建筑石膏制品的防火性能及应用_向才旺VIP免费

第15卷第2期1998年6月武汉城市建设学院学报J.WUHANURBANCONSTRUCTIONINSTITUTEVol.15No.2Jun.1998建筑石膏制品的防火性能及应用收稿日期:1998O04O09.向才旺,男,1953年生,副教授;武汉,武汉城市建设学院科研处(430074).向才旺(科研处)摘要为解决建筑材料的防火问题,讨论了目前流行的建筑石膏制品的防火机理、耐火极限及其防火应用,并与其它建筑材料的防火性能进行比较,结果表明建筑石膏制品因其优良的防火性能可广泛应用于各种重要建筑物上.关键词石膏制品;防火;燃烧等级;燃烧极限分类号TQ177.376针对建筑特别是高层建筑防火这一突出问题,各种具有防火性能的建筑材料越来越广泛地应用到建筑中,建筑石膏制品就属此类.建筑石膏制品是一种良好的建筑防火材料,广泛用于工业与民用建筑中的隔墙和吊顶.石膏制品内的石膏相为CaSO4#2H2O结晶体,在火灾现场的高温环境下,吸收热量释放出结晶水,并在制品表面形成水蒸汽屏障,降低制品附近区域温度,延缓制品着火燃烧时间,且燃烧时不散发有毒气体.建筑石膏制品的构造和安装型式不同,其耐火极限有所差异,复合型的石膏板耐火时间可达4h.1建筑石膏制品的防火机理目前建筑上常用的建筑石膏制品有纸面石膏板、纤维石膏板、石膏条板、石膏装饰板、石膏装饰吸声板、石膏砌块、粉刷及抹灰石膏、石膏装饰线条及其它装饰艺术品等,主要用于建筑物室内隔墙、吊顶及装饰.这些制品中的主要成分为半水石膏水后化得到的二水石膏(CaSO4#2H2O).二水石膏的分子结构中带有两个水分子,这两个水分子以结晶状态存在于CaSO4#2H2O中,结晶态的水占20%左右,硫酸钙占80%左右.当发生火灾时,建筑石膏制品中的CaSO4#2H2O吸收热量,此时减弱了火焰的破坏效应;吸热的同时发生晶格转变,释放出结晶水.这个过程分为两步,即CaSO4#2H2O吸热CaSO4#12H2O+32H2OCaSO4#12H2O吸热CaSO4+12H2O为了释放出这两个水分子,则要破坏连接这两个水分子的分子键.破坏分子键的能量来自从火灾环境中吸收的热能,这种热能为712kJ#kg-1二水石膏.蒸发释放出的结晶水还需要进一步吸收热量,蒸发二水石膏中所含的结晶水的热能消耗为54413kJ#kg-1,二水石膏在发生火灾时热能消耗1256kJ#kg-1左右.这样能有效地阻止火焰蔓延,降低火灾环境的局部温度.蒸发后的水蒸汽起着良好的防火屏障作用,一直到燃烧终了,石膏制品的燃烧界面背面(即背火的一面)的温度稍高于水的沸点,大大低于钢材开始失去强度的温度或木材燃点温度.此外,在火焰的作用下,建筑石膏制品不会产生任何有毒使人窒息的燃烧气体,也不会挥发任何分解的或助燃的物质与烟气,只是蒸发无毒的水蒸汽,这也能使火灾发生时人员伤亡减少.工程上把导热系数K<0123W#(m#K)-1的材料称为绝热材料,表1显示石膏制品的导热系数均低于几种常用的建筑材料,为热的不良导体.这就是在火灾发生时,石膏制品迎火一面即使是高温燃烧数小时,背火的一面温度也不会超过140bC的原因所在.利用这一特点,现代建筑中通常将梁、柱等结构构件表面覆以石膏板,避免火灾对建筑物的主体构件造成破坏.附图为法国巴黎国立工艺博物馆测得的各种建筑材料的防火性能,纵座标为各材料在不同时间内背火面温度.测定时各种材料试件的迎火面温度为1000bC,试件厚度均为50mm.附图表明,随着时间的推移,最后都出现了一段平缓的温度曲线.从此时起,虽然试件迎火面还在继续加热,却再也不能提高试件外表面的温度了.这段平缓的温度曲线表明,试件的外表面温度在燃烧的高温环境与实验室的室温环境之间达到了新的平衡;建筑石膏制品的导热系数小,它的平衡温度也较低,当试件温度高于140bC时,其它材料不起隔火作用了,而建筑石膏制品却在315h后才达到140bC.附图几种建筑材料防火性能试验表1几种建筑材料的导热系数和比热材料导热系数W#(m#K)-1比热J#(g#K)-1钢材550146花岗岩2190180普通混凝土1180188烧结粘土砖01550184松木(横纹)01150163泡沫塑料01031130纸面石膏板01194~01209)纤维石膏板0135)石膏砌块0128~0142)防火石膏板01194~01209)2建筑石膏制品耐火等级根据建筑防火需要,通常按建筑材料在空气中受到火焰或高温时的燃烧性能将其分为三类,即非燃烧材料(或称不燃烧材料):不燃烧,不碳化的材料;难燃烧材料:难起火,难微燃,难碳化,火源...