火災(zāi)給人類的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了極大的損失，特別是近年來(lái)，由于建筑物高層化、大規(guī)模化及用途的復(fù)合化，火災(zāi)發(fā)生的因素也隨之增加、火災(zāi)規(guī)模也日趨擴(kuò)大。為避免或減少建筑物在火災(zāi)中發(fā)生垮塌，建筑物的耐火性能這個(gè)概念應(yīng)運(yùn)而生。耐火性能是材料或組件承受火災(zāi)并且保持其結(jié)構(gòu)功能和(或)將火災(zāi)限制在一定空間的性能。因此從概念上講，耐火性能的應(yīng)用是在建筑物可能暴露于火災(zāi)的情況下，通過(guò)采用防火墻和耐火屋面板等方式防止成片的城市區(qū)域被火災(zāi)燒毀。為達(dá)到該目標(biāo)，承重或非承重的建筑構(gòu)件都必須設(shè)置防火保護(hù)并能阻擋火災(zāi)蔓延。目前，最廣泛使用的隔熱材料是礦物纖維涂覆材料，統(tǒng)稱為噴射耐火材料。

1、噴射無(wú)機(jī)纖維防火護(hù)層材料的歷史

噴射無(wú)機(jī)纖維防火護(hù)層材料，歐美在20世紀(jì)50年代就開(kāi)采用。日本在20世紀(jì)60年代曾大量采用噴射石棉無(wú)機(jī)纖維防火護(hù)層作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火被覆材料，后由于石棉粉塵會(huì)癌的問(wèn)題，而被禁止使用。為此，人們用人造無(wú)機(jī)纖維作為石的替代品。1972年，美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)制定了有關(guān)礦物纖維噴射技術(shù)及施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在2000年修訂的ASTM準(zhǔn)中，把這種材料稱為SFRM翻譯為噴射防火(或阻抗火)材料，定義為噴射到基材上以提供對(duì)基材進(jìn)行防火保護(hù)的材料。它包括噴射纖維類材料和噴射水泥類材料這2大類。我國(guó)一般稱之為噴射無(wú)機(jī)纖維防火保護(hù)材料。

2、噴射無(wú)機(jī)纖維防火護(hù)層材料的組成及特點(diǎn)

噴射無(wú)機(jī)纖維防火護(hù)層是將粒狀無(wú)機(jī)纖維通過(guò)噴射施工方式，噴打在被附著表面(基面)上，生成的粒狀棉與粒狀棉再相互聚集，而成附著在基面上有一定形狀的纖維層材料。為使粒狀棉與粒狀棉之間相互結(jié)合緊密形成一體，牢固地附著在基材表面，除了噴射打擊以外，還需配上粘接劑。噴射無(wú)機(jī)纖維防火護(hù)層材料具有以下優(yōu)點(diǎn):①對(duì)鋼、混凝土和木材有很好的附著力。②導(dǎo)熱率低，尤其是在火場(chǎng)高溫下。③質(zhì)量輕，所增加的質(zhì)量不大，在結(jié)構(gòu)可承受的范圍內(nèi)。④在高溫火場(chǎng)中，厚度沒(méi)有明顯變化，護(hù)層不熔化、不脫落，能夠使被保護(hù)構(gòu)件達(dá)到sh以上的耐火極限。⑤產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)，材料費(fèi)、生產(chǎn)費(fèi)和施工費(fèi)的總費(fèi)用低。⑥安全性好，在火場(chǎng)中不產(chǎn)生有毒有害氣體。⑦耐候性好，能長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受晝夜溫差和四季溫差以及紫外線的侵襲。⑧在結(jié)構(gòu)表面附著的防火護(hù)層材料，其表面可進(jìn)行第2次裝飾處理。

3、噴射無(wú)機(jī)纖維防火護(hù)層材料的防火隔熱原理

3.1 在一個(gè)物體內(nèi)部的傳遞熱 隔熱層的作用是防止熱量傳入被除卻的空間，其應(yīng)具有的特性是:導(dǎo)熱系數(shù)小、容重小、耐高溫性好。

平壁所需隔熱層厚度見(jiàn)式(1):λ=δ[(TZ-TB)α]/(TB-TW) (1)

式中:λ為隔熱層導(dǎo)熱系數(shù);α為空氣對(duì)隔熱層外表面的放熱系數(shù);TW為隔熱物體的溫度; TZ周圍環(huán)境溫度;δ為隔熱層厚度; TB為隔熱層外表面溫度。

單層平壁導(dǎo)熱速率的工作方程式見(jiàn)式(2):Q=Ka×(t2-t1/b)=△t/R (2)

式中:Q為傳遞熱量;A為傳熱面積;△t溫度差稱為傳熱推動(dòng)力;b為單層平壁厚度;R為導(dǎo)熱熱阻。導(dǎo)熱系數(shù)k是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一。其值的大小反映物質(zhì)導(dǎo)熱能力的強(qiáng)弱，其值越大，導(dǎo)熱能力越強(qiáng)。通常根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值來(lái)選擇合適的導(dǎo)熱材料，需要減小導(dǎo)熱速率的場(chǎng)合選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料。

也可用式(3)表示:Q=A·λ·△T/L (3)

式中:△T為熱源與基材的溫度差;L為傳熱距離。

3.2 在兩個(gè)完全接觸的物體內(nèi)傳熱在兩個(gè)完全接觸或是一個(gè)物體的不同部分，因?yàn)闇囟忍荻鹊年P(guān)系而引起內(nèi)能交換的現(xiàn)象，熱傳導(dǎo)可以定義為熱流與溫度梯度的比值。熱能傳導(dǎo)時(shí)與每單位面積的熱傳導(dǎo)速率q以及溫度梯度成正比，有:q/A=αT/αx

設(shè)定k為比例常數(shù)，可得式(4):q″=q/A=-kx(αT/αx) (4)

式中:q″為熱流通量;A為熱流量面積; αT/αx為熱流方向的溫度梯度;由此可計(jì)算出單位時(shí)間所傳導(dǎo)的能量。

4、研究的方向及建議

4.1 該種材料與其它相似厚型、薄型防火涂料相比，最突出的性能是由無(wú)機(jī)成份組成，耐候性好、耐火性能穩(wěn)定持久、多年使用不影響其防火性能、耐火時(shí)間高。但是該種材料是一層疏松的隔熱防火體系，不能把它歸結(jié)為防火涂料。最確切的歸類應(yīng)為噴射無(wú)機(jī)材料類，在消防領(lǐng)域開(kāi)辟這個(gè)新型防火保護(hù)品種，發(fā)展該行業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)對(duì)發(fā)展我國(guó)經(jīng)濟(jì)，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。

4.2 急需出臺(tái)噴射無(wú)機(jī)纖維防火保護(hù)材料的產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于消防產(chǎn)品需要消防產(chǎn)品合格評(píng)定中心對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備等進(jìn)行驗(yàn)收，但由于在我國(guó)該產(chǎn)品還處于推廣應(yīng)用階段，沒(méi)的統(tǒng)一的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，合格評(píng)定中心也沒(méi)法開(kāi)展相應(yīng)的評(píng)定工作。制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不我待。

4.3 對(duì)防火保護(hù)隔熱材料的類型和厚度的選擇不應(yīng)孤立進(jìn)行，而應(yīng)該結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、建設(shè)的需求和實(shí)踐、產(chǎn)品的適用性以及合理的尺寸增長(zhǎng)等因素進(jìn)行選擇。通常，這些實(shí)際的因素促成了整個(gè)建筑防火保護(hù)設(shè)計(jì)的連貫性和合理的一致性，并能盡量減少不同構(gòu)件的差別。

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