關于噴射纖維防火護層材料闡述

　　0、引言

　　火災給人類的生命財產帶來了極大的損失，特別是近年來，由于建筑物高層化、大規模化及用途的復合化，火災發生的因素也隨之增加、火災規模也日趨擴大。為避免或減少建筑物在火災中發生垮塌，建筑物的耐火性能這個概念應運而生。耐火性能是材料或組件承受火災并且保持其結構功能和(或)將火災限制在一定空間的性能。因此從概念上講，耐火性能的應用是在建筑物可能暴露于火災的情況下，通過采用防火墻和耐火屋面板等方式防止成片的城市區域被火災燒毀。為達到該目標，承重或非承重的建筑構件都必須設置防火保護并能阻擋火災蔓延。目前，最廣泛使用的隔熱材料是礦物纖維涂覆材料，統稱為噴射耐火材料。

　　1、噴射無機纖維防火護層材料的歷史

　　噴射無機纖維防火護層材料，歐美在20世紀50年代就開采用。日本在20世紀60年代曾大量采用噴射石棉無機纖維防火護層作為鋼結構建筑的耐火被覆材料，后由于石棉粉塵會癌的問題，而被禁止使用。為此，人們用人造無機纖維作為石的替代品。1972年，美國材料與試驗協會制定了有關礦物纖維噴射技術及施工規范標準。在xx年修訂的astm準中，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基材進行防火保護的材料。它包括噴射纖維類材料和噴射水泥類材料這2大類。我國一般稱之為噴射無機纖維防火保護材料。

　　2、噴射無機纖維防火護層材料的組成及特點

　　噴射無機纖維防火護層是將粒狀無機纖維通過噴射施工方式，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。噴射無機纖維防火護層材料具有以下優點:①對鋼、混凝土和木材有很好的附著力。②導熱率低，尤其是在火場高溫下。③質量輕，所增加的質量不大，在結構可承受的范圍內。④在高溫火場中，厚度沒有明顯變化，護層不熔化、不脫落，能夠使被保護構件達到sh以上的耐火極限。⑤產品經濟，材料費、生產費和施工費的總費用低。⑥安全性好，在火場中不產生有毒有害氣體。⑦耐候性好，能長時間經受晝夜溫差和四季溫差以及紫外線的侵襲。⑧在結構表面附著的防火護層材料，其表面可進行第2次裝飾處理。

　　3、噴射無機纖維防火護層材料的防火隔熱原理

　　3.1 在一個物體內部的傳遞熱 隔熱層的作用是防止熱量傳入被除卻的空間，其應具有的特性是:導熱系數小、容重小、耐高溫性好。

　　平壁所需隔熱層厚度見式(1):λ=δ[(tz-tb)α]/(tb-tw) (1)

　　式中:λ為隔熱層導熱系數;α為空氣對隔熱層外表面的放熱系數;tw為隔熱物體的溫度; tz周圍環境溫度;δ為隔熱層厚度; tb為隔熱層外表面溫度。

　　單層平壁導熱速率的工作方程式見式(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力;b為單層平壁厚度;r為導熱熱阻。導熱系數k是物質的物理性質之一。其值的大小反映物質導熱能力的強弱，其值越大，導熱能力越強。通常根據導熱系數的數值來選擇合適的導熱材料，需要減小導熱速率的場合選用導熱系數小的材料。

　　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 在兩個完全接觸的物體內傳熱 在兩個完全接觸或是一個物體的不同部分，因為溫度梯度的關系而引起內能交換的現象，熱傳導可以定義為熱流與溫度梯度的比值。熱能傳導時與每單位面積的熱傳導速率q以及溫度梯度成正比，有:q/a=αt/αx

　　設定k為比例常數，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;由此可計算出單位時間所傳導的能量。

　　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機成份組成，耐候性好、耐火性能穩定持久、多年使用不影響其防火性能、耐火時間高。但是該種材料是一層疏松的隔熱防火體系，不能把它歸結為防火涂料。最確切的歸類應為噴射無機材料類，在消防領域開辟這個新型防火保護品種，發展該行業以及相關產業對發展我國經濟，保護人民生命財產安全具有重要意義。

　　4.2 急需出臺噴射無機纖維防火保護材料的產品行業標準。由于消防產品需要消防產品合格評定中心對生產設備、檢測設備等進行驗收，但由于在我國該產品還處于推廣應用階段，沒的統一的驗收標準，合格評定中心也沒法開展相應的評定工作。制定相應的標準時不我待。