岩棉夹芯板耐火性能研究.pdf

ûãC‰ð0Ÿ?ùî葛连福 宋 杰(冶金部建筑研究总院 北京 100088) 朱立文(兰州有色建筑研究院 兰州 730020)陈 举(安徽省外经建设(集团)公司 合肥 230001)K 1:论述了岩棉夹芯板的特点、燃烧性能、耐火极限,通过构件试验确定了100mm厚墙板的耐火极限,并得出其应用范围,可供开发应用复合建筑板材的相关人员参考1oM:岩棉夹芯板 燃烧性能 耐火极限STUDY OF THE REFRACTORY BEHAVIOR OF MINERAL WOOL SANDWICH PANELGe Lianfu Song Jie( Central Research Institute of Building and Construction of MMI Beijing 100088)Zhu Liwen( Lanzhou Nonferrous Building Research Institute Lanzhou 730020)Chen Ju( Foreign Trade Construction Company Group in Anhui Province Hefei 230001)Abstract: T he character of mineral wool sandwich panel, fire behavior and refractory limit is described. T herefractory limit of 100 mm thick wall panel has been tested and the appeled filed is also determined,which can beused as reference for the researchers correlating to the development and use of the composite panel.Keywords : mineral wool sandwich panel combustion behavior fire rate第一作者:葛连福 男 1941年7月出生 教授级高工收稿日期: 1999 07 26近二十年来,随着钢结构建筑应用范围的扩大,建筑围护材料也获得了飞速的发展,先后经历了压型钢板、组合式压型钢板、夹芯式压型钢板三个阶段:第一阶段由单层涂层钢板经辊压冷弯而成,仅解决屋面、墙面的承重和防水问题;第二阶段是上下两层压型钢板(通常屋面板上层板波高稍大,下层板波高稍小) ,中间另行铺设岩棉、矿棉、聚苯等轻质、多孔、松散材料以求达到承重、防水、隔热保温的三重作用;第三阶段是改变第二阶段的分三层铺设的做法,为了改善板材的性能,提高施工的工效,在专门的工厂里生产出聚苯乙烯夹芯板和聚氨酯夹芯板以求承重、防水、隔热保温于一体,成为真正的复合材料。

但是,聚苯烯和聚氨酯因其材料的局限性,其防火性能较差,对有较高防火要求的建筑已不太适应,在此基础上又引进开发了岩棉夹芯板,并先后在廊坊、萧山、深圳从意大利Metecno公司引进了专用生产线至此,聚苯乙烯夹芯板、聚氨酯夹芯板、岩棉夹芯板三者共同构成目前复合屋面、墙面板材的三大主体就防火性能而言,岩棉夹芯板更显优越下面即对岩棉夹芯板的特点,对火灾的适应性以及耐火性能,在耐火等级要求较高的建筑物中应用要注意的问题等内容作以简述1 ûãC‰ð岩棉夹芯板上下或里外面板为涂层钢板,经辊压冷弯成型后的压型钢板,芯层为不燃、硬质、憎水型岩棉板或矿棉板,面板与芯层之间用胶粘结,芯层纤维方向同面板垂直35Industrial Construction 1999, Vol1 29, No112ý 98%符合GB10299密度公差? 10%符合GB11839树脂含量Z 3%符合GB1183950mm厚岩棉夹芯板与有相同隔热、保温性能的加气混凝土板和挤压成型空心混凝土板相比,其对应厚度如图3所示图3 具有相同隔热、保温性能的板材厚度比A-岩棉夹芯板( 50mm厚) ; B-加气混凝土板;C-挤压成型空心混凝土板(3)重量轻:从表1、表2可知, 50mm厚芯层的岩棉夹芯墙板只有15212N/ m2,同具有相同隔热、保温性能的粘土砖相比,其重量只有其1/ 18~ 1/ 20,大大减轻了承重结构的外部荷载,而且方便施工安装和减少运输量。

4)施工方便、快捷:岩棉夹芯板施工是干式作业,主要工作是做好连接和固定好各种螺栓、零配件,现场作业减至最少,提高了施工安全性,既不需要高级安装工人也不需要二次装修,而且大大缩短了工期 5)抗震性能:工程实践证明,在地震力作用下,夹芯板常常由于本身抗震性能好而处于正常工作状态6)耐久性:岩棉夹芯板里外都用涂层钢板,涂层质量对耐久性攸关重要,一般聚酯涂层的寿命在20年以上,当采用含氟树脂和不锈钢螺栓时,耐久期限在50年以上7)装饰性:屋面、墙面的色彩可选用户喜爱的颜色,而且不需其他装饰,随着涂层钢板色彩的增加,选择余地也加大当室内选用阻燃性装饰复塑板时,装饰效果更理想8)吸音性能:当里层涂层钢板采取打孔、变形等措施,会提高室内吸音能力,因为岩棉板有着良好的吸音系数以密度100kg/ m3岩棉板为例, 5mm、10mm厚的岩棉板吸音系数见表4V4 û㉪{"”密度/( kg#m- 3)厚度/mm频率/ Hz100 125 250 500 1 0002 000 4 000100 5 0109 0113 0133 0164 0183 0189 0195100 10 0133 0138 0153 0177 0178 0187 0195岩棉夹芯板上述良好的性能将预示着其有着广阔的应用前景。

2 yý!9]?S¥1p岩棉夹芯板主要用作建筑物的三种板材:屋面板、墙面板和吊顶板我国5建筑设计防火规范6(GBJ16 - 87)、5高层民用建筑设计防火规范6( GB50045 - 95)、5建筑内部装修设计防火规范6(GB50222- 95)对其燃烧性能和耐火极限都提出了相应的要求倘若岩棉夹芯板要获得十分广泛的应用,就防火性能来说,非承重墙板、隔墙耐火极限要达到110h,吊顶板要达到0125h,屋面板要达到115h3 ûãC‰ð¥—Ÿ?„0K311 —Ÿ?在防火规范中,根据建筑材料燃烧的难易程度划分为非燃烧体、难燃烧体、燃烧体三类对非燃烧体37ûãC‰ð0Ÿ?ùî)) )ë õž©的定义为:用非燃烧材料做成的构件非燃材料系指在空气中受到火烧或高温作用时不起火、不微燃、不炭化的材料如金属材料和无机矿物材料岩棉夹芯板是由涂层钢板和玄武岩矿物等无机矿物加工成的纤维,经人工复合而成的建筑板材,由于占主要成分的钢板、岩棉是非燃烧材料,虽然在复合中会有少量有机胶,但在岩棉夹芯板中所占比重不大,并不改变其基本性能,所以经复合后的岩棉夹芯板应视为非燃烧体(在GBJ16 - 87中称为/不燃烧体0 )。

312 0K耐火极限是指建筑构件按时间-温度标准曲线进行耐火试验,从受火的作用时起,到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止的这段时间通常以小时(h)表示31211 耐火试验采用的国家标准5建筑构件耐火试验方法6 ( GB9978- 88),该标准同国际标准ISO834- 19755建筑构件-耐火试验6等效31212 耐火极限的判定条件(1)失去支持能力:非承重构件(如非承重墙、隔墙等)失去支持能力表现为自身解体或垮塌;梁、楼板、屋面板等受弯承重构件在试验过程中发生垮坍,或挠曲发生突变,试件最大挠度超过L / 20,表明试件失去抗变形能力2)失去完整性:非承重墙、隔墙本身具有分隔作用的构件,在试验中,当出现穿透裂缝或穿火的孔洞、孔隙时,表明试件的完整性遭到破坏3)失去隔火作用:也就是失去绝热性,具有防火分隔作用的构件(如墙板) ,试验中背火面测得平均温度升到超过试件表面初始温度140 e时,或背火面测温单点最高温度升到超过初始温度180e时,则表明试件失去隔火作用上述三种情况,任何一种情况出现时,试件即达到耐火极限313 k q试件尺寸为31 3m@31 3m,由4块厚100mm的岩棉夹芯板组成,其材料、制作和安装反映构件在实际中的使用情况,板之间为企口式接缝,共有3条垂直缝,由角钢框组成一体,见图4。

314 k¹Ä„Â试验在天津国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的墙体专用耐火试验炉上进行,受火面积为3m@3m图4 试件1-岩棉夹芯板; 2-涂层钢板; 3-岩棉; 4- L60@6角钢(通常) ; 5- L60 @6角钢,长100@ 300; 6-M10@80螺栓; 7-企口缝; 8-¹~À测温布置点315 kHq采用喷油明火加热,试验一侧板面受到与实际火灾相似的火焰作用炉温随时间的变化,按下列函数关系式控制:T - T 0 = 345lg(8 t- 1) ( 1)式中 t )) )试验所经历的时间, min;T )) )升温到t时间的炉温, e ;T 0 )) )炉内初始温度(应在5 ~ 40 e范围之内), e表示式( 1)的函数曲线见图5,其相互关系代表值见表5图5 时间-温度标准曲线V5 HW-ÑMº1"}V´t/ min 5 10 15 30 60 90 120 180 240T- T0/ e 556 659 718 821 925 986 1 029 1 090 1 133试件边缘无任何约束,上下用硅酸铝封缝,因属非承重墙,试验过程中不另行加载。

316 ©„4³测量炉内温度用丝径017~ 11 0mm的热电偶,按照/时间-温度标准曲线0由喷油量控制温度上升,并保证炉温的均匀性,进行自动检测和记录,由显示屏显示给试验者观看38ý<yý 1999M»29 »12ù岩棉夹芯板背火面温度的测量:按标准要求在313m@31 3m中央部位布置了8个热电偶,布置位置见试件图,其中1号、7号测点邻近接缝位置,其余各测点位置也有一定代表性试验过程中,观察如下:试验初始温度为71 5e试验进行到12min时,背火面右侧上方局部冒白烟; 22min后出现4个烧黑点(见图6a) ; 30~ 35min相继出现5~ 8个黑点(指钢板涂层烧黑,但不大,直径只有1~ 2cm) ; 40min时,出现条状的过烧现象,除10处外,其余4处均在接缝位置(见图6b) ;到50min时,背火面烧后情况分别见图6c、6d图6 试验过程观察背火面的结果( a) -到达35min时( 1~ 9处有过烧) ; (b) -到达40min时( 1~ 10处有过烧) ; ( c) -到达50min时( 1~ 10处有过烧) ; ( d) -试验结束时从观察孔看到,大约在试验开始后25min,受火面钢板局部烧红,随着炉温上升,烧红钢板的面积逐步向四周扩展并局部鼓起,到试验结束时,受火面除四周外,涂层均已燃烧殆尽,且板面有严重的鼓屈。

到达56min时,岩棉夹芯板的自身支承性良好,没有丧失支持能力、解体或垮坍,企口型板缝没有烧穿,也没有出现窜火情况,主要是绝热性丧失,此时背火面平均温度高出初始温度140e (55min时记录平均温度达132e ) ,背火面单点最高温度高出初始温度180e ( 55min时,记录第3号测点温度达190 e )100mm厚岩棉夹芯板的耐火极限因丧失隔火作用为56min317 k:c试验记录见表6所列,时间-温度曲线见图7从试验结果联系到板接缝防火性能的改进,由于耐火极限主要是接缝附近测定温度较高,丧失绝热V6 ûãC‰ð0kðS:ce 时间跨度/min炉内温度。