無機防火門耐火隔熱性試驗研究

無機防火門耐火隔熱性試驗研究

防火門是施工時間內(nèi)滿足防火、隔熱、完整性要求的建筑防火門組成部分。除了普通門的功能外，它還具有防火、香煙和高溫保護的特殊功能。防止火災(zāi)在一定時期內(nèi)蔓延，確保人員避難。它在高層建筑、金融、會議、車站、劇院和其他重要公共機構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。隨著經(jīng)濟高速發(fā)展,高層建筑不斷涌現(xiàn),人民群眾的消防安全意識不斷提高,防火門作為建筑消防設(shè)施中一個重要組成部分,其產(chǎn)品質(zhì)量越來越受到重視。防火門的耐火隔熱性是體現(xiàn)防火門產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)。本文主要對影響鋼質(zhì)、木質(zhì)防火門耐火隔熱性能的各種因素進行分析,提出相應(yīng)的改進措施和建議。1防火門耐火性涂料的方法和標準要求1.1試驗方法與過程防火門耐火隔熱試驗裝置為全封閉燃氣自動加熱爐,滿足GB/T7633-2008《門和卷簾的耐火試驗方法》、GB/T9978-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》相關(guān)規(guī)定的要求,采用明火加熱,按照火災(zāi)溫升曲線的要求對試樣進行燃燒試驗,全封閉燃氣自動加熱爐滿足火災(zāi)溫升曲線公式:式中:t———試驗所經(jīng)歷的時間,min;T———爐內(nèi)的平均溫度,℃。按照該試驗過程,爐內(nèi)平均溫度變化與時間的關(guān)系曲線如圖1所示。試件背火面溫度采用固定至背火面面板的鎳鉻-鎳硅熱電偶進行測量。對任何可能出現(xiàn)單點超溫的部位可采用紅外輻射測溫儀進行測量。1.2溫度最高溫度按照國家標準要求,試件背火面平均溫升不超過試件表面初始平均溫度140℃,試件背火面(除門框外)最高溫度不超過試件表面初始平均溫度180℃,門框最高溫度不超過試件表面初始平均溫度360℃。2影響不同門隔熱的不同因素和預(yù)防措施2.1防消防門的鋼質(zhì)密封2.1.1無機防火門芯板機構(gòu)的選擇(1)影響因素。GB12955-2008《防火門》(以下簡稱GB12955)中規(guī)定,防火門不允許使用硅酸鋁棉、巖棉等對人體有害的材料。目前,門扇內(nèi)填充材料均選擇無機防火門芯板。無機防火門芯板由于各廠家配方不同,制作工藝不同,產(chǎn)品質(zhì)量亦不同,而且由于門芯板生產(chǎn)多為手工生產(chǎn),質(zhì)量穩(wěn)定性較差,有的防火門芯板在耐火試驗中越燒越硬,強度、剛度較高;有的防火門芯板在耐火試驗中逐漸粉化,喪失承重能力;有的防火門芯板會收縮或產(chǎn)生裂紋,導(dǎo)致背火面超溫;有的防火門芯板產(chǎn)生煙氣較多,毒性較大;還有的防火門芯板耐火含水率過高。選擇合格的無機防火門芯板需要通過必要的試驗手段進行確認。(2)防范措施。改進無機防火門芯板配方,增加無機門芯板密度及厚度,均有助于提高無機防火門芯板的隔熱性。防火門芯板填充方法主要有兩種:濕法填充、干法填充。濕法填充是將膨脹珍珠巖、氧化鎂、氯化鎂等混合攪拌,填充到門扇框架中壓制成型。干法填充是直接購進一定尺寸的防火門芯板,進行裁切后在門扇框架內(nèi)拼接形成。采用濕法填充時,防火門若壓型深度較大,在濕料填充完畢覆蓋模板進行加壓固化時,需覆蓋帶有與面板相同的壓型,且保證位置一致,以確保裝配協(xié)調(diào)。采用干法填充時,若拼接縫未處理好會導(dǎo)致防火門背火面超溫,如圖2所示,因此無機防火門芯板的拼縫應(yīng)嚴密,芯板與面板圍邊應(yīng)緊密膠合,必要時采用專用料漿灌實,防止熱量侵入;對于面板帶有模壓造型的防火門,芯板在對應(yīng)位置應(yīng)銑槽,以確保芯板與面板貼合一致,以防止耐火試驗中熱氣流侵入門板與鋼板間,導(dǎo)致背火面超溫。2.1.2防火板及鎖面區(qū)域隔熱性能的改善(1)影響因素。防火鎖處由于存在鎖盒,缺少防火門芯板保護,隔熱性不足,屬于整個防火門中隔熱最薄弱的環(huán)節(jié)。大部分防火門采用鎖體向火面包1~2層防火板的方法來解決隔熱問題,但在實際檢驗中發(fā)現(xiàn),鎖體向火面防火板設(shè)置區(qū)域偏小,且部分廠家在向火面鋼板與鎖盒之間用角鐵焊接以固定鎖盒,該結(jié)構(gòu)大大降低了該區(qū)域隔熱性能,如圖3所示,鎖盒周邊無機門芯板全部受熱粉化,完全喪失隔熱性能,防火門的背火面必然超溫。(2)防范措施。為確保該區(qū)域的隔熱性,應(yīng)將鎖盒與背火面鋼板連接,在向火面適當(dāng)增加防火板厚度及覆蓋范圍;或者適當(dāng)增加門扇厚度,并將防火鎖偏向背火面一側(cè)安裝。2.1.3無機防火門芯板粉化(1)影響因素。在對一背火面超溫的防火門進行破拆,當(dāng)向火面鋼板揭開,去除粉化的無機防火門芯板后發(fā)現(xiàn),加強筋處的無機防火門芯板粉化嚴重,形成一條明顯的由上至下的粉化帶,如圖4所示,導(dǎo)致向火面溫度快速傳遞到背火面,造成超溫現(xiàn)象。(2)防范措施。為解決這一問題,應(yīng)在布置加強筋區(qū)域進行隔熱處理,通過適當(dāng)增加無機防火門芯板密度或厚度,或者在加強筋上覆蓋一層防火板,隔斷其向火面的傳熱,以提高該區(qū)域的隔熱性能。2.1.4門扇結(jié)構(gòu)與熱氣流擊穿試驗(1)影響因素。在耐火試驗中,由于熱量主要是通過門扇四周鋼板、加強筋、鎖具五金件等部位從向火面?zhèn)魅氡郴鹈?隨著向火面溫度的升高,向背火面?zhèn)鬟f的熱量也越來越多,往往出現(xiàn)鋼板變形、膠層失效、面板與夾層分離等現(xiàn)象,導(dǎo)致熱氣流侵入夾層,造成背火面變形、超溫。門扇結(jié)構(gòu)對耐火性能尤為關(guān)鍵,在實際檢驗中發(fā)現(xiàn),當(dāng)門扇邊框采用受火面面板直接彎邊構(gòu)成并與背火面面板焊接這種結(jié)構(gòu)時,在耐火試驗中,自受火面至背火面溫度由最高點均勻遞減,僅在邊框與背火面面板連接處會因鋼板不連續(xù)而出現(xiàn)溫度突變,易引起門扇整體變形,背火面鋼板變形,熱氣流侵入夾層,導(dǎo)致背火面超溫。(2)防范措施。為解決這一問題,應(yīng)采用以下措施:(1)提高無機門芯與背火面鋼板膠接強度;(2)門扇四周采用獨立鋼框結(jié)構(gòu);(3)向火面面板與獨立鋼框間加大焊點間距,促使向火面鋼板局部失穩(wěn)提前,降低背火面鋼板變形。2.1.5板與鋼板間透氣性分離(1)影響因素。無機防火芯板材料含水率過高時,在耐火試驗中水分大量蒸發(fā),造成門芯板與鋼板間充氣分離,導(dǎo)致熱氣流侵入,背火面變形、超溫,尤其是帶壓型防火門若在壓型處處理不當(dāng),較易產(chǎn)生充氣分離。(2)防范措施。為解決這一問題,應(yīng)在調(diào)配、混合無機防火門芯板材料時控制好加水量,壓制成型后留有充分的時間進行養(yǎng)護干燥,直至含水率達標為止。2.2防消防門的類型2.2.1對于準的400對于防火門門框,標準僅要求測量單點最高溫升,且指標由舊標準的180℃提高至360℃,該參數(shù)指標的降低有利于門框的設(shè)計。鋼質(zhì)防火門耐火試驗前,門框內(nèi)按水泥∶砂漿∶珍珠巖=1∶2∶5的比例混合填充,熱量傳遞僅通過框-扇對接縫鋼板傳遞。2.2.2框-扇變形縫的斷熱措施對于帶貼臉線的防火門,只要適當(dāng)加大貼臉線寬度,提高散熱面積,減小受火面寬度和鋼板厚度,減小門框吸收的熱量值,不采取其它斷熱措施也能達到耐火隔熱性的要求。門框鋼板厚度降低不僅減少熱量的吸收傳遞,還可降低門框的抗彎剛度,增大熱彎曲變形量,盡量統(tǒng)一門框與門扇的熱彎曲變形量,減少框-扇變形的不一致,降低熱量通過框-扇變形縫侵入背火面。試驗證明,當(dāng)門框鋼板厚度選取1.2mm(GB12955規(guī)定的最小值)時,門框、門扇熱彎曲變形量基本一致。對于不帶貼臉線的門框和帶貼臉線門框的中橫框應(yīng)采取一定的斷熱措施。常見斷熱措施有以下幾種:(1)在門框的框-扇對接位置的側(cè)向面板上開縫來切斷熱傳遞,并在其上粘貼防火膨脹密封條。但必須注意的是,部分產(chǎn)品僅在耐火試驗固定測溫部位將門框局部開缺口、粘貼防火膨脹密封條,這是一種躲避檢測的違規(guī)行為,在實際工作中必須嚴格檢查。(2)門框分前后兩部分,期間夾一層或多層防火板斷熱,采用螺釘、螺母固定。該種方案隔熱效果好,但生產(chǎn)工藝復(fù)雜,不適合工業(yè)化生產(chǎn),工程上很少采用該方案。(3)在門框背火面加裝隔熱裝飾條。該方案施工方便,成本較低,適合工業(yè)化生產(chǎn),但隔熱效果較差,一般用在乙、丙級防火門上,很少在甲級防火門上采用。2.3防火門芯板保護分析由于木材具有良好的絕熱性能,且多經(jīng)過阻燃處理,通常木質(zhì)防火門較少存在喪失耐火隔熱性的問題。(1)木質(zhì)防火門門扇的隔熱措施一般是在面板內(nèi)側(cè)襯多層防火板、內(nèi)填無機防火門芯板,在耐火試驗中導(dǎo)致背火面超溫的原因主要有:一是門扇內(nèi)填充的無機防火門芯板阻燃性能較差,提前粉化脫落;二是無機防火門芯板采用拼接工藝,在耐火試驗中,熱量穿透無機防火門芯板與門扇木質(zhì)骨架間縫隙或無機防火門芯板自身拼縫,導(dǎo)致背火面超溫。(2)木質(zhì)防火門門框厚度多為100mm左右,門框的隔熱措施一般是在門框向火面包1層或多層防火板,但是在門框的上框部位,由于防火板自身的重量和所處位置垂直于熱氣流的原因,防火板較易脫落,因此,提高防火板與門框,尤其是與門框上框的連接可靠性將有助于減少該類不合格現(xiàn)象的發(fā)生。另外,部分廠家選用價格低廉的松木作為門框材料,由于松木的阻燃劑滲透性較差,往往需要增加門框厚度并配合多層防火板才能滿足隔熱性能要求。故此,應(yīng)選用密度較大、阻燃劑滲透性較高、紋理順直抗變形能力較強的木質(zhì)材料,如柳桉木制作防火門門框,以提高其隔熱性。3防火門及防火門成立前后使用的隔膜措施的適用性和實效性原則防火門耐火隔熱性影響因素涉及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、填