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建筑幕墙用防火硅酮密封胶


建筑接缝密封与防水

建筑幕墙用防火硅酮密封胶
蒋金博, 曾 容, 张冠琦
(广州市白云化工实业有限公司, 广东 广州 510540 )

摘要: 介绍了幕墙防火封堵设计的方法及防火封堵相关的标准和法规、 幕墙用防火密封胶的性能要求及其测试方法; 对 比了普通阻燃密封胶与防火密封胶在标准、 检测等方面的差别。 指出阻燃密

封胶侧重于材料本身的难燃性, 而防火密封 胶侧重在应用中是否能保持结构整体的耐火性能; 认为采用阻燃结构胶对幕墙作结构装配或结构粘结, 可能造成更大 的安全隐患。 关键词: 硅酮密封胶; 建筑幕墙; 防火; 阻燃 1007-497X (2012 ) -08-0008-05 文章编号: 中图分类号: TU57+8 文献标识码: A

Fireproof Silicone Sealant for Building Curtain Wall
Jiang Jinbo, Zeng Rong, Zhang Guanqi
(Guangzhou Baiyun Chemical Industry Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 510540, China) Abstract: The paper introduces the methods of fire protection design, performance requirements and test methods of fireproof sealant for building curtain wall and relevant standards and regulations. It contrasts the ordinary fire-retardant sealant with the fireproof sealant in the standard and testing. The fire-retardant sealant emphasizes on the flame retardancy of the material itself, while the fireproof sealant focuses on the fire resistance of the integral structure when applied. The fire -retardant sealant as the bonding material for curtain wall installation may cause damages to curtain walls. Key words: silicone sealant ; building curtain wall ; fireproof ; fire-retardant

建筑幕墙一般应用在人群密集的大型公共建筑 超高层建筑外墙上, 其火灾危险性较 或重要的高层、 大。 这是因为一般幕墙用玻璃、 石材、 复合铝板均不耐 火, 受热或遇火烧时易变形、 破碎, 造成幕墙大面积掉 落,同时火焰会从幕墙破碎洞口的外侧卷进上层室 内。此外, 玻璃、 石材是脆性材料, 温度达到 250 ℃时 玻璃即会炸裂, 造成安全隐患。 垂直幕墙与建筑物各楼层楼板、 房间间墙间的缝
—— —— —— —— —— —— — 收稿日期: 2012-03-08 作者简介: 蒋金博, 男, 1981 年生, 理学硕士, 主要从事密封胶 研究开发工作。 联系地址: 510540 广州市白云区广州民营科技 园云安路 1 号, E-mail: jiang-jinbo@163.com。

隙, 也是火灾发生时烟火扩散的途径。由于建筑构造 的要求, 在幕墙和楼板之间均留有较大的缝隙, 若不 对其进行密封处理或密封处理不当, 烟火就会由此向 上扩散, 造成蔓延[1]。 为提高幕墙的耐火极限, 延长幕墙抵御火灾的时 间, 阻止火灾发生时烟火扩散, 尽量减少火灾带来的 损失, 幕墙与其周边防火分隔构件间的缝隙 、 与楼板 或隔墙外沿间的缝隙、 与实体墙面洞口边缘间的缝隙 等, 均应进行防火封堵设计。 1 幕墙防火封堵设计 防火封堵是目前建筑设计中应用比较广泛的防 火、 隔烟方法, 该方法通过采用防火封堵材料对建筑

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建筑接缝密封与防水

尤其是高层建筑的防火墙 、 管道井、 强弱电桥架等存 在的孔洞或容易形成类似烟囱的缝隙 (包括幕墙的层 间缝或防火墙墙头缝等 ) 进行封堵, 从而隔断火源, 使 减 其不穿往其他防火分区或楼层,以达到控制火势、 少火灾损失的目的。一般而言, 防火封堵包括各种贯 穿物穿墙、穿楼板的细部构造和各种结构缝的处理。 防火封堵材料或封堵系统应经过国家认可的专业机 构进行测试, 合格后方可应用于实际幕墙工程 。
[2]

或防火分隔构件与其他构件之间的缝隙, 采用防火封 堵材料后是否能保存结构整体的耐火性能, 重点考察 的指标是试件在规定的耐火试验炉中耐火 1 h、 2 h、 3 最高级别为耐火时 h 后的耐火隔热性和耐火完整性, 间 3 h。 防火密封胶和阻燃密封胶遵照的标准不同, 两者 有较大的差别。阻燃密封胶侧重于材料本身的难燃 性, 而防火密封胶侧重其在应用中是否能保存结构整 体的耐火性能。防火密封胶按 GB 23864—2009 要求 进行耐火时间测试, 属中型试验, 更接近于火灾发生 时的实际情况。 2.2 关于 “阻燃结构胶” 的误区 “阻燃结构胶” 近几年来, 经常有设计师咨询关于 的问题。询问是否有可以耐火 1 h 以上的硅酮结构 胶, 希望能将幕墙设计成隐框结构, 同时达到相关防 但是很遗憾, 目前这种产品还不存在。 尽管市 火要求。 面上确实有些厂家在推广阻燃结构胶, 这些产品一方 面符合标准 GB/T 24267—2009 中对阻燃性的要求, 不会助燃, 另一方面符合标准 GB 16776—2005 《建筑 要求, 但绝不是设计师们需要的在燃 用硅酮结构胶》 保证幕 烧 1 h 后还能具有 0.6 MPa 以上的拉伸强度、 墙玻璃不脱落的结构胶。 事实上, 根据标准 GB/T 9978.1—2009《建筑构 件耐火试验方法 第 1 部分: 通用要求》 中模拟火灾时 的升温曲线 (图 1 ) , 一旦火灾发生, 只要 10 min 左 右, 温度就已经升高到 600 ℃以上。 在这样的高温下, 硅酮胶会很快降解, 失去原有的强度和弹性, 不论其 阻燃性多好, 都只是本身不燃烧, 绝不可能在如此高 的温度下仍然保持足够的强度和粘结力。 防火设计是靠一个系统来实现幕墙的防火功能, 并不是不燃或难燃材料的简单组合, 任何一个薄弱环 节都可能导致整个系统的防火失败。比如, 一个隐框 幕墙采用了防火玻璃、 防火钢框架支撑结构, 但采用 阻燃结构胶对玻璃进行结构粘结, 火灾发生时, 阻燃 结构胶本身虽然不助燃,但在高温下会很快失去强

常用的玻璃幕墙封堵做法是在玻璃幕墙与每层 楼板、 隔墙处的缝隙采用非燃性封缝材料填实。楼板 处的封堵用一条 L 型镀锌铁皮固定在幕墙的横档上, 石棉、 玻璃 再在铁皮上面铺非燃性封缝材料 (如岩棉、 防火堵料等 ) , 最后再用非燃材料 (如镀锌板等 ) 固 渣、 定罩住; 隔墙处可用相同方法, 先在隔墙两侧固定镀 锌铁皮, 然后再往中间填塞不燃材料。承托板与主体 幕墙结构及承托板之间的缝隙应采用防火密封 结构、 胶进行密封 。
[3]

2 2.1

防火概念解释 防火与阻燃的区别 “防火密封胶” 其实是阻 目前, 行业内接触较多的

燃 密 封 胶 。 阻 燃 密 封 胶 一 般 采 用 国 家 标 准 GB/T 24267—2009 《建筑用阻燃密封胶》 , 该标准在燃烧性 能的测定上参照了 GB/T 2408—2008 《塑料燃烧性能 的测定 水平法和垂直法》 , 对阻燃性能的判据主要是 考察试件的有焰燃烧时间和无焰燃烧时间 。试验方 法: 按标准要求采用喷灯两次对试样施加火焰 (10 ± 0.5 ) s,记录两次施加火焰后的余焰燃烧时间 t1、 t2 和 第 2 次施加火焰后的余辉时间 t3, 通过考察 t1+t2, t2+t3 的时间, 判定材料所处的阻燃级别 (要求阻燃密封胶 ) 。GB/T 24267—2009 中燃烧性 阻燃性能符合 V0 级 能的测定主要是对材料在施加火焰后本身难燃性能 的判定划分, 该标准中也注明了 “用于防火封堵工程
[4] 时还应符合 GB 23864—2009 《防火封堵材料》 标准

要求” 。 GB 23864—2009 主要是考察防火分隔构件之间

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1 1 1 1

300 200 100 000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

防火密封胶的完整性或隔热性已达到极限状态, 所记 录的时间即为该防火密封胶的完整性丧失或失去隔 热性的极限耐火时间。其中, 完整性丧失的特征是在 试件背火面出现点燃棉垫和有连续 10 s 的火焰穿出 现象。隔热性丧失的特征有以下 3 项: 在试件背火面 出现被检试样背火面任何一点温升达到 180 ℃; 任何 贯穿物背火端距封堵材料 25 mm 处的表面温升达到
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 t/min

T/℃

180 ℃; 背火面框架表面任何一点温升达到 180 ℃。 耐火性能试验装置采用耐火试验炉, 耐火试验炉 应符合标准 GB/T 9978.1 的规定。耐火试验炉有炉内 温 度 测 试 热 电 偶 装 置 , 升 温 曲 线 符 合 标 准 GB/T 9978.1 要求。试件背火面温度采用热电偶测量, 数量 不少于 6 支, 具体的安装位置见图 2。试件制作要求: 按缝隙用防火封堵材料试件要求制作, 包含混凝土框 固定支架及结构缝隙用防火封堵材料等部分。试 架、 件尺寸包括与防火封堵材料性能相适应的最大和最 小两种固定缝隙宽度, 最大和最小两种缝隙宽度可由 委托方确定。试件结构及相关尺寸见图 2。
1 2 3 4

图 1 火灾时的标准时间-温度曲线[5]

度, 导致玻璃整体脱落, 火势会在玻璃脱落的地方迅 速蔓延, 无法实现防火的功能。 3 3.1 幕墙防火相关标准及法规介绍 GB 23864—2009 《防火封堵材料》 防火封堵材料标准采用 GB 23864—2009 替代 原公安部标准 GA—161 《防火封堵材料的性能和试 , 该标准是在 GA—161 的基础上, 参考欧盟 验方法》 标准 EN 1366 《防火封堵材料试验方法》 制定的, 适用 于建筑物、构筑物以及各类设施中的各种贯穿孔洞、 构造缝隙所使用的防火封堵材料或防火封堵组件 。 该标准将防火封堵材料按用途分为: 孔洞用防火封堵

5 1 200 A A 6

缝隙用防火封堵材料、 塑料管道用防火封堵材 材料、 幕墙用防火密封胶属缝隙用防火封堵 料。按此分类, 材料。 GB 23864—2009 中对防火密封胶的燃烧性能 、 耐火性能及理化性能均作了规定, 具体介绍如下。 3.1.1 燃烧性能 防火密封胶燃烧性能不低于 GB/T 2408—2008 规定的 HB 级 (V0 级 ) 。 3.1.2 耐火性能 防火密封胶的耐火性能以试件的极限耐火时间 表示, 耐火性能按耐火时间分为 1 h、 2 h、 3 h, 最高级 别为耐火时间 3 h (A3 级 ) 。耐火极限的判定应同时 满足耐火完整性和隔热性要求的判定准则, 当试验中 出现完整性丧失或失去隔热性任何一项时, 即表明该

500

500

500

500

2—最大封堵缝隙; 3—可变封 1—最小封堵缝隙; 堵缝隙; 4—热电偶; 5—可移动 C30 混凝土板 (可 沿平行及剪切方向移动 ) ; 6—钢质框架 1 墙体: 200 楼板: 120

2 A-A 剖面图 1—缝隙封堵材料; 2—热电偶

图 2 标准试件的安装方式和尺寸示意图

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3.1.3

理化性能 防火密封胶的理化性能指标见表 1。
表 1 防火密封胶的理化性能指标
项 目 性能指标 液体或膏状材料 ≤2.0×103 ≥7, 不出现锈蚀、 腐蚀现象 ≥ 3, 不溶胀、 不开裂 ≥360, 不开裂、 不粉化 ≥15, 不开裂、 不粉化 ≥300

构件材质、周边其他环境因素以及设计要求综合考 虑, 合理选用。 一般缝隙大、 伸缩率大、 防火等级高, 则 对防火封堵材料或系统的要求高。 JGJ 102—2003 中第 4.4.11 条还对防火封堵的具 体做法进行了规定: 玻璃幕墙与各层楼板 、 隔墙外沿 间的缝隙, 当采用岩棉或矿棉封堵时, 其厚度不应小 于 100 mm, 并应填充密实; 楼层间水平防烟带的岩棉 或矿棉宜采用厚度不小于 1.5 mm 的镀锌钢板承托, 幕墙结构及承托板之间的缝隙宜 承托板与主体结构、 填充防火密封材料。 当建筑要求防火分区间设置通透 隔断时, 可采用防火玻璃, 其耐火极限应符合设计要 求。 3.3 其他防火相关规范 2009 年 9 月, 公安部、 住房和城乡建设部联合制 定了 《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规 定》 , 其中第 5 条指出: 基层墙体内部空腔及建筑幕墙 窗间墙、 窗槛墙及裙墙之间的空间, 应在 与基层墙体、 每层楼板处采用防火封堵材料封堵。 2011 年 3 月, 公 《关于进一步明确 安部消防局下发公消[2011]65 号文 民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通 , 强调从严执行 《民用建筑外保温系统及外墙装饰 知》 。 防火暂行规定》 国家相关规定对防火封堵一再予以强调, 这应该 引起我们足够的重视。 4 4.1 一种硅酮防火密封胶介绍 性能 “白云” DJ-A3-SS607 硅酮防火密封胶,为单组 分密封胶, 中性固化, 除具有普通硅酮密封胶耐候性、 耐高温性、 粘结性好的优点外, 还具有优异的阻燃防 火性能, 阻燃性能达到 GB/T 2408—2008 标准的阻燃 最高级别 V0 级,耐火性能达到 GB 23864—2009 标 准的最高级别 A3 级 (耐火 3 h ) , 燃烧时不会放出浓 烟或有毒气体。 4.2 耐火试验 按照标准 GB 23864—2009 要求, 进行硅酮防火

外观 表观密度( / kg/m3 ) 腐蚀性/d 耐水性/d 耐碱性/d 耐酸性/d 耐湿热性/h 耐冻融循环/次
) 膨胀性能 1 /%

注1 ) : 膨胀性能指标玻璃幕墙用弹性防火密封胶除外。

3.2

JGJ 102—2003 《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ 102—2003 《玻璃幕墙工程技术规范》 中第

4.4.6 条规定:玻璃幕墙的防火设计应符合现行国家 《建筑设计防火规范》 的规定; 标准 GB 50016—2006 高层建筑玻璃幕墙的防火设计应符合现行国家标准 GB 50045—95 《高层民用建筑设计防火规范》 的有关 规定。其中, GB 50016—2006 规定: 建筑物非承重外 疏散走道两侧隔墙, 2 级采用非燃烧体, 耐火极限 墙、 为 1 h; 3 级采用非燃烧体, 耐火极限为 0.5 h; 建筑物 房间隔墙, 2 级采用非燃烧体 、 3 级采用难燃烧体, 耐 火极限均为 0.5 h。GB 50045—95 规定: 高层建筑物 1、 2 级均采用非燃 非承重外墙、疏散走道两侧隔墙, 烧体, 耐火极限为 1 h。因玻璃幕墙多用于建筑外墙 或房间隔断, 属于非燃烧体, 其耐火极限应满足 0.5~ 1.0 h 的防火设计要求。 JGJ 102—2003 中第 4.4.7 条规定了玻璃幕墙防 火封堵的位置: 玻璃幕墙与其周边防火分隔构件间的 与楼板或隔墙外沿间的缝隙 、 与实体墙面洞口 缝隙、 边缘间的缝隙等, 应进行防火封堵设计。规范对防火 封堵的功能要求也进行了规定, 指出耐久性 、 变形能 力、 稳定性是防火封堵材料或系统的基本要求, 应根 据缝隙的宽度、 性质 (如是否发生伸缩变形等) 、 相邻

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密封胶耐火性能测试。 耐火试验试件由钢质框架 、 C30 混凝土板 (3 块, 规格: 1 200 mm ×500 mm ×200 mm ) 、 防火密封胶等组 成。混凝土板之间的最大缝隙为 30 mm, 最小缝隙为 10 mm, 缝隙内填充防火密封胶, 注胶后应留有足够 的养护时间, 保证试验前防火密封胶已完全固化。耐 分别距离最大缝 火试验时, 在 C30 混凝土板背火面, 隙和最小缝隙边缘 25 mm 处各布置 2 支热电偶; 防 火胶背火面, 最大缝隙和最小缝隙中心线上各布置 2 支热电偶, 用以测定试件背火面温度。 试件装配完毕后, 启动试验炉, 按 GB 23864 规 定的升温条件要求升温, 3 h 后观察背火面情况, 同 时记录背火面最高温升和背火面框架表面最高温升。 试件耐火 3 h 后胶缝完好 (图 3 ) 。

表 2 DJ-A3-SS607 防火硅酮密封胶性能测试结果
项 目 技术指标要求 测试结果 结 论 符合

耐火性能 (A3 级 )

≥3 h , 试件背火面无 3 h, 试件背火面未 耐火完 连续 10 s 的火 焰 穿 出现火焰,未点燃 整性 棉垫。 出, 棉垫未着火。

3 h, 被检试样背火 ≥3 h , 试件背火面和 耐火隔 面最高温升 79 ℃, 符合 被检面框架表面任 背火面框架表面最 热性 一点温升<180 ℃。 高温升 92 ℃。 不低于 GB/T 2408— 2008 规定的 HB 级 液体或膏状材料 ≤2.0×103 ≥7, 不出现锈蚀、 腐 蚀现象 ≥3, 不溶胀、 不开裂 ≥3, 不溶胀、 不开裂 ≥3, 不溶胀、 不开裂 ≥360, 不开裂、 不粉 化 ≥15, 不开裂、 不粉 化 ≥300 V0 级 符合要求 1.4×103 符合要求 符合要求 符合要求 符合要求 符合要求 符合要求 383 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格

燃烧性能 外观 表观密度( / kg/cm3 ) 腐蚀性/d 耐水性/d 耐碱性/d 耐酸性/d 耐湿热性/h 耐冻融循环/次 膨胀性能/%

侧重于材料本身的难燃性, 而防火密封胶侧重在应用 中是否能保持结构整体的耐火性能。 防火封堵应选用 防火密封胶, 其性能应经过国家认可的专业机构进行 测试, 合格后方可应用于实际幕墙工程。阻燃结构胶 不适用于隐框幕墙的防火设计, 应慎重选用。 参考文献:
[1] 图 3 3 h 耐火试样后试件照片 黄慧敏 . 高层玻璃幕墙防火封堵技术或威胁消防安全 [N/ OL]. 中国建设报, 2011-12-27[2011-12-27].http://info.fire. hc360.com/2011/12/270807556970.shtml.

DJ-A3-SS607 硅酮防火密封胶是行业内极少数 通过标准 GB 23864—2009 要求的密封胶之一, 该密 封胶已成功应用于广州太古汇 、 大连万达中心 、 佛山 景兴环球大厦等幕墙工程, 其主要性能测试结果见表 2。 5 结论 按照国家相关规范要求,建筑幕墙与基层墙体、 窗间墙、 窗槛墙及裙墙之间的空间, 在每层楼板处必 须采用防火封堵材料封堵。 防火密封胶与阻燃密封胶 因遵照的标准不同, 两者有较大的差别, 阻燃密封胶

[2] 张芹.采用建筑幕墙 (含装饰性幕墙 ) 的建筑设计防火问题 [EB/OL].[2009-02-18].http://www.alwindoor.com/info/20092-18/14211-1.htm. [3] 王曲红 . 幕墙防火封堵安全性分析及解决方案 [J]. 消防科 学与技术, 2009 (12 ) : 48-50. [4] 全国消防标准化技术委员会第七分技术委员会.GB 23864 —2009 防火封堵材料[S].北京: 中国标准出版社, 2009. [5] 全国消防标准化技术委员会建筑构件耐火性能分技术委 员会.GB/T 9978.1—2008 建筑构件耐火试验方法 第 1 部 分: 通用要求[S].北京: 中国标准出版社, 2008.

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