阻燃材料在建筑防火体系中的实际应用

魏敏清

摘要：以某地数据中心厂房消防改造工程为例，通过分析建筑内部实施装修作业过程中各类阻燃材料应用的必要性，得出阻燃材料可以有效提升建筑内部整体消防安全水平的结论，通过对阻燃材料使用过程中的实际性能进行逐一分析，结合消防改造工作对阻燃材料燃烧等级的实际需要，探讨如何有效打造安全系数相对较高的建筑防火体系，以期在切实满足现行防火规范要求的基础上，以最低的建筑成本实现最佳的防火效果。

关键词：防火改造；
内部装修；
消防安全；
阻燃材料

中图分类号：TU998.1       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2023）03-0094-03

目前，关于阻燃材料的选择还存在诸多争议，在满足相关规定的同时，如何控制阻燃材料的使用成本，如何在保障建筑消防安全环境有效构筑的同时选择性价比最高的阻燃材料，已经成为建筑业中的首要难题。因此，本文对阻燃材料在建筑防火改造施工过程中的实际应用进行重点分析，以期在建筑物内部构筑坚实的消防安全防线。

1 建筑内部装修中阻燃材料应用的必要性

建筑物内部未使用阻燃材料的条件下，可燃性装修材料在火灾事故发生过程中可能变成新的燃烧源，并在一定程度上加快火势蔓延速度，增大消防指战员处置火灾事故的难度。具体来讲，可燃性装修材料燃烧后会在一定程度上增强热辐射的效果，导致事故空间内温度迅速上升，甚至出现爆燃现象。而爆燃事故发生后，可燃性材料也会吸收环境内部产生的大量热量使爆燃速率加快。由于火灾发生后产生的高温烟气始终处于上升状态，到达天花板后往往形成射流形式并积存在空间上部，持续对天花板与墙壁进行加热，区域内部一旦采用可燃性材料，将使火势难以控制，必将导致重大财产损失事故的发生[1]。因此，可燃性装修材料的应用是导致火势蔓延的主要原因之一，可以使火灾波及范围更广、破坏性更强，通过合理使用各类阻燃材料能够有效抑制火势向周边空间的快速蔓延，降低火灾事故对毗邻建筑造成的高温破坏，同时为火灾事故的最终成功处置争取时间。

2 建筑内部阻燃材料的具体性能及其应用分析

2.1  胶合板

目前，我国市场上用于建筑内部的防火胶合板主要为难燃胶合板，其为一种阻燃性能良好的多层板状材料，可以通过两种方式进行加工：第一种利用木方刨切方式加工成薄木，第二种利用木段旋切方式加工成单板，经过阻燃处理后采用胶黏剂黏合成整体。胶合板的层数为奇数，其内部的纤维结构以互相垂直方式胶合相邻单板，使材料自身的物理力学性能得到了显著的改善，遇到高温灼烧后不易发生燃烧。目前，市场上难燃胶合板产品按照性能通常可以划分为耐高温、耐热水浸渍、耐潮耐蒸汽三种类型，实际改造过程中需要根据建筑内部区域的功能划分进行选择。

2.2  硅酸钙板

硅酸钙板属于一种无机不燃材料，通常经过制浆、成型、烘干等多道工序制备而成，主要特点为防火性能好、质量轻、强度高、隔音隔热性能好、绿色环保、遇高温炙烤不变形，在公共建筑中多作为吊顶板、防火隔墙板。

2.3  酚醛泡沫

通过采用无氟发泡技术制成的改性酚醛泡沫，无需再采用氟利昂发泡剂，因此使用过程中能够显著降低材料对自然环境的污染，且材料制备过程中也无任何有毒害成分的添加，是一种具有良好防火性能、绿色环保性能、保温防潮性能的阻燃材料，可以广泛用于建筑消防改造工程中。通过实际检验发现，该材料具有发烟度低、氧指数高的特点，阻燃性能十分可靠，在火灾发生后可以有效阻断火焰的扩散。

2.4  耐火砖

耐火砖是由水泥、石灰、粉煤灰等材料制备而成的一种建筑物装修材料，加工过程中需要添加发气剂、调节剂、气泡稳定剂，经过搅拌、蒸压养护、发气膨胀等多道工序后形成一种性能更加优越、防火效果更佳的墙体材料。与传统建筑内部装修所用墙体材料相比，耐火砖的容重仅为混凝土的25%、空心黏土砖的33%，且经过特殊计量配料加工后形成的耐火砖内部具有大量处于独立封闭状态的气孔，这使得耐火砖的实际保温能力高于普通混凝土4～8倍、普通黏土砖3～4倍。此外，耐火砖的最高耐火温度可以达到700℃，使用过程中具有导热系数低的特点，可以广泛应用于建筑内部装修[2]。

2.5  高强度复合防火板

高强度复合防火板采用不均质夹芯结构，其主要成分为氧化镁胶凝剂，通过添加多元改性材料，再利用特殊调凝方法，可以抑制氧化镁在氧气作用下发生反卤现象。夹芯部分的主要材料为轻质、耐火骨料，可以提高材料整体的隔热、保温、防火效果，且各层材料之间增加了耐火纤维网格布，使夹芯的耐火强度大幅提升。在火灾条件下，高强度复合防火板燃烧后通常形成一个整体、不易垮塌，并且可以起到阻止火焰扩散的作用，而材料本身的不均质结构可以有效延缓温度的传导速率。因此，在目前我国普遍使用的阻燃材料中，高强度复合防火板的实际阻燃性能最为优越，具有其他品质阻燃材料不具备的性能优势。

2.6  防火涂料

防火涂料是在墻体、天花板等表面涂覆的粉末状材料，与其他阻燃材料相比，其应用更为简便，直接涂覆在建筑内部表面即可，实际使用过程中具有良好的阻燃隔热效果，火灾事故发生后可以起到延缓火势的作用。防火涂料在我国的使用已有百余年的历史，其间防火涂料的性能得到了不断改良，目前随着对防火涂料性能要求的不断提高，我国科研人员已经研发出膨胀型防火涂料以及专门用于钢结构保护的膨胀型防火涂料。同时，依照不同划分标准，也可以根据区域、防火等级要求选择不同类型的防火涂料，如对阻燃形式有特殊要求的区域，可以结合防火等级要求选择烧蚀涂料阻燃涂料；
应用于木质结构、预应力混凝土楼板时可以选择对应专用的或玻璃状熔融防火涂料；
对涂料厚度有所要求时，可以选择超薄、薄、厚三种类型，例如，耐火时限为2.5h的建筑构件，涂料实际涂敷厚度应不小于15mm[3]。

2.7  防火阻燃地板

防火阻燃地板通常采用新型加工技术以及加工材料使材料自身的阻燃性能得到显著改善，尤其是阻燃性胶合剂的应用，使地板对周边环境的污染性不断下降，阻燃效果更加持久，高温下地板的尺寸稳定性得到显著提升。当建筑内部发生火灾时，防火阻燃地板可以将空气、火源以及可燃性气体有效隔绝，或直接将可燃性气体冲淡，使整个燃烧过程中木材以往的热裂解过程受到有效抑制；
再通过地板特殊防火平衡层结构，提高地板的整体耐火性能，从加工成品的效果来看，防火阻燃地板的电绝缘性、抗撞击性、耐潮性均得到有效改善，且老化速率明显降低，与其他品质的地板相比，其实际使用寿命更长，性价比更高。

2.8  橡塑发泡保温材料

制备橡塑发泡保温材料的主要材料为丁腈橡胶、聚氯乙烯，生产过程中通过采用特殊的发泡工艺，使其在建筑物内部可以作为冷热介质容器或管道的保温材料，具有节能、环保、耐高温等相关优势。橡塑发泡保温材料整体为密闭式发泡结构，在火灾中可以发挥可靠的绝热作用；
且材料拥有较为致密的结构，吸水性能差，本身抗水汽渗入性能优越，在火灾现场基本不发生复燃，实际使用过程中还具有减震、吸音效果，包裹冷热介质容器或管道后既可以发挥致冷作用，同时还可以发挥保温作用有效降低管道内部的热量损失[4]。

3 建筑内部的阻燃材料选择与应用实例

3.1  工程概况

某地建设数据中心，作为维护计算机稳定运行的建筑空间，对于建筑防火性能具有更高的要求。此类建筑根据建筑用途设计方案，其内部防火等级应为丙类、一/二级。

3.2  建筑内部防火等级的实际要求

基于对GB50222—2017《建筑内部装修设计防火规范》中有关规定的汇总，材料阻燃性能等级要求如表1所示。

注：A级燃烧性能材料包括A1级、A2级，A1级为不燃、不起明火材料，A2级为不燃材料且烟量应满足（GB8624—2012）《建筑材料及制品燃烧性能分级》的相关要求；
B1级为难燃性材料，需要具备良好的阻燃性能，遇明火或高温作用下不易起火、不易蔓延，从火源处移开后燃烧应立即停止；
B2级为可燃性材料，具有一定的阻燃作用，自然环境中遇到明火或高温后起火燃烧，容易使火势发生蔓延。

在本工程中，作为“特别场所”的数据中心，其内部无窗房间所使用的阻燃材料燃烧性能要求为A级，其中地上部分安全出口与门厅顶棚、水平走道顶棚，地下部分安全出口与疏散门厅的顶棚、墙面、地面，数据中心内部消防控制室等重点区域所使用的阻燃材料均应为A级燃烧性能材料。同时对安全出口、疏散通道顶棚、墙面所用材料类型做出明确要求，严禁在以上区域使用反光材料。

3.3  阻燃材料的选择与应用

3.3.1  阻燃材料的选择

结合本工程对建筑内部防火等级以及装修成本的要求，在滿足阻燃材料实际需求的前提下，A级、B1级燃烧性能材料选择范围如下：

A级燃烧性能材料的选择范围为：涂料与其他装饰面阻燃材料可以选择无机防火涂料、玻璃、水泥造型制品、彩钢板、GRG石膏制品；
地面装饰面阻燃材料可以选择花岗石、瓷砖、全钢、大理石、硫酸钙防静电地板、水泥自流平、金属通风地板；
隔墙阻燃材料可以选择聚苯颗粒条复合板、灰砂砖、加气混凝土砌块、轻型龙骨硅酸钙板；
保温阻燃材料可以选择玻璃纤维、无机气凝胶毡、岩棉、矿棉保温板。

B1级燃烧性能材料的选择范围为：涂料与其他装饰面阻燃材料可以选择乳胶涂料、木质吸音板、经阻燃处理过的织物、难燃胶合板、纸面石膏板；
地面饰面阻燃材料可以选择防静电环氧自流平、木基防静电地板、难燃PVC；
保温阻燃材料可以选择酚醛塑料、橡塑保温板、聚氯乙烯塑料保温板。

3.3.2  阻燃材料在消防改造工程中的应用

数据中心建筑内部消防改造过程中对材料性能有着诸多要求，由于计算机设备日常运行过程中通常伴随有噪音产生，因此所选用的阻燃材料应同时具有隔声性能；
且计算机运行本身会产生热量，应利用阻燃材料实现对热量传递的阻隔，与此同时，由于计算机设备遇水通常会发生不同程度的损坏，因此改造过程中应优先选择憎水性材料，以有效隔绝水分进入计算机设备内部。综合以上考虑，在达到防火等级要求的前提下，本工程所选用阻燃材料如下：

涂料及装饰面阻燃材料（A级燃烧性能）选择防火涂料，为白色均匀稠状流体，其物理性能指标如下：表干时间2h、黏结强度0.63MPa、耐冻融循环性15次；
耐酸性：在3％氯化氢中浸泡24h以上涂层表面无明显变化；
耐碱性：在3％氢氧化钙中浸泡24h以上涂层表面无明显变化；
耐盐性：在3％氯化钙中浸泡24h以上涂层表面无显著变化；
耐水性：在自来水中浸泡24h以上涂层表面无明显变化；
初期干燥抗裂性好，使用后无裂纹出现、涂层厚度1.79mm、耐火极限126min。

地面装饰面阻燃材料（A级燃烧性能）选择水泥自流平，其性能指标参数为：流动度在210～260mm区间范围内、抗压强度20MPa以上、硬化后抗压强度在20～40MPa区间范围内、抗折强度为7MPa。

隔墙阻燃材料（A级燃烧性能）选择加气混凝土砌块，其物理性能指标为：构件厚度或截面尺寸不小于100mm、耐火极限为2h。

保温阻燃材料（A级燃烧性能）选择无机气凝胶毡，其物理性能指标：厚度有3mm、5mm、10mm三种情况，密度为180～220kg/m3，宽度为1500mm，疏水性为350℃下绝对输水，适用温度-200～1000℃，导热系数在25℃条件下为0.013～0.018W/（m·K）。

涂料及装饰面阻燃材料（B1级燃烧性能）选择难燃胶合板，其物理性能指标为：氧指数≥32%，垂直燃烧时间≤30s、燃烧高度≤25cm，使用过程中烟密度等级≤75SDR。

地面裝饰面阻燃材料（B1级燃烧性能）选择防静电环氧自流平，其物理性能指标为：环氧自流平面层厚度2～3cm、干燥时间为48h、抗压强度为68MPa、耐冲击性为65kg·cm、附着力为1级。

保温阻燃材料（B1级燃烧性能）选择酚醛塑料，为热固性塑料，比重为1.5～2.0g/cm3、成型收缩率为0.5%～1.0%、实际成型温度为150～170℃。

4 结语

综上所述，在建筑物内部开展消防改造的过程中，通过选择合理的阻燃材料，不但能提升建筑物内部的整体防火性能，还能最大限度降低建筑内部火灾事故的发生概率，从而有效避免各类群死群伤事故的发生，在保障人民群众生命财产安全的前提下有效降低火灾事故带来的实际危害。

参考文献：

[1]赵心怡.江苏省建筑内部装修材料阻燃性能质量监管状况研究[J].工程技术研究，2021，6（2）：120-121.

[2]郑肖丽.基于2017版《建筑内部装修设计防火规范》的剧场声学材料研究与应用[D].西安：长安大学，2020.

[3]生金文.地铁阻燃防火材料研究现状、存在问题及解决对策[J].建材与装饰，2019（26）：260-261.

[4]欧有乐.浅析数据中心内部装修材料防火应用[J].通讯世界，2019，26（7）：48-49.

Practical application of flame retardant

materials in building fire protection system

Wei Minqing

（Renhuai Municipal Fire and Rescue Section， Guizhou Zunyi 564500）

Abstract：Taking the fire protection renovation project of a data center workshop in a certain place as an example， by analyzing the necessity of applying various flame retardant materials in the process of implementing decoration operations inside the building， it is concluded that flame retardant materials can effectively improve the overall fire safety level inside the building. Through the analysis of the actual performance of flame retardant materials one by one， combined with the actual needs of fire protection renovation work for the combustion grade of flame retardant materials， it is discussed how to effectively build a building fire protection system with a relatively high safety factor. It is hoped that on the basis of effectively meeting the requirements of the current fire protection code， the best fire protection effect can be achieved at the lowest construction cost.

Keywords：fire protection renovation; interior decoration; fire safety; flame retardant material

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