建筑材料——防火材料讲解

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1、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

2、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

3、生和火灾的扑救工作 常用材料的高温损伤临界温度 材料温 度 / 注解 普通粘 土砖砖 砌体 500最高使用温 度 普通钢钢 筋混 凝土 200最高使用温 度 普通混 凝土 200最高使用温 度 页页岩陶 粒混 凝土 400最高使用温 度 普通钢钢 筋混 凝土 500火灾时时最高 允许许温 度 预应预应 力 混凝 土 400火灾时时最高 允许许温 度 钢钢材350火灾时时最高 允许许温 度 木材260火灾时时危险险 温度 花岗岗石575相变发变发 生急 剧剧膨胀胀 温度 石灰石 、大 理石 750开始分解温 度 三、建筑材料燃烧性及检测分级 l通常分为四级； 不燃性建筑材料：不起火，不微燃、难碳

4、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。 l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

5、一个因素隔绝开来。 l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。 l常用

6、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。 l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。 (

7、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。 l防火涂料的组成 防

8、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。 l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。 l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 l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。 l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

9、剂有氢氧化铝、硼砂、氢氧化镁等。 l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 l按涂料的燃烧性能：难燃型防火涂料和不燃型防火涂料。 l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。 l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。 l按涂覆的基材：钢结构防火涂

10、料、混凝土结构防火涂料、木结构防 火涂料等。 l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 l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

11、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。 l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

12、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

13、、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

14、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 名 称 耐燃 时间时间 min 火焰 传传播 （%） 失重 g 碳化 体积积 cm3 防火性 能（级级） 湿涂 覆比 g/cm3 性能应应用范围围 A60-143102.29.81500耐火、油 酸、碱、 耐候性好 木材、 纤维纤维 、 石膏、 塑料板、 电线电线 、 电缆电缆 表面 A60- 501 14 12 1.2 3.0 1厚0.2 -0.3mm 膨胀胀 100倍 木材、 纤维纤维 、 塑料 、 海绵绵、 玻璃钢钢、 石膏表面 钢结构 钢结构火灾特性 钢

15、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

16、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； l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。 l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。 l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； l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