王致遠(yuǎn)，崔彭，董翠娜

（沈陽(yáng)金維特門窗有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

0 引言

在選擇建筑門窗時(shí)，往往需要考慮門窗的物理性能是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，在保證門窗的使用性能合格之后，還要考慮門窗的保溫性，其次就是客戶根據(jù)自己的喜好選擇型號(hào)。很多的生產(chǎn)商為了保證門窗的保溫性能和物理性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，往往會(huì)采用有機(jī)高分子材料來替代部分框架位置，從而達(dá)到更高的節(jié)能性。但是有機(jī)材料在使用時(shí)，就必須要考慮到一個(gè)問題，那就是可燃性，如果門窗選用一些具有可燃性的高分子材料作為部分框架結(jié)構(gòu)，就無法保證門窗結(jié)構(gòu)的耐火性，很容易在發(fā)生火災(zāi)時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的損失。隨著國(guó)家規(guī)范條例的推出，就必須要選擇更加合適的材料來替代，因此能否保證建筑門窗達(dá)到規(guī)范要求，就在于門窗的耐火性能以及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足規(guī)范的要求并提升門窗的相關(guān)性能，就必須從材料的選擇和設(shè)計(jì)上入手，全面優(yōu)化節(jié)能門窗的選材和設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)建筑耐火節(jié)能門窗性能的提升。本文將針對(duì)不同類型的門窗進(jìn)行對(duì)比分析，從門窗的材料選擇到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行分析，從而探究出合適的耐火節(jié)能門窗材料設(shè)計(jì)選擇路徑。

1 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的提出背景

近年來隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的城市化進(jìn)程不斷加快，高層建筑也逐漸成為城市化的標(biāo)志之一，由于建筑物的高度不斷增加，因此人們對(duì)于安全的關(guān)注度也不斷升高。排除自然災(zāi)害的影響之外，火災(zāi)便是危害高層建筑安全最為可怕的因素之一，由于高層建筑的特殊性，一旦發(fā)生火災(zāi)就會(huì)迅速蔓延，并且由于人員密度較大，逃生與救援都有著很大的難度。除此之外，很多的建筑在建設(shè)過程中，為了提高其使用的舒適度，都會(huì)在外墻外加裝保溫材料，并且很多的建筑材料都具有可燃性，這些都給高層建筑的使用帶來了巨大的安全隱患。一旦保溫材料被點(diǎn)燃，就會(huì)直接對(duì)門窗造成毀滅性的破壞，大大增加救援和逃生的難度，嚴(yán)重影響了使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。為了能夠更好的避免這些問題的發(fā)生，提高高層建筑使用的消防安全性能，提出了《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)建筑的耐火性能提出要求，以此來提高建筑的安全性。更是首次針對(duì)門窗的耐火性提出了全面的要求，針對(duì)建筑的內(nèi)門、外窗、外墻外保溫系統(tǒng)等都提出了明確的耐火等級(jí)要求，不僅如此，還針對(duì)耐火窗的檢測(cè)規(guī)則進(jìn)行了明確的規(guī)定。

2 節(jié)能門窗的分類

在建筑中外門窗的組成通常有五個(gè)部分，分別是由玻璃面板、框架型材、五金配件、密封膠條、其他輔助配件，門窗在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還會(huì)根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)不同部位的設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化達(dá)到更好的使用效果。想要實(shí)現(xiàn)耐火門窗的相關(guān)要求，就必須要對(duì)門窗的組成材料進(jìn)行了解，由于部分普通材料不能夠?qū)崿F(xiàn)耐火性，所以在進(jìn)行耐火門窗的設(shè)計(jì)時(shí)，就需要對(duì)部分材料進(jìn)行更換。同時(shí)部分類型的門窗由于材料的更換，也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和部分功能無法正常使用，因此傳統(tǒng)的鋁合金類門窗、塑料類門窗、復(fù)合門窗、實(shí)木類門窗、玻璃類門窗等，部分類型會(huì)由于材料的限制而無法正常使用，所以要想實(shí)現(xiàn)耐火節(jié)能門窗的設(shè)計(jì)與選擇，就必須對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)化選擇[2]。

3 傳統(tǒng)材料的不適用性

3.1 PVC型材

在建筑中塑料門窗的主要材料是PVC塑料以及增強(qiáng)型鋼，雖然在日常使用中不會(huì)出現(xiàn)耐熱性上的問題，但是一旦發(fā)生火災(zāi)，就很難保證耐火性。由于PVC型材的耐火性較差，所以一旦發(fā)生消防問題，就無法保證門窗的正常使用，在溫度過高時(shí)型材就會(huì)發(fā)生框架的變形，并且結(jié)構(gòu)的密封效果也會(huì)失效，導(dǎo)致門窗無法成為有效的救援和逃生通道。雖然現(xiàn)階段針對(duì)PVC的耐火性研究有了很大進(jìn)展，通過一些技術(shù)手段可以大大提高PVC型材的耐火性，但是無法從根本上明顯的降低塑料門窗在遇到火災(zāi)時(shí)系統(tǒng)被破壞的程度，所以這類型材難以有效的在耐火門窗中繼續(xù)應(yīng)用[3]。

3.2 斷橋鋁型材

斷橋鋁型材的問題主要表現(xiàn)在耐火性和隔熱性上，斷橋的采用是為了提高隔熱性能，但是斷橋材料不能夠很好的抵抗高溫，因此只能滿足日常使用的需求，一旦發(fā)生火災(zāi)就會(huì)由于溫度過高而出現(xiàn)融化。型材的耐熱性不夠好，雖然熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PVC型材，但是在高溫狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)軟化，導(dǎo)致整體框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，使結(jié)構(gòu)的整體性得到破壞。但是如果對(duì)材料進(jìn)行改進(jìn)，只能通過增加鋼襯的方式來實(shí)現(xiàn)，這樣的方式會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的保溫性和隔熱性不能有效保障，所以很難在耐火門窗的使用中正常運(yùn)用[4]。

3.3 新型材的優(yōu)勢(shì)

3.3.1 聚氨酯耐火節(jié)能窗的耐火性

建筑構(gòu)建要想加大耐火性能必須要達(dá)到兩個(gè)方面的指標(biāo)，首先是耐火完整性，對(duì)于部分不需要具備隔熱性能的門窗而言，只需要有良好的耐火性能即可滿足耐火性的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)非隔熱性耐火窗進(jìn)行耐火性檢測(cè)，只需要對(duì)背火面的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，通過對(duì)材料進(jìn)行持續(xù)燃燒，觀察背火面的實(shí)際情況便可以得出結(jié)論。在對(duì)聚氨酯耐火節(jié)能窗進(jìn)行耐火性試驗(yàn)時(shí)，通過一小時(shí)的持續(xù)燃燒并未發(fā)生完整性破壞，僅僅表現(xiàn)為受火面的鋼化玻璃出現(xiàn)碎裂，受火面發(fā)生了部分燃燒現(xiàn)象并持續(xù)到實(shí)驗(yàn)的結(jié)束。對(duì)于背火面而言，僅僅出現(xiàn)了部分變形整體結(jié)構(gòu)未發(fā)生破壞，并且防火玻璃直到試驗(yàn)結(jié)束也未發(fā)生破碎現(xiàn)象，正在完成試驗(yàn)后對(duì)背火面進(jìn)行熱通量檢測(cè)，也在正常范圍之內(nèi)。由此可見，聚氨酯耐火節(jié)能窗的耐火性完全能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這一新型材料可以很好的提高節(jié)能窗的耐火性[5]。

圖1 門窗材料性能對(duì)比

3.3.2 材料的強(qiáng)化

玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材是在聚氨酯的基礎(chǔ)上強(qiáng)化得到的一種材料，有著比聚氨酯更優(yōu)良量的耐火性，就材料而言玻璃纖維本身就是很好的阻燃劑，這是一種無機(jī)纖維熔點(diǎn)往往在1000攝氏度以上，聚氨酯材料在遇火后會(huì)形成碳化層，從而阻止了火焰的進(jìn)一步擴(kuò)散。在將這兩者結(jié)合之后便得到了玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材，在明火的灼燒之下也很難被點(diǎn)燃，大大提高了材料的耐火性，不僅如此遇火面承受的高溫也很難傳導(dǎo)到另一面，所以極大的提高了材料的耐火性能。

3.3.3 優(yōu)良的工藝特點(diǎn)

首先，玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材具有很高的纖維含量，纖維的含量更是達(dá)到了80%以上，大大改善了材料的力學(xué)性能，不僅如此由于較高的纖維含量，進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)可以很好的減少生產(chǎn)步驟，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝大大提高了生產(chǎn)效率。對(duì)于一些特殊的部件，對(duì)于材料的截面形狀和厚度都有著很高的要求，傳統(tǒng)的材料很容易產(chǎn)生斷裂，但是玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材料卻能夠很好的避免這一問題，大大提高了材料的可塑性。在生產(chǎn)過程中，由于工藝簡(jiǎn)單材料的配比固定，所以完全可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，只需要對(duì)材料的固定、切割、配比、運(yùn)送等步驟進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)定，便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，并且對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量沒有任何影響，可以極大的提高生產(chǎn)效率。最后，生產(chǎn)過程中所使用的材料不具有污染性，能夠很好的對(duì)生產(chǎn)工人的健康和周邊環(huán)境進(jìn)行保障，生產(chǎn)環(huán)境也是嚴(yán)格封閉，不會(huì)出現(xiàn)安全問題，同時(shí)還保障了生產(chǎn)環(huán)境的清潔[6]。

3.3.4 良好的表面裝飾性

由于材料的纖維含量高，所以在使用過程中需要選用合適的涂料來滿足美觀的要求，同時(shí)也可以保護(hù)材料不受到損害，新型的水性環(huán)保聚氨酯涂料就是專門針對(duì)玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材研制的一種涂料，能夠很好的為型材提供保護(hù)和裝飾。首先這一涂料可以實(shí)現(xiàn)均勻的覆蓋大大提升材料的平整性，并且能夠很好的進(jìn)行附著，實(shí)現(xiàn)持久性的防護(hù)。這一材料屬于環(huán)保材料，無毒、無污染能夠很好的保證使用者的健康，這一材料還可以很好的吸收紫外光，對(duì)材料起到良好的保護(hù)作用。作為裝飾性涂料，這一材料在顏色、光澤以及實(shí)際效果上都可以進(jìn)行很好的搭配，使用者可以根據(jù)自己的需求隨意搭配，從而實(shí)現(xiàn)更好的美化效果。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，各種各樣的新式材料也層出不窮，因此為了更好的滿足國(guó)家的要求，做好建筑節(jié)能門窗耐火性的設(shè)計(jì)，就需要選擇優(yōu)良的材料。與此同時(shí)，國(guó)家相關(guān)部門也要加大對(duì)于市場(chǎng)的監(jiān)管，加強(qiáng)對(duì)于工程質(zhì)量的檢測(cè)與管理。綜合考慮門窗的各項(xiàng)性能，在保證門窗的各項(xiàng)物理性能基礎(chǔ)之上，還要協(xié)調(diào)耐火性和美觀性，在諸多優(yōu)良性能得支持下，這一材料必定會(huì)成為未來發(fā)展的新方向，必定會(huì)大大推動(dòng)節(jié)能防火型門窗的發(fā)展。