白日昌

摘要：文中依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9978.1-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗方法第1部分：通用要求》對兩組不同設(shè)計規(guī)格的輕質(zhì)防火隔墻系統(tǒng)進行耐火極限對比試驗。其耐火極限分別可達(dá)到45min和86min，可代表該類產(chǎn)品的整體耐火性能。其中，輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)板塊連接處為耐火功能薄弱環(huán)節(jié)，試驗過程中釋放的煙氣和火焰對輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)的耐火完整性影響較大。同時，通過增加中空填充材料巖棉板的厚度以及使用密度更大的巖棉板的方法可以有效地提高輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)的耐火性能。

關(guān)鍵詞：輕質(zhì)防火隔墻系統(tǒng)；耐火極限；巖棉板

Experimental Study on Fire Resistance Limit of Lightweight Partition System for Building

BAI Richang

（Liaoning Inspection Examination and Certification Centre， Shenyang 110000， Liaoning， China）

Abstract： According to the national standard GB/T 9978.1-2008 "Fire test methods for building components Part 1： General requirements"， the comparison test of fire limit of two groups of lightweight fireproof partition systems with different design specifications is carried out. The fire resistance limit can reach 45min and 86min respectively， which can represent the overall fire resistance of this kind of products. Among them， the plate connection of the light partition system is the weak link of fire resistance. The smoke and flame released during the test have a great influence on the fire integrity of the light partition system. At the same time， the method of increasing the thickness of hollow filling material rock wool board and using more dense rock wool board can effectively improve the fire resistance of lightweight partition system.

Key Words： Lightweight fireproof partition system; Fire resistance; Rock wool board

0引言

GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中對建筑的防火分區(qū)和防火分隔系統(tǒng)進行全新的詮釋和定義，將建筑中的不同功能分區(qū)按照面積、使用功能、防火危險等級等因素進行綜合考量后對建筑進行防火分隔劃分。防火分隔手段有防火隔墻、防火卷簾、防火門等，其中防火隔墻是一種具有一定耐火性能并可在設(shè)計規(guī)定的時間內(nèi)具有抵御火源攻擊能力的防火分隔構(gòu)件，根據(jù)建筑的防火設(shè)計要求，防火隔墻按照耐火極限可分為1h、2h和3h[1]。

1樣品介紹及材料選擇

文中進行耐火極限試驗比對的防火隔墻是一種輕質(zhì)的可以快速施工的隔墻系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用硅酸鈣板作為面層材料，采用輕鋼龍骨進行系統(tǒng)固定并起到支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。中空處利用防火巖棉板進行填充處理，起到防火隔熱作用。該系統(tǒng)采用的所有材料均可達(dá)到燃燒性能分級A級即為不燃性材料。同時又具備施工便捷、不受場地限制等優(yōu)點。

1.1硅酸鈣板的選擇

硅酸鈣板是燃燒性能A級的不燃性材料，具有輕質(zhì)、不燃、環(huán)保、牢固耐用等優(yōu)點，在進行耐火極限試驗過程中發(fā)現(xiàn)，與同為燃燒性能A級的不燃性材料紙面石膏板相比，硅酸鈣板在高溫條件下穩(wěn)定性好、不易出現(xiàn)粉化、垮塌等現(xiàn)象，能在高溫環(huán)境下維持更長時間的耐火完整性。

1.2輕鋼龍骨的選擇

輕鋼龍骨在隔墻系統(tǒng)中起到結(jié)構(gòu)固定的作用，當(dāng)隔墻系統(tǒng)受火面一側(cè)長時間在高溫火源作用下發(fā)生形變時，輕鋼龍骨可對系統(tǒng)提供加固和支撐作用，減少結(jié)構(gòu)形變對隔墻系統(tǒng)耐火完整性帶來的影響。

1.3防火巖棉板的選擇

作為中空填充材料，芯材應(yīng)具備一定的耐火隔熱性能，當(dāng)火源熱輻射透過硅酸鈣板向背火面滲透時，芯材應(yīng)起到隔熱阻火的作用。防火巖棉板作為A級不燃性材料具有良好的保溫及防火性能，防火隔墻系統(tǒng)中防火巖棉板的厚度和密度將在很大程度上影響系統(tǒng)的耐火隔熱性，并最終在系統(tǒng)的耐火極限時間上體現(xiàn)出來。在防火隔墻系統(tǒng)的中空處填充防火巖棉板不僅可以有效地起到隔熱阻火的作用，也可以在日常使用過程中達(dá)到保溫、降噪的效果。

2耐火極限試驗

本次對比試驗選取四種規(guī)格的防火隔墻系統(tǒng)，分別按照GB/T 9978.1-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗方法第1部分：通用要求》及GB/T 9978.8-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗方法 第8部分：非承重垂直分隔構(gòu)件的特殊要求》國家標(biāo)準(zhǔn)要求進行耐火極限試驗，并對試驗過程和實驗數(shù)據(jù)進行比對分析，記錄和分析試驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。

2.1試驗設(shè)備要求

試驗條件應(yīng)嚴(yán)格按照遵照GB/T 9978.1-2008標(biāo)準(zhǔn)要求，爐內(nèi)溫升曲線應(yīng)滿足公式[2]：

T＝345lg（8t+1）+20^[2]

式中：

T——試驗進行時試驗設(shè)備平均溫度，℃；

t——耐火極限試驗進行時間，min；

耐火極限時間溫度、曲線如圖1所示。

2.2判定準(zhǔn)則

當(dāng)試驗爐內(nèi)平均溫度達(dá)到50℃時試驗開始，計時器開始記錄試驗時間，當(dāng)試驗進行至0.5h時，試驗爐內(nèi)平均溫度可達(dá)841℃；當(dāng)試驗進行至1h時，試驗爐內(nèi)平均溫度約945℃。當(dāng)出現(xiàn)隔熱性喪失（即背火面平均溫升超過140℃；背火面最高溫升超過180℃時）或完整性喪失（即棉墊被點燃；背火面出現(xiàn)火焰并且火焰持續(xù)時間超過10s；背火面產(chǎn)生縫隙并且特定的縫隙探棒可以進入爐內(nèi)或沿縫隙出現(xiàn)的方向移動特定距離）以上任意情況時，當(dāng)即停止試驗計時，此時的試驗進行時間即為該試件的耐火極限時間。

2.3 熱電偶布置

依照GB/T 9978.1-2008標(biāo)準(zhǔn)要求并考慮到測溫準(zhǔn)確性和代表性，本次比對試驗擬設(shè)置10只測溫?zé)犭娕迹渲?只平均溫測溫?zé)犭娕肌?只最高位測溫?zé)犭娕?。耐火極限試件擬布置熱電偶如圖2所示。

3耐火極限試件設(shè)置

為能夠獲取更加詳實、準(zhǔn)確且更具備比對意義的試驗數(shù)據(jù)，在耐火極限試驗試件的選擇上計劃設(shè)計兩組比對試驗。兩組比對試驗的試件采用相同的施工工藝，不同的是試件分別采用兩種不同厚度和容重的防火巖棉板。其中1#、2#試件的具體設(shè)計參數(shù)如表1所示。

4耐火極限試驗數(shù)據(jù)對比、分析

4.1 耐火極限試驗現(xiàn)象描述

按照GB/T 9978.1-2008標(biāo)準(zhǔn)要求對1#、2#輕質(zhì)防火隔墻系統(tǒng)進行耐火極限試驗，其試驗過程中各個時間段出現(xiàn)不同的試驗現(xiàn)象，如表2所示。

4.2 耐火極限試驗數(shù)據(jù)比對

對耐火極限1#、2#試件背火面平均溫升和最高溫升進行比對，如表4所示。

4.3 數(shù)據(jù)分析

試驗初始階段0～10min，該階段試驗爐內(nèi)極速升溫最高可達(dá)678℃，使得硅酸鈣板短時間內(nèi)在高溫?zé)崃ψ饔孟掳l(fā)生表面爆裂現(xiàn)象，并出現(xiàn)響聲。硅酸鈣板本身沒有隔熱功能，更多的是起到阻隔火焰直接攻擊芯材保持試件耐火完整性的作用。隨著試驗的進行，爐內(nèi)溫度平穩(wěn)上升，爆裂響聲逐漸消失。試驗初始階段火焰溫度并未完全透過面層材料，背火面溫度并無明顯升高。隨著試驗的進行，爐內(nèi)溫度逐步升高，硅酸鈣板在熱力作用下發(fā)生膨脹變形并可能出現(xiàn)破損現(xiàn)象，該階段爐內(nèi)火源熱輻射可以透過硅酸鈣板進入芯材巖棉板層。巖棉層可在一定時間內(nèi)隔絕熱量的傳遞，所以該階段背火面測溫點未發(fā)現(xiàn)較大變化。通過數(shù)據(jù)可知，當(dāng)試驗進行至30min時，試件背火面的溫度數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較大程度的上升，同時有大量的煙氣透過硅酸鈣板的連接縫隙竄出。該階段，在爐內(nèi)火源的持續(xù)攻擊下，巖棉受熱釋放了大量的煙氣，這也代表著巖棉層在逐步失去隔熱阻火的能力。該階段1#試件和2#試件在耐火隔熱性上，數(shù)據(jù)有較大的差異，這是因為系統(tǒng)的耐火隔熱性更多依賴的是芯材巖棉板的厚度和密度，在面對火源攻擊時，更加厚實緊密的巖棉層有著更加優(yōu)良的隔熱性能，能夠在更長的時間里保證試件的耐火隔熱性。

在試驗進行至42min時，1#試件硅酸鈣板連接縫隙出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，這說明爐內(nèi)熱輻射已經(jīng)穿過芯材到達(dá)面層。當(dāng)試驗進行至49min時棉墊被點燃，試件喪失耐火完整性，說明此時試件已經(jīng)基本失去了隔熱阻火的能力，1#試件的背火面溫升迅速。當(dāng)試驗進行至62min時，試件背火面最高溫升到極值，試件喪失耐火隔熱性，試驗結(jié)束。因此，1#試件的耐火完整性為49min，耐火隔熱性為62min。2#試件試驗進行至86min時，試件背火面出現(xiàn)火焰并且持續(xù)時間超過10s，試件喪失完整性。2#試件試驗進行至91min時，試件背火面溫升達(dá)到極值。因此，2#試件的耐火完整性為86min，耐火隔熱性為91min。

5結(jié)語

根據(jù)兩組不同施工工藝的輕質(zhì)隔墻條板在耐火極限試驗過程中的試驗現(xiàn)象以及最終溫升數(shù)據(jù)可知，輕質(zhì)隔墻條板系統(tǒng)填充的防火巖棉板對提升系統(tǒng)的耐火性能有著顯著的效果。加大巖棉層厚度或者采用密度更高的巖棉層都可以有效地提高系統(tǒng)隔熱、阻火能力。試件總厚度為150mm的輕質(zhì)隔墻條板耐火極限可達(dá)到86min，基本代表了該類系統(tǒng)的耐火性能。如果在建筑設(shè)計施工中對隔墻系統(tǒng)有更高的耐火極限要求，需要在芯材的選擇和結(jié)構(gòu)的設(shè)計上投入更大的研究工作。本試驗在國家積極踐行“雙碳”理念的大背景下，對預(yù)制、節(jié)能建材領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的建筑用輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)開展耐火極限研究具有較大研究意義。

參考文獻

[1]中華人民共和國公安部.建筑設(shè)計防火規(guī)范：GB 50016-2014[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[2]中華人民共和國公安部.建筑構(gòu)件耐火試驗方法第1部分：通用要求：GB/T 9978.1-2008[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3]李希全，李婧.一種非承重輕質(zhì)隔墻耐火極限分析[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2018（9）.