李曉鵬

湖北省當陽市淯溪鎮(zhèn)建設環(huán)保所 湖北當陽 444100

防火玻璃是近年來在建筑施工中普遍使用的一種新型的建筑防火材料，其本身具有優(yōu)良的耐火性和穩(wěn)定性，通過防火玻璃材料建設而成的建筑內(nèi)框架式防火玻璃隔斷具有優(yōu)良的安全性和耐火性，為火災發(fā)生時人員的疏散以及建筑整體的穩(wěn)定性都提供了強大的保障。防火玻璃的主要成分是單層防火玻璃和復合防火玻璃，二者雖然在性能的強度上有著細微的差別，但是對于建筑物的防火來說，都具有強大的耐火極限，并且能夠將火災發(fā)生時的熱量進行強力的阻攔，這對火災發(fā)生時的救援以及被困人員的逃生都提供了大量的機會，為救援人員也爭取了寶貴的時間。因而，建設和研究框架式防火玻璃隔斷的性能以及結構是十分重要的，具有寶貴的現(xiàn)實意義。

1 耐火玻璃的種類構成

耐火玻璃的結構十分堅固，對于高溫具有抵抗性，一般建筑中所使用的耐火玻璃可以耐受五百攝氏度左右的高溫，具有極高的安全性與穩(wěn)定性，不會由于高溫而炸裂，能夠為火災救援以及被困人員的安全撤離提供有效的疏散通道，進而為建筑的整體安全提供強有力的保障。耐火玻璃的種類構成大致可以分為：防火夾層玻璃、薄涂型防火玻璃、防火夾絲玻璃和單片防火玻璃。這些防火玻璃的類型和種類的不同主要是由于其工作的原理和結構上的設計有所不同，因而適合的應用場合和有所不同，例如：防火夾層玻璃的結構構成一般比較復雜，但是防火的效果非常好，固定起來以后結構具有十分強大的穩(wěn)定性。因此能夠性對惡性的大型突發(fā)火災安全事故，進而對居民住戶的人身安全起到較好的保護效果，這類防火玻璃一般會設置在安全系數(shù)要求比較高的建筑中，與之相對性的是投入也比較高。但是從具體層面上來看，不同的耐火玻璃種類之間最大的差別還是工作的原理方面。

2 耐火玻璃的工作的原理

2.1 防火夾層玻璃的工作原理

防火夾層玻璃的主要結構特征是兩層防火玻璃的中間有著一層具有透光性的防火夾層，這層防火夾層能夠在火災逐步蔓延的過程中保障兩層防火玻璃之間的溫度穩(wěn)定以及安全，進而達到更好的耐高溫的效果。按生產(chǎn)工藝特點來劃分的話，防火夾層玻璃又可分為復合型防火玻璃和灌注型防火玻璃。這兩種防火夾層玻璃的主要區(qū)別是玻璃中間的防火夾層的構成不同，復合型防火玻璃是將兩片或兩片以上的單片平板玻璃用膨脹阻燃膠粘結劑復合在一起而制成的，具有良好的密封性。通過這種符合的粘性能夠對玻璃本身的性能進行良好的加持，使之具有更強的耐高溫性。與之相對應的灌注型防火玻璃是在兩片或兩片以上的單片平板玻璃的四周，用邊框條密封好，然后由灌注口灌人防火液，經(jīng)膠粘結封口而制成的。這種結構的好處是具有更強的防火隔熱性能，能夠對火災的蔓延而產(chǎn)生的玻璃表面溫度升高起到比較好的控制作用。

2.2 薄涂型防火玻璃的工作原理

薄涂型防火玻璃是日常建筑規(guī)劃中使用比較廣泛的一種耐火玻璃的類型，其主要的優(yōu)點是整體的厚度比較小，不會影響建筑的美觀性，同時還能起到比較好的防火作用，能夠對建筑的安全起到有效的保障效果。薄涂型防火玻璃的工作原理主要是通過在單片或多層平板玻璃基材表面噴涂防火透明液，并使其干燥固化而發(fā)揮作用的。通過這層表面的防火涂層能夠有效的增強防火玻璃本身的耐火性能，并且還能進一步的隔絕外界的熱量，為耐火玻璃發(fā)揮其功能創(chuàng)造了有利條件，有利于耐火玻璃的長時間工作以及效果的維持。進而為救援和被困人員的脫困創(chuàng)造條件，延長時間，保護人們的生命財產(chǎn)安全。除此之外，薄涂型防火玻璃在遇到火災時，其防火涂層還能在一定范圍內(nèi)進行膨脹，進而形成致密的防火保護層，保護玻璃基板，防止火災的進一步蔓延[1]。

2.3 夾絲型防火玻璃的工作原理

夾絲型防火玻璃主要的設計和工作原理是通過壓延法來對玻璃液進行成型處理，并將經(jīng)過預熱的金屬絲或金屬網(wǎng)壓人玻璃板中，制成夾絲玻璃。夾絲玻璃是一種具有高度安全性的耐火玻璃，本身的結構十分致密，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，在應對火災的溫度升高和壓力增加時都表現(xiàn)出了良好的性能。夾絲玻璃的優(yōu)越性能主要還是與其制作的工藝有關，壓延法的使用使得夾絲型防火玻璃的性質具有更強的穩(wěn)定性。夾絲型防火玻璃在生產(chǎn)的過程中，其中間的夾層是由金屬網(wǎng)構成的，這種特殊的結構會使得夾絲型防火玻璃在受到火災中的外界壓力的時候將即將破碎的玻璃碎片固定在金屬絲上，進而大大降低的由于玻璃破裂而導致的二次傷害發(fā)生的可能性。除此之外，還能夠阻止火焰穿透整面玻璃，進而起到阻止火焰蔓延的作用。

2.4 單片防火玻璃的工作原理

單片防火玻璃是采用物理與化學方法對普通玻璃進行處理，使其表層性能改變，從而改善防火玻璃耐火能力的抗熱應力性能，這里玻璃的處理流程相對比價簡單，因而其價格相較于其他的幾種耐火玻璃來說就便宜一些，但是也具有相當強的防火能力。單片防火玻璃能夠在火焰的沖擊之下保障其整體的完整性不收到破壞，并且能夠耐受較為強烈的高溫環(huán)境，從而達到在火災中阻止火焰穿破玻璃的效果。除此之外，單片防火玻璃本身的自重也比較輕，并且外觀與普通玻璃相比差別不大，因而也具有一定程度上的裝飾作用，十分適合在日常的建筑裝修中進行大量的推廣與使用。也正是因為以上原因，單片防火玻璃在建筑行業(yè)的使用越來越廣泛，也非常容易為人們所接受。

3 框架式防火玻璃隔斷受火過程

3.1 初始應力場的受火升溫

框架式防火玻璃在應對火災的沖擊時，首先要面對的是火焰的發(fā)散而帶來的初始應力場?；鹧嬖诳蚣苁椒阑鸩ＡУ闹車霈F(xiàn)時，會導致鋼化玻璃的表面升溫，并且在升溫的過程中，會使得普通玻璃的升溫帶動防火玻璃的升溫，并在框架式防火玻璃隔斷的周圍產(chǎn)生一個溫度場，這是一個對防火玻璃的性能進行考驗的過程，并且溫度是逐步進行升高的?？蚣苁椒阑鸩ＡЦ魯嘀械姆阑鸩ＡУ膽鲆约盁醾鬟f的過程實際上是與普通玻璃相類似的，但是與之不同的是防火玻璃對于溫度的升高的承受能力更強，進而起到更強的防火效果。而初始的應力場受火升溫只是框架式防火玻璃隔斷的受火流程中的第一個流程。

3.2 多重應力場疊加受火過程

隨著外部的火焰的不斷擴散，會在框架式防火玻璃隔斷的周圍產(chǎn)生多重應力場疊加的情況，有時候甚至能夠達到三重應力場之多。在這樣的情形之下，應力場的疊加與變動過程為框架式防火玻璃隔斷的性能提出了第二層的考驗。應力場的多重疊加會使得防火玻璃內(nèi)部的主要應力發(fā)生變動，進而對防火玻璃的性能產(chǎn)生影響。當內(nèi)部的應力達到105Mpa左右的時候，溫度尚未達到轉折點，但是防火玻璃的內(nèi)部應力已經(jīng)幾乎達到抗拉的極限。在多重應力場的共同作用之下，防火玻璃會對火災中的應力場以及溫度的升高產(chǎn)生明顯的抵抗，并且玻璃鋼化殘余的壓應力對火災中產(chǎn)生的熱拉應力有明顯的抵消作用，使玻璃開裂時間有明顯的推遲，有效的減少了火災中多重應力場沖擊帶來的安全威脅[2]。

3.3 火災結束后的退火階段

在框架式防火玻璃隔斷經(jīng)受住多重的受火過程考驗之后，將會面臨火災逐步結束之后的退火過程。在這一過程中，溫度的變化是十分明顯的，防火玻璃的溫度場云圖的變化過程是與普通玻璃的溫度場變化過程想類似的，當溫度降至一定的范圍之后，防火玻璃的溫度超過其溫度的轉變點，并開始接近退火點。在馬上要達到退火點的時候，防火玻璃表面的彈性模量逐步退化，此時的防火玻璃應力狀態(tài)接近于普通的玻璃，并逐步開始進行性能的恢復。當火災完全結束且空氣中的溫度降低到正常水平之后，框架式防火玻璃隔斷中的防火玻璃溫度以及應力也基本恢復到日常水平，性能仍然保持在可以應對下一次事故的狀態(tài)。

4 影響框架式防火玻璃隔斷耐火性能的主要因素

4.1 防火玻璃的厚度

框架式防火玻璃隔斷主要是由防火玻璃以及金屬框架構成的，而在這其中為防火功能的發(fā)揮起到?jīng)Q定性作用的就是防火玻璃的性能以及防火玻璃本身的結構等參數(shù)，實際上防火玻璃的厚度是影響框架式防火玻璃隔斷性能因素中的重中之重。防火玻璃在火災中進行溫度防護的過程中，經(jīng)常會受到不同方向上的火焰的沖擊，而一旦出現(xiàn)防火玻璃的厚度不均勻的情況，就非常容易導致在不同的厚度方向上的火焰散熱不均勻，進而影響防火玻璃的防火性能。而歸根結底，影響防火玻璃表面不均勻的主要因素還是防火玻璃的厚度不夠的問題，防火玻璃的厚度對于防火玻璃的表面均勻性具有決定性的作用，只有受熱均勻的防火玻璃才能夠進一步應對多重應力場的干擾，進而保障防火玻璃的耐火性能[3]。而玻璃鋼化殘余壓應力與厚度關系基本呈線性，殘余壓應力大小隨玻璃厚度增大而增大。

4.2 防火玻璃的平面尺寸

防火玻璃的平面尺寸是影響框架式防火玻璃隔斷的又一重要影響因素，防火玻璃在經(jīng)過表面的鋼化處理之后，玻璃面板的壓力會逐步增強，在火勢逐步蔓延的過程中，防火玻璃的表面所承受的應力首先會逐漸增強，在初始階段的玻璃面板所承受的應力是比較均勻的，但是隨著應力場的重合以及溫度的逐步升高，導致距離防火玻璃邊緣兩倍厚度左右的位置會出現(xiàn)類似于中心區(qū)域壓力降低的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會使得防火玻璃由邊緣開始進行開裂，進而對防火玻璃的進一步使用造成嚴重的影響，甚至會對框架式防火玻璃隔斷中的被困者的人身安全造成巨大的威脅。因此，防火玻璃的平面尺寸實際上對于防火玻璃的防火效果來說是十分重要的，防火玻璃的平面尺寸決定了防火玻璃的殘余應力分布與大小，并且通過改變平面與防火玻璃厚度的比例還能為防火玻璃的耐火性產(chǎn)生重要的影響[4]。

5 提升框架式防火玻璃隔斷耐火性能的主要手段

5.1 在合理的范圍內(nèi)加寬防火玻璃的厚度

防火玻璃的厚度是與防火玻璃的表面均勻性以及防火玻璃的耐火性能息息相關的指標之一，對于防火性能的展現(xiàn)以及應力的承受能力都起到了關鍵性的作用。因此，防火玻璃的厚度該如何進行規(guī)定與建設是進行框架式防火玻璃隔斷建設的主要討論目標。由于防火玻璃在建設初期的工藝處理中，需要在升溫階段進行整體溫度的控制，讓防火玻璃的表面適應溫度的升高，并對升溫而產(chǎn)生的應力進行合理的對抗，這使得防火玻璃必須要具備一定的厚度，使之能夠更好的應對應力的變化以及溫度的變化。在初期的溫度變化中，防火玻璃的內(nèi)部表現(xiàn)為拉應力，隨著溫度的逐步上升，防火玻璃的拉應力會逐步消失，進而形成內(nèi)部的壓應力，并抵抗住溫度的上升為防火玻璃內(nèi)部帶來的壓應力。而在建筑的過程中，為了考慮到建設的場地要求以及建筑空間的合理規(guī)劃性，要在合理的范圍內(nèi)選擇厚度較大的防火玻璃[5]。

5.2 根據(jù)應力的變化來調節(jié)防火玻璃的表面寬厚比

在溫度不斷升高的過程中，整個框架式防火玻璃隔斷的周圍都會產(chǎn)生不同的應力場，這些應力場會對防火玻璃的表面產(chǎn)生巨大的沖擊，并且伴隨著應力的變化還會使得防火玻璃的內(nèi)部發(fā)生一定的改變，進而影響其耐火功能。而內(nèi)部結構的主要問題就是內(nèi)部結構中出現(xiàn)的裂縫以及結構上的凹陷等問題，這些問題出現(xiàn)的主要原因是由于防火玻璃的表面寬厚比沒有依據(jù)應力的變化來及時的進行調節(jié)。火災在剛剛發(fā)生的時候，如果防火玻璃沒有及時的調整好應力狀態(tài)，則十分容易在最為脆弱的邊部表面開始開裂，進而影響其防火效果。而如果提升初始階段的防火玻璃相對表面強度，則玻璃開裂時間將會延后，從而實現(xiàn)延長玻璃隔斷耐火時間、提高耐火性能的作用，這也證明了防火玻璃隔斷的有效性[6]。

6 結語

綜上所述，在框架式防火玻璃的安裝與設計的過程中，要充分的考慮到建筑現(xiàn)場的實際環(huán)境以及防火等級的要求，根據(jù)不同厚度、平面尺寸的防火玻璃所產(chǎn)生殘余應力場的類型以及強度去選擇防火玻璃隔斷的玻璃厚度、平面尺寸等參數(shù)，并使之能夠達到最好的防火效果的同時減少不必要的支出與資源浪費。通過隔斷式防火玻璃隔斷的設置，能夠有效地減少火災中喪生和受傷的人數(shù)，為進一步的救援爭取寶貴的空間，進而保障人們的生活安全。