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噴射纖維防火護(hù)層材料闡述論文
摘要：本文在介紹噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料的歷史，組成以及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上闡述了噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料的隔熱原理。并最后提出了噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料的發(fā)展方向與建議。
關(guān)鍵詞：噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料防火隔熱原理發(fā)展前景
0引言
火災(zāi)給人類的生命財(cái)產(chǎn)帶來了極大的損失，特別是近年來，由于建筑物高層化、大規(guī)模化及用途的復(fù)合化，火災(zāi)發(fā)生的因素也隨之增加、火災(zāi)規(guī)模也日趨擴(kuò)大。為避免或減少建筑物在火災(zāi)中發(fā)生垮塌，建筑物的耐火性能這個(gè)概念應(yīng)運(yùn)而生。耐火性能是材料或組件承受火災(zāi)并且保持其結(jié)構(gòu)功能和(或)將火災(zāi)限制在一定空間的性能。因此從概念上講，耐火性能的應(yīng)用是在建筑物可能暴露于火災(zāi)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(qū)域被火災(zāi)燒毀。為達(dá)到該目標(biāo)，承重或非承重的建筑構(gòu)件都必須設(shè)置防火保護(hù)并能阻擋火災(zāi)蔓延。目前，最廣泛使用的隔熱材料是礦物纖維涂覆材料，統(tǒng)稱為噴射耐火材料。
1噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料的歷史
噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料，歐美在20世紀(jì)50年代就開采用。日本在20世紀(jì)60年代曾大量采用噴射石棉無機(jī)纖維防火護(hù)層作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火被覆材料，后由于石棉粉塵會(huì)癌的問題，而被禁止使用。為此，人們用人造無機(jī)纖維作為石的替代品。1972年，美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)制定了有關(guān)礦物纖維噴射技術(shù)及施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在2000年修訂的ASTM準(zhǔn)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(jìn)行防火保護(hù)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(jī)纖維防火保護(hù)材料。
2噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料的組成及特點(diǎn)
噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層是將粒狀無機(jī)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(jié)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(jī)纖維防火護(hù)層材料具有以下優(yōu)點(diǎn):
①對鋼、混凝土和木材有很好的附著力。
②導(dǎo)熱率低，尤其是在火場高溫下。
③質(zhì)量輕，所增加的質(zhì)量不大，在結(jié)構(gòu)可承受的范圍內(nèi)。
④在高溫火場中，厚度沒有明顯變化，護(hù)層不熔化、不脫落，能夠使被保護(hù)構(gòu)件達(dá)到sh以上的耐火極限。
⑤產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)，材料費(fèi)、生產(chǎn)費(fèi)和施工費(fèi)的總費(fèi)用低。
⑥安全性好，在火場中不產(chǎn)生有毒有害氣體。
⑦耐候性好，能長時(shí)間經(jīng)受晝夜溫差和四季溫差以及紫外線的侵襲。
⑧在結(jié)構(gòu)表面附著的防火護(hù)層材料，其表面可進(jìn)行第2次裝飾處理。
3噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料的防火隔熱原理
3.1在一個(gè)物體內(nèi)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(yīng)具有的特性是:導(dǎo)熱系數(shù)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(dǎo)熱系數(shù)；α為空氣對隔熱層外表面的放熱系數(shù)；TW為隔熱物體的溫度；TZ周圍環(huán)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(dǎo)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(dòng)力；b為單層平壁厚度；R為導(dǎo)熱熱阻。導(dǎo)熱系數(shù)k是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一。其值的大小反映物質(zhì)導(dǎo)熱能力的強(qiáng)弱，其值越大，導(dǎo)熱能力越強(qiáng)。通常根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值來選擇合適的導(dǎo)熱材料，需要減小導(dǎo)熱速率的場合選用導(dǎo)熱系數(shù)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(gè)完全接觸的物體內(nèi)傳熱在兩個(gè)完全接觸或是一個(gè)物體的不同部分，因?yàn)闇囟忍荻鹊年P(guān)系而引起內(nèi)能交換的現(xiàn)象，熱傳導(dǎo)可以定義為熱流與溫度梯度的比值。熱能傳導(dǎo)時(shí)與每單位面積的熱傳導(dǎo)速率q以及溫度梯度成正比，有:q/A=αT/αx
設(shè)定k為比例常數(shù)，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(jì)算出單位時(shí)間所傳導(dǎo)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(jī)成份組成，耐候性好、耐火性能穩(wěn)定持久、多年使用不影響其防火性能、耐火時(shí)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(jié)為防火涂料。最確切的歸類應(yīng)為噴射無機(jī)材料類，在消防領(lǐng)域開辟這個(gè)新型防火保護(hù)品種，發(fā)展該行業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)對發(fā)展我國經(jīng)濟(jì)，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。
4.2急需出臺(tái)噴射無機(jī)纖維防火保護(hù)材料的產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于消防產(chǎn)品需要消防產(chǎn)品合格評定中心對生產(chǎn)設(shè)備、檢測設(shè)備等進(jìn)行驗(yàn)收，但由于在我國該產(chǎn)品還處于推廣應(yīng)用階段，沒的統(tǒng)一的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，合格評定中心也沒法開展相應(yīng)的評定工作。制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不我待。
4.3對防火保護(hù)隔熱材料的類型和厚度的選擇不應(yīng)孤立進(jìn)行，而應(yīng)該結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、建設(shè)的需求和實(shí)踐、產(chǎn)品的適用性以及合理的尺寸增長等因素進(jìn)行選擇。通常，這些實(shí)際的因素促成了整個(gè)建筑防火保護(hù)設(shè)計(jì)的連貫性和合理的一致性，并能盡量減少不同構(gòu)件的差別。
5結(jié)語
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，大跨度、超高層建筑越來越多，噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，噴射無機(jī)纖維防火護(hù)層材料這種結(jié)構(gòu)防火保護(hù)新材料的研制成功，使得我國結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的措施更加多樣化和環(huán)保化。
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