新型材料在建筑防火设计方面的应用研究

新型材料在建筑防火设计方面的应用研究引言火灾一直都是人们谈之色变的话题，如今各大中小学校及社会各行各业对消防知识的普及越来越广，消防安全已经逐渐被大众所重视。

随着我国整体经济水平不断提高，建筑行业的发展也越来越好，然而日益紧缺的土地资源，促使建筑不得不向天空发展，高层建筑的数量不断增加。

高层建筑一般位于城市的经济生活中心，相比传统建筑其体量更大，装饰更华丽，结构更复杂，同时建筑本身亦增加了很多火灾隐患。

近几年有关高层建筑火灾的新闻十分常见，其中很多火灾起因与建筑材料有关，建筑材料的防火质量直接影响着人们的生命和财产安全。

1建筑材料与建筑防火材料概述建筑材料顾名思义就是建筑的最根本组成部分，如今随着人们对生活品质的要求不断提升，建筑材料的选用愈发讲究，尤其是在装饰材料方面，不仅要实用性高，更要具备华丽的外表。

建筑防火设计最关键的一点就是对建筑材料燃烧性能等级的选择，许多火灾事故正是因为使用了不符合要求的建筑材料所引起的。

建筑材料主要分为结构和装饰两大类建筑防火材料，顾名思义就是指在建筑物的防火关键部位使用的具备一定防火阻燃性能的建筑材料，其防火性能的好坏主要取决于材料的燃烧性能、耐火极限、燃烧时的毒性和发烟性。

作用原理主要就是通过气相阻燃、凝聚相阻燃和中断热交换阻燃等几类阻燃机理来实现其防火性能。

例如用不燃或难燃材料直接制作建筑物防火材料；用难燃或不燃的涂料喷涂可燃建筑构件表面，使其与空气隔绝而变成难燃或不燃的建筑防火材料；通过添加具备防火特性基质的物质提高建筑构件的难燃性或不燃性；自身在高温或火焰作用下表层剧烈发泡炭化，形成难燃的海绵状炭质层或致密的无机“釉膜层” ，以达到隔热或隔绝氧气的建筑防火材料；自身在高温下可产生脱水、分解等吸热反应或熔融、蒸发等物理吸热过程，以通过降低周围氧气浓度或熔融形成覆盖层隔绝空气来延缓或阻止火势蔓延的建筑防火材料。

2特殊建筑结构的防火要点2.1木结构木结构在我国的建筑中仍旧占据不小的比例，我国传统建筑中一向有大量运用木结构的习惯，如今的新式建筑中也不乏存在着木质结构。

众所周知木质材料具备易燃性，可以说木结构其本身属性就不利于防火设计的开展。

对于使用木结构，尤其是轻型木结构的建筑，要着重对其整体结构进行严密的设计，并通过对建筑构件进行包覆阻燃处理使其达到相应耐火等级的要求，提高其防火性能。

2.2钢结构钢结构因其材料强度高、自重轻等各项优点，在建筑中使用非常广泛，然而钢结构在火灾中也是极大的隐患之一，主要是由于其耐火性差，在高温的情况下很快就会出现塑性变形而倒塌。

在钢结构的防火设计方面应根据其耐火极限选择合理的应用位置，并对钢结构本身进行防火处理和防火保护。

3新型建筑防火材料中的新型复合轻质材料及应用3.1石膏当前在建筑的主流材料中，石膏的应用建设十分普遍。

且其具有凝结快、水流快的优势特征，石膏的主要成分硫酸钙，具有抗燃性良好的特点，并在凝固后会持续膨胀，如在高层建筑的吊顶建设中经常作为防火材料出现。

但石膏也具有一定缺点，即防水性能差，遇水容易渗透等。

3.2新型化工合成阻燃剂天然的纤维阻燃液ZRY具有无色无毒无味、阻燃性能良好、无腐蚀性等特征。

一些植物纤维制品、或是棉麻针织物、纸张胶合板、木材纤维板等材料在经过ZRY阻燃液的处理后，则会产生明显的阻燃性能。

这种材料在遇火时会在局部出现碳化，但不会燃烧，对遏制火苗蔓延有明显效果，减少火灾发生几率。

且这种材料的的性能指标在经过国家的耐火材料质量监督系统的检验之后，不仅符合《水基型阻燃处理剂通用技术条件》中的规定标准，部分指标还超出了规定要求。

3.3金属板与金属复合板材料金属复合板又称作是夹心板，有上下两面十分薄的金属板组成，这种材料的芯材具有低强度、高刚度以及保温效果，并具有良好的承载能力，在符合生产前还应由自动化生产线进行专门加工。

这种材料可制作为金属复合板材、金属板材、微穿孔吸声板等。

这种复合型材料可用于钢结构厂房的屋顶及外墙、冷库箱体、分隔板材以及隔断，或是建筑工地中的职工宿舍材料以及办公场所的材料。

3.4新型高分子防火材料高分子材料防火板是新型的信贷化建筑工业材料，其材料性质不支持燃烧，是化学性质稳定的良好防火材料。

并同时具有防漏防虫、抗腐蚀等性能优点。

且这种材料的使用施工十分方便、质量轻巧、产量高且价格低廉。

当火灾发生时，防火玻璃可用于抵御火势的蔓延程度，进而起到防火隔烟的有效作用。

耐火玻璃作为耐火构建的使用配件，能够应用于防火门窗中。

但值得注意的是，在防火玻璃应用时还存在一些问题，如支撑框架与封堵材料的耐火程度不够，在实际工程中的尺寸与耐火实验不相符。

些结果都会影响最终的材料耐火性能，并与实际的质量标准有较大差别。

4新型建筑防火材料中无机轻质防火材料及应用4.1岩棉与矿渣棉由天然岩石经历高温熔融而成的岩棉，具有不燃以及导热系数小等优势特征。

可作为一种防火材料或隔热板材在建筑中使用。

熔点高的岩棉还能够抵抗高温收缩，并在建筑结构中形成快捷有效的防火屏障，用于抵抗火势蔓延。

这种材料不会出现燃烧，且不会释放有害气体，属于A 级建筑防火材料。

4.2玻璃棉在岩棉之后出现的玻璃棉材料，具有良好的绝热性能、隔热保温性能以及容量轻等优点。

是由石英砂、蜡石、白云石等天然矿石材料制成的纤维状不燃材料，具有吸声、隔冷、绝热、保温等优点，主要制品是玻璃棉毡、玻璃棉毡、玻璃棉带、玻璃棉保温管等。

硅酸铝纤维又称陶瓷棉，是新型的特殊耐火轻质材料，是由天然焦宝石为原料做成的无机棉丝状耐火纤维材料。

这种制品的抗压强度好、导热系数低，且能够在施工中反复使用，施工十分方便。

在吊顶板材、玻璃幕墙、防火门芯材中都可用作隔热填充材料，具有良好的隔热防火作用。

4.4硅酸钙硅酸钙的抗热稳定性良好、耐人耐火性能好，属于不燃材料。

是由纤维、硅质材料和钙质材料为主制成的轻质板材。

这种纤维增强性硅酸钙板有很多优势，如膨胀率低、密度小等，防火防蛀、抗潮防霉以及加工性能良好。

能够在民用建筑及公用建筑的吊顶隔墙中使用，并用于经防水的表面处理后在建筑外墙中，由于这种材料防火作用非常好，因此格外适用于超高层及高层建筑中。

4.5新型轻质板材和砌块4.5.1加气混凝土砌块及板材此种混凝土材料是以钙质材料和硅质材料为主要原料加工生产而成，同时还添加了发气剂，因此又被称为发气混凝土。

加气混凝土多用于建筑墙体，一般有砌块和板材两种应用形态，无论是承重墙还是非承重墙，都可以起到很好的防火效果，而且还可以在结构上起到一定程度的保温效果。

4.5.2粉煤灰墙体材料该种材料主要是由无机原料构成，根据其原料组成的不同分为灰小型空心砌块和灰砌块两种类型，因其无机材料本身的防火特性，主要应用于建筑的墙体。

5建筑防火材料发展趋势5.1 防火板材技术防火板这类防火设施，由于其是当前应用较为广泛的防火材料之一，因而其技术的发展更新，受到更多的关注，尤其是随着那些较为易燃板材的禁止使用，以及国家号召低碳环保政策的提出，防火板未来的发展趨势有以下几个方面：一是在材料选择方面，逐渐选用无机材料替代有机材料；二是实现材料的轻质化。

通过研究新型材料，选用密度较小的材料用于防火板的生产制造，从而极大的降低防火材料的成本，及方便建筑施工过程。

例如膨胀珍珠岩板就是一种轻质、多功能新型防火板材，具有表观密度轻、导热系数低、化学稳定性好、使用温度范围广、吸湿能力小，且无毒、无味、防火、吸音等特点，广泛应用于多种工业部门。

5.2阻燃材料技术随着防火材料就技术的不断发展，人们对防火材料阻燃技术的提升，以及低污染的要求的越来越高，阻燃材料未来的发展趋势也主要面向于以下几个方面：一是提高材料的阻燃性能。

当前在阻燃材料的研究中，高分子阻燃材料，因其良好的阻燃性能，使得其具有广泛的应用前景；二是降低污染。

阻燃材料在制造及应对火灾时，燃烧会产生一定的污染，而如何降低其污染，使其成为环保友好的新型材料，将成为今后其发展的趋势。

例如含有膨胀型含磷阻燃剂的高聚物受热分解或燃烧时，表面能生成一层均匀的多孔炭质泡沫层，不仅能隔热、隔氧、防止高聚物分解产生的挥发性可燃物由凝聚相进入气相燃烧区，还有抑烟和防止产生熔滴的作用。

如何最大限度的提升其阻燃性能，已成为是当前研究的热点之一。

5.3绿色防火技术随着国家倡导的绿色、环保、低碳理念的提出，在防火材料的发展过程中，在保障其高质量的防火性能的前提下，其也越来越注重其环保性能。

这主要表现在以下几个方面：一是在防火材料的选用上，优先选择那些可再生及无污染的材料；二是在阻燃材料性能方面，加大对洁净阻燃技术的研究，降低其污染，减少其毒性，同时极大降低其使用过程中产生的大量烟雾，从而有效提升其防火功效。

此外该技术的广泛应用还能有效的降低火灾发生的概率。

在防火材料的未来发展中，环境友好型的防火涂料及封堵材料新技术，也是其未来的主要趋势。

例如环境友好型水性防火涂料、无溶剂型防火涂料，以及高固体分防火涂料（固含量超过60%）等都是具有发展前景的环保防火涂料。

6结论总而言之，对于建筑行业来说，防火设计是保障建筑投入使用后消防安全的根本，而新型建筑材料为建筑的防火设计提供了进步的机遇以及更大的空间，因此合理有效地利用新型材料是建筑行业的一个重要发展方向。

在防火设计上人员才是决定性因素，提升设计人员的职业素质是必不可少的发展内容，只有从建设工作的每个环节严格要求才能让建筑的消防安全从根本上得到保障, 次避免消防事故的惨剧再发生。