方名聰 李建新

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

0 前言

隨著我國(guó)城市化建設(shè)的高速推進(jìn)，城鎮(zhèn)人口急劇增加，也促使商民用建筑聚集化、規(guī)模大型化，同時(shí)城鄉(xiāng)新舊建筑建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一、擴(kuò)建行為不規(guī)范等，共同導(dǎo)致城市新增大量火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，而城市火災(zāi)極易造成嚴(yán)重人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失，2019 年我國(guó)火災(zāi)導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失逾36 億元[1]。新時(shí)代的消防形勢(shì)對(duì)防火隔熱裝修材料的防火、環(huán)保等指標(biāo)提出日趨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

泡沫碳防火板是以煤煉油工藝的廢棄產(chǎn)物為原料，采用特殊容器在高溫高壓下發(fā)泡、在模具中成形，常溫下可切割可貼掛的新型防火板材。其相較現(xiàn)有菱鎂板、紙面石膏板等防火材料具有耐火溫度高、受熱不分解、強(qiáng)度好、耐潮耐堿鹵等突出優(yōu)勢(shì)。泡沫碳防火板是一種性能優(yōu)異的新型材料，但同時(shí)存在著大尺寸模具制造困難、成本相對(duì)市售產(chǎn)品沒(méi)有優(yōu)勢(shì)等問(wèn)題，如何將其廣泛應(yīng)用，并進(jìn)一步提高附加值應(yīng)用是亟待探索及解決的難題。

1 泡沫碳防火板性能特點(diǎn)

泡沫碳防火板是A 級(jí)不燃材料，經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)，其阻燃性能見(jiàn)表1，各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)超過(guò)《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí):GB8624》中的A 級(jí)要求[2]，最高使用溫度可達(dá)1700℃。材料在火災(zāi)中不僅不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，而且還不會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間受熱分解失效崩落，可以有效保持結(jié)構(gòu)完整性。此外常見(jiàn)菱鎂板、珍珠巖板、紙面石膏板等干密度均在0.8g/cm3左右[3-5]，而泡沫碳板在擁有相似或更高抗壓、抗沖擊強(qiáng)度的同時(shí)，表觀密度僅有0.4～0.6g/cm3，降低了安裝節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度要求，施工快捷、運(yùn)輸方便。

表1 泡沫碳產(chǎn)品阻燃性能檢測(cè)結(jié)果

與此同時(shí)，泡沫碳在高溫環(huán)境下生產(chǎn)，板材本身不含結(jié)晶水，碳的化學(xué)性質(zhì)又足夠穩(wěn)定，不存在失水崩解、吸潮反鹵、酸堿腐蝕等現(xiàn)象，極大程度地克服了原料為鎂、石膏、巖棉等防火制品耐候性方面的先天不足，不僅提高了正常環(huán)境中的耐用性，還可以在潮濕鹽堿甚至化學(xué)腐蝕環(huán)境中使用，安裝靈活度大大提高。然而也因?yàn)椴牧铣尚铜h(huán)境與工藝較為嚴(yán)格與特殊，導(dǎo)致泡沫碳防火板的成品尺寸不易放大，且在成本方面存在劣勢(shì)，這是目前亟需研究解決的重要課題。

另外，泡沫碳具有的多孔結(jié)構(gòu)讓防火板產(chǎn)品同時(shí)具有保溫與隔音性能，可以滿足一定的建筑保溫節(jié)能與隔音需求；產(chǎn)品原料是其他工藝的副產(chǎn)物，響應(yīng)了國(guó)家大力發(fā)展綠色環(huán)保建材的號(hào)召，強(qiáng)化綜合利用，減少污染與浪費(fèi)。

2 泡沫碳防火板應(yīng)用前景分析

泡沫碳防火板出廠時(shí)既可制成常規(guī)矩形板，又可在特殊模具中成形，制成弧形板、異形板等，同時(shí)板材在施工現(xiàn)場(chǎng)可裁可切可開(kāi)槽，具有很高的安裝靈活度，能滿足不同場(chǎng)景的施工與應(yīng)用需求；防火板雖不用作承重構(gòu)造，但在作為輕質(zhì)隔墻面板時(shí)仍需要考慮安裝與使用時(shí)的受力影響，泡沫碳防火板的力學(xué)強(qiáng)度可以保證其在安裝時(shí)連接節(jié)點(diǎn)不出現(xiàn)碎裂，在使用時(shí)不被外力沖擊破壞，從而保持全壽命的結(jié)構(gòu)完整性。

2.1 作為一般輕質(zhì)防火隔墻

目前民用建筑、工業(yè)廠房?jī)?nèi)的防火隔斷，多采用輕鋼龍骨防火隔墻，由于市售面板質(zhì)量輕、厚度薄，存在著耐火極限不高、物理強(qiáng)度不理想、不耐酸堿腐蝕等缺點(diǎn)，以泡沫碳防火板作為新型龍骨隔墻面板材料將妥善解決上述問(wèn)題。

泡沫碳防火板與建筑主體可采用與輕鋼龍骨配合錨接的連接方式，或是龍骨雙面安裝用作輕質(zhì)防火隔墻，故連接節(jié)點(diǎn)是保證防火板安裝施工質(zhì)量的關(guān)鍵部位。因此在滿足主體結(jié)構(gòu)的安全性要求時(shí)，也要滿足輕質(zhì)墻體結(jié)構(gòu)的可靠度和安裝協(xié)調(diào)性。作為輕質(zhì)防火隔墻時(shí)，可根據(jù)需求選用單層或雙層面板，面板厚度常用30mm、50mm 或視需求定；用巖棉或其他防火材料填充兩面板內(nèi)部以滿足防火需求。

2.2 用作防火吊頂

天花板內(nèi)常有大量管線，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火焰與熱量首先將往上延伸對(duì)其造成破壞；另一方面天花板上的照明系統(tǒng)往往容易積累熱量，當(dāng)裝修材料老化或氣候過(guò)度炎熱時(shí)有可能被引燃，累及其他區(qū)域，故天花吊頂常需要具備防火功能。泡沫碳防火板用作防火吊頂時(shí)，內(nèi)部視情況填充巖棉或其他耐火填充材料，泡沫碳板質(zhì)量輕施工快，其耐火性能可以有效保護(hù)吊頂內(nèi)外不受另一側(cè)的火災(zāi)侵襲。

2.3 用作鋼結(jié)構(gòu)防火圍護(hù)

鋼結(jié)構(gòu)建筑于近幾十年中，由于原料廉價(jià)、施工便捷在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用，然而鋼鐵雖強(qiáng)度高性能好，在高溫下卻容易變形失效坍塌，鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)也是世界范圍內(nèi)的重要課題。目前實(shí)際應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)措施，主要有防火涂料和防火保護(hù)板兩種，而防火涂料存在著“薄型”涂料效果差、“厚型”涂料易脫落等難點(diǎn)問(wèn)題有待改進(jìn)[6]，同時(shí)施工質(zhì)量不易把控、涂料本身性能良莠不齊等種種原因?qū)е路阑鹜苛想y以達(dá)到理想防護(hù)性能；泡沫碳板作為防火圍護(hù)板時(shí)工期短、效果好，板材可用輕鋼龍骨配合膨脹螺栓鋼件固定，或是用粘結(jié)劑直接固定在鋼結(jié)構(gòu)表面。

2.4 用作各種中控室、數(shù)據(jù)中心的防火貼面墻

中控室、數(shù)據(jù)機(jī)房中心等消防重點(diǎn)區(qū)域，一旦發(fā)生火災(zāi)將造成極嚴(yán)重的損失，而此類地點(diǎn)防火分區(qū)繁多、管線密集、普通砌筑與封堵方法難以施工，故對(duì)更高性能的防火板材料需求急切。泡沫碳防火板可采用掛裝或用耐火砂漿、耐火粘結(jié)劑直接貼附的形式安裝在主體結(jié)構(gòu)上，也可以依附龍骨作輕質(zhì)防護(hù)隔斷，配合其他耐火封堵材料完成防火工程施工。

2.5 用作隧道防火保護(hù)板

城市隧道火災(zāi)與其他火災(zāi)有很大區(qū)別，由于隧道空間局促狹小、充滿易燃物質(zhì)，故隧道內(nèi)火災(zāi)升溫極快，最高溫度接近常見(jiàn)火災(zāi)的兩倍，火災(zāi)撲救難度很大。內(nèi)部的混凝土在熱沖擊下容易失水爆裂脫落，鋼筋將會(huì)升溫失效，隧道內(nèi)表面敷設(shè)的防火材料便成為保護(hù)隧道主體結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié)。同時(shí)隧道內(nèi)防火材料工作環(huán)境惡劣、日常維護(hù)不便，對(duì)材料耐久性也有很高要求。防火砂漿在這里同樣存在施工質(zhì)量不易控制、耐候性不易提高、防火性能不易達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。輕質(zhì)防火板則是相對(duì)理想的隧道防火材料，而泡沫碳防火板相對(duì)其他常用防火板材，有質(zhì)量輕、耐熱沖擊性能高、耐候耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。在隧道內(nèi)部可用膨脹螺栓錨接在混凝土結(jié)構(gòu)上，接縫處填充耐火砂漿作封堵；或是采用龍骨間接連接，中間填充巖棉等隔熱物質(zhì)，可以靈活調(diào)整安裝間隙，同時(shí)更有效避免熱量傳導(dǎo)入隧道鋼筋。

3 結(jié)論

泡沫碳防火板根據(jù)現(xiàn)有市售防火板產(chǎn)品的不足，提供了一種新的耐火絕熱材料選擇。其耐火性能優(yōu)于石膏板、硅酸鈣板等，強(qiáng)度也優(yōu)于常見(jiàn)防火板材，密度更低，便于施工與運(yùn)輸?？勺鬏p質(zhì)防火隔墻、貼面墻、鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)、隧道防火板等用途。該防火板系統(tǒng)原料為其他工藝副產(chǎn)物，性能可靠，綠色環(huán)保，安裝簡(jiǎn)單，但是仍存在成本較高、工藝復(fù)雜等重要問(wèn)題，這也是在未來(lái)研究中有待改進(jìn)的內(nèi)容。泡沫碳防火板有望根據(jù)實(shí)際需求配合或代替現(xiàn)有防火面板，達(dá)成建筑耐火工程效果更理想、更經(jīng)濟(jì)、更綠色的目的。