐火性能较好,可用作隔墙、吊顶和屋面板等。该板材原料来源丰富,便于工厂定型化生产。在使用中,它自重较轻,可以减轻建筑承重,且加工容易,可锯可刨,施工方便,装饰性好,但它的抗折性能较差。影响石膏板耐火性能的因素较多:如组成成分、板的类型、龙骨种类、板的厚度、空气层中有无填料、拼装方式等。最近几年又出现了硅钙石膏纤维板、双面贴纸石膏防火板等新品种。(5)硅酸钙纤维板。是以石灰、硅酸盐及无机纤维增强材料为主要原料的建筑板材,具有质轻、强度高且隔热性、耐久性好、加工性能与施工性能优良等特点,主要用于制作天花板、隔墙以及作为钢柱、钢梁的防火保护材料。但板材强度和弯曲性能还有待提高。(6)氯氧镁防火板材属于氯氧镁水泥类制品,以镁质胶凝材料为主体、玻璃纤维布为增强材料、轻质保温材料为填充物复合而成,能满足不燃性要求,是一种新型环保型板材。自20世纪60年代起,国内就将菱镁矿作为原材料制得氯氧镁水泥防火板,但板材存在强度低、易弯曲变形、返卤泛霜等问题,未能得到广泛运用。近年来随着复合材料的推广应用,已有人开发出氧化镁复合板,如以多层纤维布与经过改性镁质胶凝材料粘结复合而成等。优质改性氧化镁复合板具有如下优点:防火阻燃、防水防潮;防腐、耐酸碱;隔热性极佳,吸音效果好;轻质高强;表面平整,可再进行表面装饰;可随意切割,施工方便。但是板材价格较高,弯曲性能不好。该类防火板主要用于钢结构防火保护板、防火封堵等。总体而言,考察防火板的发展历史,特别是考虑到材料的低密度必将为建筑物的轻量化、施工方便、降低综合造价等带来极大的益处,目前国内外研究的防火板正朝着轻质、高性能(高效防火功能和可靠性、耐久性)、无机化、施工安装简易化、绿色环保的趋势发展。防火板今后研究的发展方向为:在现有技术的基础上取得突破性的进展,研制出无机型、轻质,具有优良防火、防水性能、防腐蚀、耐酸碱、价格低廉、施工安装简易,符合国家绿色环保建材产业政策;研制出不仅可用于吊顶、隔墙、管道等,还可用于钢结构的防火保护、电线电缆管道防火封堵、混凝土以及隧道的防火保护、防火门内衬材料等应用范围广的轻质防火装饰板,以满足我国蓬勃发展的建筑和消防事业的需要。2刑罚执行和安全防护的选择在防火装饰板的研究中,要研制不仅可用于吊顶、隔墙外、管道等,还可用于钢结构的防火保护、电线电缆管道防火封堵、混凝土以及隧道的防火保护、防火门内衬材料等应用范围广的轻质防火装饰板,要考虑的主要问题,从理化性能角度讲是粘结剂的选择;从防火隔热性能角度讲,是阻燃剂的选择。2.1板板防火隔膜效果由于防火装饰板除具有高效的防火隔热性能和较好的理化性能外,还要求其在高温中不炸裂和产生裂缝,同时还应具备耐候耐水、无硬脆性、施工简易,可锯、刨、钉、粘等特点,因而防火装饰板所用的粘结剂是关键组份之一,粘结剂选择得当与否,不仅对防火板的理化性能有决定作用,也直接影响防火板的防火隔热效果。因此粘结剂选择的原则是充分考虑并合理兼顾这两个方面,从产品竞争力上着眼还应考虑其经济性。为使防火板材在火灾或高温下能保持一定的强度和结构完整性,粘结剂应当是能在高温下转化为耐高温的胶结材料或能被烧结的粘结材料,可采取在粘结剂分子结构中引入阻燃元素,使板材具有良好的防火性能;为提高板材的理化性能,采用几种粘结剂拼合或反应形成的复合粘结剂作为该防火板的粘结剂,利用复合粘结剂之间能取长补短、成膜后的韧性好等特点来使板材具有耐老化、防火性能好、保温隔热、轻质高强、隔音性能好等优点。可用作防火板的粘结剂种类较多,常用的有硅酸钠、硅酸钾、丙烯酸乳液、聚乙烯改性丙烯酸乳液、苯乙烯-丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳胶、丙苯乳液等,这些粘结剂的玻璃化温度低,在常温、低温下有较好的柔韧性,而且有较好的耐热性和良好的粘结性,用这些粘结剂并合理地配以其它组份制成的防火装饰板,往往能满足防火性能和理化性能的要求。2.2阻燃剂的用量阻燃剂是防火装饰板的另一关键组份,对防火装饰板的防火隔热性能影响极大。阻燃剂必须与防火板中的其它组份相互配合,使防火装饰板具有上述优良的理化性能和防火性能。为使防火装饰板具有保温隔热、轻质高强、隔音性能好等优点,还需要在防火装饰板的配方中加入填料、添加剂、增强纤维等。填料应选用轻质、不燃或者耐高温的材料;为避免板材在高温中炸裂和产生裂缝,采用加入高温分解产生水分或其它气体较少的有机、无机复合阻燃添加剂,可获得优良的防火性能。阻燃剂的用量有一个最佳值,若阻燃剂用量太大,其防火隔热效果好,但防火装饰板的理化性能受影响;若阻燃剂用量过少,其理化性能好,但防火装饰板的防火隔热效果差。研究工作应找出阻燃剂用量的最佳范围。当粘结剂、阻燃剂确定后,再配以相应的填料、助剂等,对其之间的合理配比进行研究,使阻燃剂、填料、添加剂、增强纤维等与粘结剂精密配合,达到理想的协合效果。2.3防火板性能测试在防火装饰板的研究中,研究各种原材料的质量指标,如粒径、酸碱性、含水量等对板材性能的影响;研究防火板成型机工艺参数对板材性能的影响;研究养护工艺参数如温度、湿度、养护时间等对板材性能的影响,便于后续的大规模生产及推广应用。采用锥形量热计、热分析仪、扫描电镜等多种实验方法和测试手段,通过对防火板在火场中的行为进行测试,多参数获取,探索如何获得高效的防火性能和优良的理化性能,对防火保护板的耐久性、防火性能、抗弯性能、耐高温性能、弯曲性能等影响因素进行研究。需对防火板的应用性能进行研究。防火板除了可用于吊顶、隔墙、管道等外,还可用于钢结构的防火保护、电线电缆管道防火封堵、混凝土以及隧道的防火保护、防火门内衬材料等,因而要研究防火板的厚度和安装工艺对防火性能的影响。3安全环保,防火设计作为消防安全产品,社会效益是一个重要的方面,轻质防火装饰板的研究和生产,对我国的消防事业、对国家和人民的生命财产安全等方面具有显著的社会效益。作为研究工作者,要密切注意国内外的有关发展动态,以市场为导向而加紧研究开发新型阻燃材料,以满足国内市场需求,近年来我国处于经济建设迅猛发展的时期,随着高层建筑、地下工程、写字楼、娱乐场所的开发建造,其内部装饰豪华、高档化,随之火灾隐患也不断增多。为防止火灾事故的发生,切实贯彻消防工作“预防为主、防消结合”的方针,国家制定了相应的法规,为了减少火灾造成的经济损失,使用轻质防火装饰板于地铁、车站、剧院、厂房、宾馆、写字楼、住宅等公用建筑装修的吊顶、隔断、非承重隔墙、防