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防火材料在高层建筑中的应用探讨

2021/11/18 阅读:

摘要:随着我国材料技术的不断发展,各类新型防火材料开始走入到人们的生活之中,就目前来看,新型防火材料已经广泛地应用于当前的高层消防系统之中,各类新材料的应用使得高层消防系统的安全性、可靠性得到了显著地增强,同时也有效地节省了相关的能源,具有良好的经济性特点,得到了广泛好评。文章立足于实际,结合当前高层消防系统中防火材料的使用情况,对我国新型防火材料的应用进行了探讨与分析。

关键词:防火材料;新型;高层建筑;消防系统;应用

进入21世纪以来,人们生活水平日益提高,各类城市建筑的规模、数量也在不断增长,高层建筑物已经成为当前城市建筑的基本类型,随着建筑技术的发展,高层建筑物的内部结构、功能性也越来越复杂,高层建筑物面临着严峻的消防工作压力。在目前消防工作体系中,高层建筑物的消防管理是重点工作内容之一,各类新型防火材料开始应用于高层消防工作,为高层建筑物的安全提供了良好的支持,讨论新型防火材料在消防系统中的应用对于提升消防工作的开展有着积极的影响。

1  当前消防领域中常用的新型防火材料分析

随着材料技术的发展,新型防火材料已经得到充分研发,在当前消防系统中,主要应用的新型防火材料主要有四种类型,分别是有机防火材料、硅酸钙防火材料、新型复合轻质材料、喷射防火材料[1]。这些材料有着不同的特点,其适用的范围也不尽相同,其中硅酸钙新型防火材料的应用最为广泛,几乎在各个领域中都可以用到;有机防火材料一般是有酚醛等材质组成的,所以该材料一般应用于建筑物的墙体以及建筑物顶部设计中,而新型复合轻质材料是近些年才研发出的一种材料,在各个行业中均有涉及。

1.1  有机新型防火材料分析

有机新型防火材料的主要组成成分为酚醛,该物质具有良好的阻燃性能,因此在高层建筑物的墙体材料设计中有着普遍的应用,而且该材料还具有发烟度低的优点,其耐热性和耐高温的性能都比较卓著,因此,当建筑物内部发生火灾时,酚醛用在灭火的过程中能够保持原有的形态,而且从化学成分的角度来看,酚醛分子结构内部具有极高的氧指数[2],这就保证了该材料在遇到火灾时很难发生燃烧的情况。此外,从目前应用现状来看,酚醛材料具有较高的发烟性能,所以在建筑物发生火灾后只会发出有限的烟量,这样就可以有效保障现场人员的生命安全,为人们的逃生提供了时间上的支持。

1.2  喷射防火材料分析

喷射防火材料是当前新型防火材料中的一种组成部分,就我国目前应用情况来看,喷射防火材料的使用并不广泛,它主要是将材料喷射在建筑物的表面而对建筑物进行防火保护的一种新型材料,与传统的防火材料相比,喷射防火材料具有热容小、体积小等特点,在应用的过程中,该材料自身并不会燃烧,而且还能起到良好的阻燃效果,该材料还具有建筑方面的优越性能,可以实现隔热、吸收噪音的效果[3],对于建筑物材料表面遇火情况来说有着更好的应用效果,该材料的成本较高,因此在我国目前的高层建筑中应用占比较小。

1.3  硅酸钙新型防火材料分析

硅酸钙新型防火材料在我国目前的建筑领域中应用十分广泛,属于A级不燃材料,还具备很强的隔火、隔热等物理性能。除此之外,在建筑物中使用硅酸钙新型防火材料不但能够起到良好的防火效果,还能够防水防潮,所以几乎可以在任何的防火环境中都有着非常良好的应用效果。此外,从经济成本的角度来看,硅酸钙新型防火材料在高层建筑物的施工过程中,施工工序相对比较简单,而且成本较低,且硅酸钙材料的应用并不会给人们的身体健康带来威胁。同时,硅酸钙新型防火材料在施工过程中不会受到施工周期的影响,在整个施工中耗费的时间较少,所以从整体上来说,硅酸钙新型防火材料的应用是当前高层建筑新型防火材料的主要发展方向。

1.4  新型轻质复合材料

新型轻质复合材料是近几年才兴起的一类防火材料,主要包含有金属复合板材、新型阻燃剂、石膏等材料,其中,石膏也是一种新型的防火材料,其强度较低,而且在外界环境的影响下,石膏会发生硬化的现象,使得内部的孔隙率变大,从而实现保温以及吸收噪音的效果。从物理性质上来看,石膏在遇到水之后体积会出现增大的情况,所以,石膏虽然具有良好的防火性能,但是其耐水性却不佳,因此在当前高层建筑物中一般将石膏作为墙体材料来应用。阻燃剂的主要成分是ZRY天然纤维阻燃液,具有良好的阻燃性能[4],阻燃剂的化学性质是无色、无味、无腐蚀性的,在一些易燃物质,例如棉麻材料、纸张等物质在涂抹阻燃剂后,遇到明火是不会产生燃烧的,所以,将阻燃剂涂抹在建筑物内部一些容易发生燃烧的物体上会起到良好的防火效果。金属复合板又被称为夹芯板,该材料的上下两面都是由薄金属板组成,所以从这个特点来看,这种材料的保温性能相对来说比较好,但是这种材料的生产过程比较繁琐,一般需要专门自动化的生产线才能够进行生产。从目前应用情况来看,金属复合板通常是应用在一些建筑工地的办公场所外部以及职工宿舍的外墙建设中,而且该材料还具有密度低、抗腐蚀性良好、保温、隔热、吸收噪音的良好效果,近年来,该材料在高层建筑的消防系统中也开始逐渐应用。

2  新型防火材料在高层消防系统中的应用探讨

2.1  有机防火材料的具体应用分析

在传统有机防火材料形态组成中,有机防火材料都是以粉末状或者液态的形式展现出来的,如果在应用过程中需要用到液态的有机防火材料,那么工作人员还需要配套使用专门的溶剂来使液体有机防火材料的粘度降低,然后再使用渍料进行提前制作,才能保证该材料的正常使用。从制造流程来看,这类有机防火材料的活性并不高,只有在达到高温高压的情况下才能够更好地发挥出具体的效果。所以,传统的有机防火材料的应用范围比较狭窄,一般应用在电路板的制作、电器元件等精密仪器的使用过程中[5]。而新型有机防火材料则充分弥补了传统防火材料的不足,它在应用过程中不再需要溶剂来降低粘度,也不再进行浸渍的过程,在常温常压下就可以正常使用,其使用范围也大大增加。在目前应用中,这种新型有机材料在遇到火灾现象时并不会产生烟雾和有毒气体,为人们的逃生提供了良好的环境支持,在目前的高层建筑物消防体系之中,该种材料受到了人们的青睐,全面地提升了建筑物内居住人群的生命安全。

2.2  喷射防火材料的应用分析

目前,喷射防火材料在我国高层建筑物中的应用并不广泛,该材料主要应用在隧道工程以及工业设备的相关零部件中,喷射型防火材料能够与水进行良好融合,尤其是水泥型的喷射防火材料在遇到水后就会变成泥浆,然后再经过空气压缩喷射到需要保护的墙体之上。

2.3  硅酸钙新型防火材料的应用分析

在目前的高层建筑消防系统中,硅酸钙防火材料的应用最为广泛,该材料兼顾了适用性与经济性的特点,是当前高层建筑物中使用频率最高的防火材料之一。在目前应用中,硅酸钙防火材料最具有优势的应用就是构造出风道,从而起到良好的防火效果。利用硅酸钙防火材料来构造风道就是利用硅酸钙防火隔板同时结合高层建筑物内部的土建结构来形成通风或者防排烟的管道,而在具体风道的构建过程中,硅酸钙新型防火材料具有一定的灵活性,根据具体的工程建设需要来进行一定的调整,例如在大型商场购物中心建设中,其主建筑物的拱顶风道送风道与排风道之间会存在纵向的隔断隔墙,在具体的消防应用过程中需要将该拱顶分隔成三个相对密闭而又独立的通道,中间部位设置成送风通道,左右两边分别设置排烟通道。在该结构设计中,需要使用硅酸钙防火板来实现隔断功能的,该材料的应用不但能够对高层建筑物起到良好的防火效果,还能够解决拱顶轻型结构的承重问题,此外在一些大型高层写字楼的消防系统设计中,还可以使用硅酸钙防火板来代替砖墙作为通风夹墙,这种设计在具体的应用过程中不仅能有效解决通风过流断面不足的问题,还能够起到良好的消防防火要求。从目前高层建筑物硅酸钙防火板的应用效果来看,硅酸钙防火材料的应用具有良好的效果,硅酸钙材料的性能稳定安全可靠,不容易受到外界环境的影响。在具体实践过程中,为了全面提升硅酸钙防火材料的效果,还可以在硅酸钙防火材料中填充植物纤维,采用当前的先进工艺使得硅酸钙防火材料具有更加卓越的性能。此外,在高层建筑物的建设过程中,使用硅酸钙材料来作为通风夹墙具有很好的效果,与传统的防火工艺相比,硅酸钙材料的施工周期相对较短,可以缩短一倍。随着当前建筑行业的不断进步与发展,各类高层建筑、超高层建筑开始出现在人们日常活动中,而在建筑物超高通风防火夹墙以及大跨度水平的通风防火吊顶设计过程中,硅酸钙防火材料更加具有良好的优势,在应用过程中,用硅酸钙材料不但可以起到良好的防火效果,而且在风道的构建过程中只需要添加一些轻钢支撑体系即可,这种设计方案和设计理念将传统建造过程中的构造柱设计以及圈梁的工序设计节省下来,具有方便快捷的效果。从相关的参数上来分析,硅酸钙防火材料应用于高层建筑消防系统中不仅能够起到良好的防火效果,还能展现出良好的绝热效果。当硅酸钙防火材料受到4 h的耐火极限时,其材料厚度控制在124 mm之内就可以实现良好的防火效果,且其全部重量也不会超过37 kg,从这些参数上来看,硅酸钙防火材料的重量相对较轻,其材料厚度也相对较薄,在应用过程中为建筑工程节省了大量的空间。此外,从物理特性来看,硅酸钙材料的导热系数一般在0.23 W/(m K),岩棉的导热系数更低,所以硅酸钙防火材料在高层建筑物的绝热效果十分明显,应用于建筑物内部可以有效地防止建筑物拱顶中央送风道的冷风与两侧排风道的热排风之间气体相互交叉传导,这种工作模式以及材料的物理性能也可以起到节能环保的效果。

2.4  新型轻质复合材料的应用分析

通过分析可以知道,当前新型轻质复合材料主要是由新型阻燃剂、石膏、金属复合板等轻质材料组成的,这些材料的优势在此也不再赘述,从生产工艺来说,这些防火材料都是在我国当前先进的科学技术水平下指导生产的,其质量以及防火性能是得到业内认可的。近些年,这些新型轻质复合材料在高层建筑物中也有了比较广泛的应用,且在未来的发展过程中,这些轻质复合材料的应用将会更加广泛,尤其是在安装、组合工序中的应用更为便捷,与传统防火材料相比,新型轻质复合材料在应用中可以节省大量材料,这样不但简化了组装流程,还降低了高层建筑物防火体系构建的成本。除此之外,这些新型轻质复合材料还可以应用于一些大型的水电之中,尤其是以新型轻质复合材料为主的防火板材的运用更为广泛,这些材料应用于地下水电站风道间的隔断不但可以实现防火效果,还能够实现通风的效果,经济性能十分良好。在水电站的防火设计中,新型轻质复合材料可以用来代替普通的砖墙,不但能够起到良好的防火效果,还能够有效通风,既美观又实用。所以在未来发展过程中,高层建筑物的防火系统设计应当从新型轻质材料的特点出发,在某些设计环节以及应用环节可以将新型轻质材料应用其中,充分发挥出新型轻质材料的防火效果。

3  结语

高层建筑物的普及使得消防防火工作面临着严峻的形势,在消防体系的构建过程中,防火材料是非常重要的组成方面,从世界角度来看,我国的新型防火材料的应用覆盖率并不是很高,与国外发达国家还有着很大的差距,发展的质量呈现出不平衡的特点,但是从另外一个角度来看,我国新型防火材料具有更加广阔的发展空间,从当前的应用情况来看,我国研发的各类新型防火材料已经开始逐渐应用于高层建筑的消防工作之中,而且有效地增加了消防系统的安全性和可靠性,为保障人们的生命财产起到了良好的效果,在未来的发展中,我国对于新型防火材料的研究将会更加深入,新型防火材料必然会与高层建筑物消防体系的建设结合更加紧密。

作者:王晓慧 单位:济南市长清区消防救援大队

防火材料在高层建筑中的应用探讨

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