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木質防火門的耐火質量分析與改進

【摘 要】 木質防火門是現代建筑消防設施中一種重要的建筑構配件,本文從木質防火門在耐火試驗出現的質量問題入手,對產品質量不合格原因進行分析并提出相應的改進措施,旨在引起防火門生產企業的重視,并對企業提高產品質量起到有益的指導作用。

【關鍵詞】 木質防火門 耐火試驗 分析 改進

防火門產品是廣泛應用在高層建筑,大型商場,醫院,學校等人員密集場所和重要設施中的重要防火安全產品。木質防火門在我國已有多年的應用與發展,經過多年來開發研究,木質防火門的耐火質量有了很大提高,從原材料、五金配件到結構、門型等方面都有了很大提高,在保障人民生命和財產安全,減輕火災損失方面發揮了重要作用。

木質防火門作為防火門的一種主要形式,具有裝飾性好、經濟、環保、重量輕、便于施工和包裝運輸等優點,但在耐火性能方面存在的不足也是不容忽視的。從對建筑工程中抽檢的40個批次不合格的木質防火門的質量狀況分析,可以看出木質防火門在使用中存在的嚴重耐火質量問題。本文從這些不合格現象中總結介紹了木質防火門不合格的幾種基本形式,對其原因進行分析并提出相應的改進措施,希望對木質防火門產品質量的提高起到一定的積極作用。

1 木質防火門結構及特點

用難燃木材或難燃木材制品制作門框、門扇骨架和門扇面板,門扇內填充對人體無毒無害的防火隔熱材料,并配以防火五金配件所組成的具有一定耐火性能的門稱為木質防火門。

該類防火門的主體由門框和門扇組成,框-扇間通過防火鉸鏈連接,框-扇、扇-扇間門縫應設置防火密封條,以確保受火情況下的密封;其主結構采用阻燃處理后的木材制作,木材是一種非常良好的天然絕熱材料,木質防火門就是利用木材本身良好的隔熱性能設計制作而成,木質防火門在試驗中較少出現背火面溫度超標問題,因此,木質防火門很適于做隔熱防火門。木質防火門在受火時,相對鋼質防火門變形較小,利于保持耐火完整性,也利于大尺寸防火玻璃的安裝,因此鑲玻璃結構的防火門多采用木質防火門。(如圖1)

2 木質防火門耐火性能要求

木質防火門在一定時間內連同框架能滿足耐火穩定性、完整性和隔熱性要求的門類產品,其耐火性能是防火門的本質特性,木質防火門耐火性能失效就失去了防火作用。木質防火門的耐火性能是防火門產品按耐火試驗要求進行試驗,在規定的時間內是否喪失完整性和隔熱性來判定的。國家標準規定完整性與隔熱性是指在標準耐火試驗條件下,防火門在某一面受火時,在一定時間內阻止火焰和熱氣穿透火災背火面出現火焰以及背火面溫度不超過規定極限值的能力。

3 木質防火門耐火性能不合格現象分析

木質防火門耐火性能不符合要求的現象是多種多樣的,通過大量試驗總結,本文僅從木質防火門耐火性能失效的表面現象分析,歸納起來有如下幾種情況:

(1)木質防火門在耐火試驗過程中,背火面框-扇對接縫燒穿,喪失耐火完整性(見圖1)。

木質防火門框扇對接縫燒穿多發生在框-扇上縫和框-扇立縫處。至于框-扇下縫,該位置在耐火試驗中,溫度相對較低,氣壓多為負值,一般不會發生問題,耐火試驗中,該部位均采取封堵措施,不作為考核內容。

在耐火試驗中,火所形成的熱氣流方向是向上的,框-扇上縫的框構件正垂直于熱氣流,且突出于門扇表面,因此,在試驗中其受損程度是最嚴重的。若門框未設置外包防火板,其止口部位將會逐漸被燒掉,燒掉止口所需要的時間取決于止口的深度、木質的阻燃程度,提高止口寬度,提高木材的阻燃性能,將有助于提高該部位耐火性能。當門框止口部分燒掉后,框-扇間縫隙將直接暴露在火焰中,導致框-扇上縫燒穿。隨著時間的推移,門縫處的木質逐漸被燒掉,當燒掉的部位越過框-扇間密封條時,門縫密封失效,熱氣流通過門縫外溢,導致門縫很快燒穿,如圖2所示。

若門框外包1層或多層防火板,將有助于提高門框的阻燃性能。作為上框,由于外包防火板自身的重量和所處位置原因,防火板更易脫落。所以因外包防火板提前脫落造成的框-扇對接縫燒穿問題多出現在框-扇上縫。因此確保外包防火板的質量,提高外包防火板與門框,尤其是上框連接的可靠性將有助于減少該類不合格現象的發生。

在框-扇立縫處,框構件與熱氣流方向平行,耐火試驗中,相對框-扇上縫構件,損傷程度較小,同時,門框外包的防火板是處于垂直地面狀態,相對上框,不易脫落。所以,框-扇立縫燒穿一般遲于框-扇上縫。框-扇鉸鏈邊立縫處,由于門框和門扇間有多只防火鉸鏈連接,相互間不易產生過大的錯位和裂縫,縫隙密封較易保持,因此該縫燒穿現象相對框-扇鎖邊立縫處較少。

另外,防火鎖安裝部位,受鎖體影響,門縫密封不連續或密封條局部寬度過小,此種情況,若木材阻燃性能較差或阻燃補助措施不到位,也會在框-扇鎖邊立縫處出現燒穿現象。此類燒穿現象在鉸鏈處偶有發生,但并不常見。(如圖3)。

(2)木質雙扇防火門在耐火試驗過程中,扇-扇對接縫錯位,Φ6mm的縫隙探棒能夠穿過試件進入爐內并沿裂縫方向移動150mm的長度,或者Φ25mm的縫隙探棒能夠穿過試件進入爐內,喪失耐火完整性(見圖3)。

造成扇-扇對接縫出現持續火焰的主要原因是扇-扇對接縫兩側門扇在耐火試驗中變形不一致。防火門固定扇木材炭化的收縮力引起門扇向火面一側收縮,該收縮力導致門扇外凸,該門扇上下均有插銷與門框固定,中間鎖點勢必向外凸起,鎖點的外凸導致相對活動扇鎖邊一側的上下端外翹,扇-扇對接縫嚴重錯位,導致了不合格現象的出現。圖3所示防火門相對活動扇鎖邊上端由于閉門器的存在,導致上端扇-扇對接縫錯位較小,而下端扇-扇對接縫錯位增大,加速了不合格現象的出現。

木質雙扇防火門多在相對固定扇受火面設置蓋縫板,而在相對活動扇背火面設置蓋縫板。耐火試驗中,處于受火面的蓋縫板首先被燒蝕,其發生的脹縮直接影響相對固定扇對應邊緣的變形,若蓋縫板材質為木質,其燃燒時會收縮,結果是給門扇附加一個外凸變形的力, 使其彎曲變形增大;而處于背火面的蓋縫板在耐火試驗中始終不會被燒到,它的存在勢必加大了相對活動扇對應邊緣的抗彎剛度,使其彎曲變形減少,加速了不合格現象的出現。若蓋縫板材質為其他類型,如無機防火板蓋縫板、鋼質蓋縫板等,受熱時會膨脹,結果是給門扇附加一個內凹變形的力。耐火試驗中,相對固定扇因蓋縫板附加的內凹變形力導致固定扇門扇外凸變形減少,相對活動扇因蓋縫板提高了抗彎剛度導致活動扇彎曲變形減小,二者作用效果的差異,仍會發生錯位現象,但量不會很大。

綜上所述,采用無機防火板蓋縫板、鋼質蓋縫板或者取消蓋縫板,尤其是取消相對活動扇一側的蓋縫板,對減少木質雙扇門在耐火試驗中扇-扇對接縫燒穿的問題是有利的。(如圖4)

(3)木質防火門在耐火試驗過程中,試件背火面門扇面板燒穿,喪失耐火完整性(見圖4)。

木質防火門門扇面板內側多襯防火板,內填無機防火門芯板,在耐火試驗中門扇被燒穿現象并不多見,若燒穿,其原因是:1)防火板質量太差,在耐火實驗中過早粉化、爆裂、脫落,造成門扇燒穿。2)門扇木質骨架中的橫撐、豎撐材質松軟且阻燃處理不足,在耐火試驗中被燒穿。3)門扇內填充無機防火門芯板阻燃能力差,在耐火試驗中被燒穿。或是無機防火門芯板拼接使用,耐火試驗中,無機防火門芯板與門扇木質骨架間或無機防火門芯板自身拼縫間出現裂縫,導致火焰穿透縫隙燒穿門扇面板。(如圖5)。

(4)木質鑲玻璃防火門在耐火試驗中,玻璃與門扇接縫處燒穿,喪失耐火完整性(見圖5)。

木質防火門受火時相對變形較小,玻璃壓條多為木質,在耐火試驗中,受火面玻璃壓條很快被燒掉,僅余下固定玻璃壓條的鐵釘。因此,木質鑲玻璃防火門在耐火試驗中因為玻璃安裝過緊,門扇變形過大而造成防火玻璃破碎、脫落的現象并不多見。其不合格現象多為玻璃與門扇接縫處燒穿。其原因是:1)玻璃周邊防火密封材料選擇不當,且填充不實,在耐火試驗中過早燒毀,或收縮形成穿透縫隙,導致熱氣流從縫隙中溢出,造成玻璃與門扇接縫處燒穿。2)玻璃洞口木質骨架材質松軟,阻燃處理不足,骨架側面未采取有效防護措施,導致耐火試驗中,玻璃與門扇骨架接縫處木質部分一側被燒毀,造成燒穿現象。

4 提高木質防火門性能的改進措施

通過對木質防火門主要不合格形式進行分析,對提高木質防火門性能,提出以下改進措施:

(1)適當增加門扇厚度,選擇密度較高的木材,特別是對于甲級門,最好選用高密度的木材制作,如硬質柳桉木。

(2)提高木材的阻燃性能,阻燃劑性能應達國家相關標準要求。

(3)門扇內填充密度較高的無機防火門芯板,填料越整越好。

(4)適當提高止口寬度,即門框、門扇搭接尺寸。

(5)在防火鎖、鉸鏈等五金件部位,加強阻燃補償措施。如在防火鎖安裝部位向火面增加防火板,其間隙用防火棉緊密填充,并在門扇厚度方向,將鎖安裝位置適當靠后,以增加骨架在受火面的厚度。在鉸鏈附近密封條被侵占位置處,應設法在其旁邊予以補加,補加的防火密封條寬度略大于原密封條寬度,以補償因密封條不連續造成阻燃效果降低。

(6)在門框受火面外包一層或多層防火板。采用多層薄防火板膠接使用,在高溫下極易因膠接失效而脫落,建議采用單層防火板。防火板與骨架間在膠接的基礎上加圓釘或木螺釘等機械連接方式,以確保連接強度,釘距宜不大于50mm。為了提高防火板在耐火試驗中的強度,在其下貼一層無機布也是可取的,無機布與木材間的可靠連接,還可防止木材過早喪失強度。

(7)采用無機防火板蓋縫板、鋼質蓋縫板或者取消蓋縫板,尤其是取消相對活動扇一側的蓋縫板。

(8)木質防火門鑲玻璃時,玻璃安裝不宜過緊。玻璃與門扇連接處貼防火密封條,要求密封條連續。

5 結語

木質防火門的不合格現象,是諸多因素共同作用的結果,在采取改進措施時要綜合考慮其對防火門整體的作用。在防火門上采取的任何改進措施還應考慮它的實用性,沒有實用價值的任何措施是不可取的。防火門的材料需要不斷更新,防火門的結構需要更加簡捷有效,防火門的工藝應更加簡化實用,防火門的品質應該更加可靠,相信通過廣大從業人員的不斷探索、不斷研究,防火門會一代比一代更健全、更實用、更安全。
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